ステータのモールド方法および装置
【課題】ステータを樹脂によりモールドする際に、樹脂がエアを巻き込むことを防止してモールド樹脂にボイドが発生しないようにすることができるとともに、フリーショットによるノズル先端の汚れや詰まりが発生しないステータのモールド方法および装置を提供すること。
【解決手段】モールド成形装置２０において、上型３０に、上部キャビティＣ１と、外周面がステータ１０の中空部内周面に嵌合当接する中空凸部３２と、中空凸部３２の底面中心部に形成された樹脂注入口３３およびスプルー３４とを設ける。また、下型４０に、下部キャビティＣ２と、上型３０の中空凸部３２の端面との間にゲート４６とランナ４５を形成するための凹部４１とを設ける。そして、樹脂射出部５０は、ノズル５１の先端を、下向きにした状態で下降させながら中空凸部３２内に侵入させて樹脂注入口３３に接続し、樹脂２５をキャビティＣ内に注入する。
【解決手段】モールド成形装置２０において、上型３０に、上部キャビティＣ１と、外周面がステータ１０の中空部内周面に嵌合当接する中空凸部３２と、中空凸部３２の底面中心部に形成された樹脂注入口３３およびスプルー３４とを設ける。また、下型４０に、下部キャビティＣ２と、上型３０の中空凸部３２の端面との間にゲート４６とランナ４５を形成するための凹部４１とを設ける。そして、樹脂射出部５０は、ノズル５１の先端を、下向きにした状態で下降させながら中空凸部３２内に侵入させて樹脂注入口３３に接続し、樹脂２５をキャビティＣ内に注入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに備わるステータを樹脂によりモールドするための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータに備わるステータ（特に、コイル部分）に対しては、絶縁や強度などを確保するために、樹脂によるモールドが実施されている。このようなステータのモールド技術としては、一般的に、モールドの対象となるステータの上部にゲートが配置される金型を利用して、樹脂を金型内に注入するノズルをその金型の上方に配置し、ステータの上部に位置するゲートから樹脂を注入することにより、ステータを樹脂によりモールドする方法が知られている。
【０００３】
ところが、上記したモールド技術では、ステータの上部に位置するゲートから樹脂を注入する際に樹脂がエアを巻き込みやすく、モールド樹脂にボイドが発生するという問題があった。そして、モールド樹脂にボイドが発生すると、モールド後のステータの強度や絶縁性が低下してしまう。また、ステータの上部に位置するゲートから樹脂を注入するため、スプルーが長くなって材料歩留まりが悪いという問題もあった。
【０００４】
このため、上記問題を解消するための技術として、例えば、エア抜き構造を有する金型が提案されている（特許文献１）。この金型では、コイルを巻装したステータコアを保持する中間軸を二重構造とし、２つの中間軸に固定する固定ネジを中空とすると共に、中空軸から中空部へ向けて、ガス抜き穴を設けている。このため、ゲート口より流入して中央部を充填する際に生じるモールド樹脂内のガスがエア抜け穴を通り、固定ネジの中空部へと抜けるようになっている。これにより、発生したガスを容易に金型外部に放出することができ、モールド樹脂にボイドが発生することが防止されるようになっている。また、ステータの上部に位置するゲートから樹脂が注入されないため、スプルーが長くならないので材料歩留まりも改善されている。
【特許文献１】特開平８−１９６０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の技術では、ゲートから金型内に注入される樹脂の一部はゲートから下向きに注入されるため、エアを巻き込みやすいという問題があった。つまり、金型内への樹脂注入の際におけるエアの巻き込みを防止することができなかった。また、ステータコア（積層電磁鋼板）の外周面も樹脂によりモールドしてしまうため、ステータの放熱性能が悪化するという問題もあった。
【０００６】
ここで、金型内への樹脂注入の際におけるエアの巻き込みを防止するために、ステータの下部から樹脂を金型内に注入すべくノズルを金型下方に配置することも考えられる。ところが、このようにノズルを金型下方に配置すると、フリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまいノズル先端の清掃が必要になる。このためノズルを金型下方に配置すると、実用上、フリーショットを行うことが非常に困難になるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ステータを樹脂によりモールドする際に、樹脂がエアを巻き込むことを防止してモールド樹脂にボイドが発生しないようにすることができるとともに、フリーショットによるノズル先端の汚れや詰まりが発生しないステータのモールド方法および装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るステータのモールド方法では、モールド対象のステータを配置するキャビティが形成された一対の金型内に、ノズルから樹脂を注入して前記ステータを樹脂によりモールドするステータのモールド方法において、前記一対の金型のうちの上型に形成された中空凸部の外周面を前記ステータの中空部内周面に嵌合当接させた状態で前記一対の金型を型閉めし、前記上型の中空凸部内に前記ノズルを下向きの状態で侵入させて、前記ノズルの先端を前記一対の金型内に形成され前記キャビティの下端側に接続するゲートに連通するランナの注入口に接続し、前記ノズルから前記ランナおよびゲートを介して樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とする。
【０００９】
このステータのモールド方法では、まず、金型の上型に形成された中空凸部の外周面をステータの中空部内周面に嵌合当接させた状態で金型を型閉めする。次に、金型のキャビティ内に樹脂を注入するためのノズルを、金型の上型に形成された中空凸部内に下向きの状態で侵入させる。次いで、ノズルの先端を、キャビティの下端側に接続するゲートに連通するランナの注入口に接続する。そして、ノズルからランナおよびゲートを介して樹脂をキャビティ内に注入する。これにより、キャビティ内に下方から樹脂が注入されてステータがモールドされる。
【００１０】
このように、このモールド方法では、ステータが配置されている金型のキャビティ内に下方から樹脂を注入することができるので、金型内への樹脂注入の際にエアを巻き込み難くすることができる。従って、モールド樹脂にボイドが発生することを防止することができる。また、ノズルが下向きに配置されるので、フリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことも防止することができる。
【００１１】
本発明に係るステータのモールド方法においては、前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを排出しながら、前記ノズルから樹脂を前記キャビティ内に注入することが望ましい。好ましくは、前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを吸引しながら、前記ノズルから樹脂を前記キャビティ内に注入することがよい。
【００１２】
このようにすることにより、ステータが配置されている金型のキャビティ内に下方から樹脂が注入されながら、キャビティの上方からエアが確実に排出される。従って、モールド樹脂にボイドが発生することを確実に防止することができる。
【００１３】
また、本発明に係るステータのモールド方法においては、前記キャビティ内に前記ステータが配置されたときに、前記ステータのコア外周部分が前記キャビティの内壁に密着することが望ましい。好ましくは、前記キャビティ内に前記ステータが配置されたときに、前記ステータのコア端面外周部（コイルよりも外周）も前記キャビティの内壁に密着することがよい。
【００１４】
このようにすることにより、キャビティに樹脂を注入した際に、ステータのコア外周面に樹脂が流れ込まないようにすることができる。その結果、ステータのコイル部分のみを樹脂によりモールドすることができる。言い換えると、ステータのコア外周面は樹脂によりモールドされない。これにより、ステータの放熱性能が悪化することを防止することができる。
【００１５】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るステータのモールド装置では、モールド対象のステータを配置するためのキャビティが形成された一対の金型と、前記キャビティ内に樹脂を注入するノズルを含む樹脂射出部とを有するステータのモールド装置において、前記一対の金型のうちの上型は、前記キャビティの一部をなす上部キャビティと、外周面が前記ステータの中空部内周面に嵌合当接する中空凸部と、前記中空凸部の底面中心部に形成された樹脂注入口とを備え、前記一対の金型のうちの下型は、前記キャビティの一部をなす下部キャビティと、前記上型の中空凸部の端面との間に前記キャビティの下端内周側にゲートを形成するとともに前記ゲートと前記樹脂注入口とを連通するランナを形成するための凹部とを備え、前記樹脂射出部は、前記ノズルの先端を下向きにした状態で下降させながら前記中空凸部内に侵入させて前記樹脂注入口に接続し、前記ノズルから前記ランナおよびゲートを介して樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とする。
【００１６】
このステータのモールド装置には、ステータを配置するためのキャビティが形成された一対の金型と、キャビティ内に樹脂を注入するノズルを含む樹脂射出部とが備わっている。そして、金型の上型には、キャビティの一部をなす上部キャビティと、外周面が前記ステータの中空部内周面に嵌合当接する中空凸部と、前記中空凸部の底面中心部に形成された樹脂注入口とが備わっている。また、金型の下型には、キャビティの一部をなす下部キャビティと、上型の中空凸部の端面との間にキャビティの下端内周側にゲートを形成するとともにゲートと樹脂注入口とを連通するランナを形成するための凹部とが備わっている。これにより、上型と下型とを型閉めすることにより、上部キャビティと下部キャビティとによりキャビティが形成され、上型の中空凸部の端面と下型の凹部とによりゲートおよびランナが形成される。
【００１７】
そして、外周面がステータの中空部内周面に嵌合当接する中空凸部を上型に形成しているため、樹脂射出部は、ノズルの先端を下向きにした状態で下降させながら中空凸部内に侵入させて樹脂注入口に接続して、ノズルからランナおよびゲートを介して樹脂をキャビティ内に注入することができる。
ここで、ゲートがキャビティの下端内周側に形成されるため、キャビティ内に下方から樹脂を注入することができる。これにより、金型内への樹脂注入の際にエアを巻き込み難くすることができるため、モールド樹脂にボイドが発生することを防止することができる。また、ノズルが下向きに配置されているので、フリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことも防止することができる。さらに、樹脂注入口が上型の中空凸部の底面中心部に形成されているため、スプルーを短くすることができるので材料歩留まりも向上する。
【００１８】
本発明に係るステータのモールド装置においては、前記上型には、前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを前記金型の外部に排出するエア排出通路が設けられていることが望ましい。好ましくは、エア排出通路内を吸引する吸引手段をさらに設けることがよい。
【００１９】
これにより、ステータが配置されている金型のキャビティ内に下方から樹脂が注入されながら、キャビティの上方からエア排出通路を介してキャビティ内のエアが確実に排出されるからである。その結果、モールド樹脂にボイドが発生することを確実に防止することができる。
【００２０】
また、本発明に係るステータのモールド装置においては、前記キャビティは、前記ステータが配置された際に前記ステータのコア外周部分がキャビティの壁面に密着するように形成されていることが望ましい。好ましくは、前記キャビティ内に前記ステータが配置された際に前記ステータのコア端面外周部（コイルよりも外周）も前記キャビティの壁面に密着するように前記キャビティが形成されていることがよい。
【００２１】
キャビティの形状をこのように形成することにより、キャビティに樹脂が注入された際に、ステータのコア外周面に樹脂が流れ込まないようにすることができる。その結果、ステータのコイル部分のみを樹脂によりモールドすることができる。言い換えると、ステータのコア外周面は樹脂によりモールドされない。これにより、ステータの放熱性能が悪化することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るステータのモールド方法および装置によれば、上記した通り、ステータを樹脂によりモールドする際に、樹脂がエアを巻き込むことを防止してモールド樹脂にボイドが発生しないようにすることができるとともに、フリーショットによるノズル先端の汚れや詰まりが発生しないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明のステータのモールド方法および装置を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
まず、本発明のステータのモールド方法および装置によって、モールド成形するステータについて、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、ステータの概略構成を示す平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ｂ−Ｃにおける断面図である。
【００２４】
図１および図２に示すように、ステータ１０には、内周に１２箇所のティース１３Ａを備える積層鋼板から成るステータコア１３と、ステータコア１３に装着された複数のコイル１１，１２とが備わっている。ここで、コイル１１は、巻線１４がインシュレータ１５に巻かれた状態でコイル外側が平行となっている平行巻きコイルである。コイル１２は、巻線１４がインシュレータ１５に巻かれた状態でコイル外側が傾斜面を形成している傾斜巻きコイルである。そして、平行巻きコイル１１と傾斜巻きコイル１２とが、ステータコア１３の各ティース１３Ａに交互に配置されている。これにより、スロット内における巻線１４の占積率を高くしている。ティース１３Ａの内周面は、高い精度で加工されており、精度の良い円柱空間を形成している。ステータコア１３には、３箇所位置決め孔１９が形成されている。
そして、平行巻きコイル１１と傾斜巻きコイル１２とは、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のコイルを形成するように、バスバー１６によって接続されている。バスバー１６のＵ，Ｖ，Ｗ相の各端部は、３本の端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗに接続されている。
【００２５】
次に、ステータをモールド成形するためのモールド成形装置について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、型開きされた状態におけるモールド成形装置の主要構成を示す断面図である。図４は、型閉めされた状態におけるモールド成形装置の主要構成を示す断面図である。図５は、ランナおよびゲートの形状を示す斜視図である。
図３および図４に示すように、モールド成形装置１０には、ステータ１０をワークとしてモールド（樹脂封止）するために、互いに型閉めおよび型開きする上型３０および下型４０と、樹脂を金型内に注入するための樹脂射出部５０とが備わっている。
【００２６】
上型３０は、所定のアクチュエータ（図示せず）により上下動可能に設けられている。なお、アクチュエータとしては、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３０には、キャビティＣを構成する上部キャビティＣ１が形成されている。この上部キャビティＣ１には、ステータコア１３のコイル１１，１２、インシュレータ１５、およびバスバー１６よりも外周側の上面を挟んで保持するステータコア保持部３１が形成されている。ステータコア保持部３１は、金型内にステータ１０が配置された状態において型閉めされたときに、全周に渡ってステータコア１３の外周上面と当接するようになっている。
【００２７】
また、上部キャビティＣ１の上端外周側に接続するように、予備キャビティ３５が形成されている。これにより、樹脂がキャビティＣに注入されると、予備キャビティ３５には、キャビティＣ内のエアが収集されるとともに、樹脂の一部が流れ込むようになっている。そして、予備キャビティ３５には、上型３０の外部に通じるエア排出通路３６が形成されている。これにより、予備キャビティ３５内に収集されたエアがエア排出通路３６を通じて外部に排出されるようになっている。なお、予備キャビティ３５は、キャビティＣの樹脂最終充填箇所の近辺に少なくとも１つ設けることが好ましい。こうすることにより、キャビティＣ内のエアを確実に予備キャビティ３５に集めることができるので、樹脂にエアが巻き込まれることを防止することができるからである。なお、キャビティＣの樹脂最終充填箇所は、樹脂の流れをシミュレーションすること等の実験により求めることができる。
【００２８】
上型３０の中心には、下向き凸状の中空凸部３２が形成されている。そして、金型内にステータ１０が配置された状態において型閉めされたときに、中空凸部３２の外周面が、ステータコア１３のティース１３Ａの内周面に嵌合当接するようになっている。また、中空凸部３２の底面中心に、金型内に樹脂を注入するための樹脂注入口３３が開口している。そして、中空凸部３２の底面に、樹脂注入口３３に連通するとともに中空凸部３２の底面を貫通して略円錐形に形成されたスプルー３４が設けられている。そして、スプルー３４が中空凸部３２の底面を貫通して形成しているため、スプルー３４の長さを非常に短くすることができ、樹脂（モールド材）歩留まりを向上させることができる。
【００２９】
一方、下型４０には、キャビティＣを構成する下部キャビティＣ２が形成されている。この下部キャビティＣ２の外径は、下型４０の端面がステータコア１３のコイル１１，１２、インシュレータ１５、およびバスバー１６よりも外周側の下面を挟んで保持することができるように設定されている。これにより、金型内にステータ１０が配置された状態において型閉めされたときに、下型４０の端面内周側部４０ａがステータコア１３の外周下面全周に渡って当接するようになっている。
下型４０の端面には、ステータコア１３の位置決め孔１９を位置決めするための位置決めピン４２が３本設けられている。
また、下部キャビティＣ２の内側に、下部キャビティＣ２よりも下方に円形状の凹部４１が形成されている。凹部４１は外周端において下部キャビティＣ２に接続されており、その接続部４１ａはテーパ形状をなしている。
【００３０】
ここで、凹部４１は、上型３０と下型４０とが型閉めされたとき、上型３０の中空凸部３２の端面との間に、スプルー３４に連通するランナ４５と、ランナ４５とキャビティＣとを連通するためにキャビティＣの下端内周側に接続するゲート４６とを形成するようになっている。これにより、ランナ４５およびゲート４６は、図５に示すように、ディスク状に形成される、言い換えるとキャビティＣに対し全周に渡って形成される。
【００３１】
このような上型３０と下型４０とが型閉めされることにより、図３に示すように、上部キャビティＣ１と下部キャビティＣ２とによってキャビティＣが形成されるとともに、中空凸部３２の端面と凹部４１とによってランナ４５およびゲート４６が形成される。これにより、樹脂注入口３３から注入された樹脂が、スプルー３４、ランナ４５、およびゲート４６を介してキャビティＣに流れ込むようになっている。
【００３２】
そして、上記したような上型３０と下型４０とで構成されるキャビティＣに対して樹脂を注入する樹脂射出部５０には、図３に示すように、内部にスクリュが備わるシリンダ５２と、シリンダ５２の先端に設けられた射出ノズル５１と、シリンダ５２内のスクリュを上下動させるスクリュ押出シリンダ５３とが備わっている。そして、樹脂射出部５０には、所定のアクチュエータ（図示せず）が設けられており、上下動可能となっている。
【００３３】
続いて、上記したモールド成形装置２０によるステータ１０のモールド成形の手順について、図６〜図１０を参照しながら説明する。図６は、ステータ１０を下型４０にセットした状態を示す図である。図７は、上型３０を下型４０に対して型閉めした状態を示す図である。図８は、キャビティＣに樹脂が注入され始めた状態を示す図である。図９は、キャビティＣ内への樹脂の充填が終了した状態を示す図である。図１０は、モールド成形後のステータ１０ａを示す斜視図である。
【００３４】
まず、図６に示すように、上型３０が図示しないアクチュエータにより、上方へ移動されて下型４０と分離される。すなわち、上型３０と下型４０とが型開きされる。この状態で、ハンドリング装置または作業者により、ステータ１０が下型４０の下部キャビティＣ１内に配置される。このとき、位置決め孔１９を位置決めピン３７に嵌合させることにより、位置決めされている。
【００３５】
次いで、図７に示すように、上型３０が図示しないアクチュエータにより下降される。これにより、上型３０が下型４０に当接して型閉めされる。このとき、上型３０の中空凸部３２の外周とステータコア１３のティース１３Ａの内周とが嵌合当接する。そして、上型３０をさらに下降させ、数十トンの押圧力がかかる状態とする。すなわち、金型が型締めされる。このように数十トンの荷重を加えることにより、積層鋼板から成るステータコア１３の鋼板同士の隙間をなくして、ステータコア１３の外周上面と上型３０のステータコア保持部３１とを密着させるとともに、ステータコア１３の外周下面と下型４０の端面内周側部４０ａとを密着させることができる。
その状態で、樹脂射出部５０が、図示しないアクチュエータにより下方へ移動される。これにより、射出ノズル５１が、下向きの状態で上型３０の中空凸部３２の中空部内に侵入して、その先端が樹脂注入口３３に接続される。
【００３６】
そして、図８に示すように、射出ノズル５１が樹脂注入口３３に接続されると、スクリュ押出シリンダ５３が駆動して樹脂（モールド材）２５を樹脂注入口３３から、注入を開始する。樹脂２５は、樹脂注入口３３からスプルー３４を通って、ディスク状のランナ４５を通って、３６０度全ての位置からゲート４６を介してキャビティＣ内にキャビティＣの下端側から進入する。ここで、ランナ４５からキャビティＣに入るゲート４６の部分は、幅が狭くなり、モールド成形終了後に、ステータとランナとを簡単に分離することができる。樹脂２５をキャビティＣ内に注入するときに、キャビティＣの上方に配置された予備キャビティ３５に連通するエア排出通路３６に接続された図示しない吸引装置（例えば、真空発生装置など）を用いて、キャビティ２６Ｃのエアを引いている。これは、ステータ１０のコイル内には、複雑な空間が多くあり、その全ての空間に樹脂を進入させるためである。
【００３７】
このように本実施の形態では、射出ノズル５１の先端を下向きにした状態で、射出ノズル５１からキャビティＣへ樹脂をキャビティＣの下方から注入することができる。このため、樹脂注入の際にエアを巻き込み難くすることができる。また、樹脂注入の際に、図示しない吸引装置を用いて、キャビティＣの上方からキャビティＣ内のエアを引いているため、キャビティＣの下方から樹脂が注入されるとともに、キャビティＣの上方からエアが吸引（排出）される。これにより、キャビティＣに注入される樹脂２５がエアを巻き込むことを確実に防ぐことができるので、モールド樹脂にボイドが発生することを確実に防止することができる。これにより、モールド成形後のステータの強度や熱伝達性能などが著しく低下することを回避することができる。
さらに、射出ノズル５１の先端が下向きに配置されているので、後述するようにフリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことも防止することができる。
【００３８】
そして、樹脂２５がキャビティＣ内に下方から徐々に充填されていく。このとき、上型３０と下型４０とが、ステータコア１３を挟んで強く押圧している。より詳細には、上型３０のステータコア保持部３１がステータコア１３の外周上面を押圧するとともに、下型４０の端面内周側部４０ａがステータコア１３の外周下面を押圧している。このため、ステータコア１３の鋼板同士の隙間がなくなり、ステータコア１３の外周上面と上型３０のステータコア保持部３１とが密着するとともに、ステータコア１３の外周下面と下型４０の端面内周側部４０ａとが密着する。これにより、ステータコア１３の外周部分から樹脂が漏れることはない。また、上型３０の中空凸部３２の外周面が、ステータコア１３のティース１３Ａの内周面に嵌合当接しているので、樹脂がその隙間に侵入することもない。従って、ステータコア１３の内周面および外周面が樹脂によりモールドされることを確実に回避することができるので、ステータの放熱性能が悪化することを防止することができる。
【００３９】
その後、キャビティＣ内への樹脂２５の充填が続行され、図９に示すように、キャビティＣに樹脂２５が完全に充填されると、スクリュ押出シリンダ５３が停止して射出ノズル５１からの樹脂２５の注入が終了する。このとき、予備キャビティ３５内にも少し樹脂２５が充填されている。この予備キャビティ３５はキャビティＣの樹脂最終充填部分に設けられているため、予備キャビティ３５内にも少し樹脂２５が充填されることにより、キャビティＣ内全域に樹脂２５が充填されていると言える。つまり、キャビティＣ内に適正量の樹脂２５を確実に充填することができるのである。
【００４０】
そして、キャビティＣ内への樹脂充填後、樹脂射出部５０が、図示しないアクチュエータにより上方へ移動される。次いで、キャビティＣ内に充填された樹脂２５が硬化すると、上型３０が、図示しないアクチュエータにより上方へ移動されて、型開きされる。そして、モールド成形されたステータ１０がモールド成形装置２０から搬出される。その後、予備キャビティ３５に充填された余分な樹脂が除去される。かくして、図１０に示すように、モールド成形部１７が、ステータコア１３の外周面および内周面には形成されることなく、コイル１１，１２、インシュレータ１５、およびバスバー１６の部分にのみ形成されたモールド成形ステータ１０ａが完成する。
【００４１】
なお、フリーショットが実行される場合には、図示しない樹脂受けが射出ノズル５１の下方へ配置されて、スクリュ押出シリンダ５３が駆動される。これにより、射出ノズル５１から樹脂が樹脂受け上に射出されてフリーショットが行われる。このとき、射出ノズル５１の先端が下向きに配置されているので、ノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことが確実に防止される。
【００４２】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るステータのモールド成形装置２０によれば、上型３０に、キャビティＣの一部をなす上部キャビティＣ１と、外周面がステータ１０の中空部内周面に嵌合当接する中空凸部３２と、中空凸部３２の底面中心部に形成された樹脂注入口３３およびスプルー３４とが備わっている。また、下型４０には、キャビティＣの一部をなす下部キャビティＣ２と、上型３０の中空凸部３２の端面との間にキャビティＣの下端内周側にゲート４６を形成するとともにゲート４６とスプルー３４とを連通するランナ４５を形成するための凹部４１とが備わっている。これにより、上型３０と下型４０とを型閉めすることにより、上部キャビティＣ１と下部キャビティＣ２とによりキャビティＣが形成され、上型３０の中空凸部３２の端面と下型４０の凹部４１とによりゲート４５およびランナ４６が形成される。
【００４３】
このように、外周面がステータコア１３のティース１３Ａの内周面に嵌合当接する中空凸部３２を上型３０に形成しているので、樹脂射出部５０は、ノズル５１の先端を下向きにした状態で下降させながら中空凸部３２内に侵入させて樹脂注入口３３に接続して、ノズル５１からスプルー３４、ランナ４５、およびゲート４６を介して、樹脂２５をキャビティＣ内にキャビティＣの下方から注入することができる。従って、キャビティＣ内への樹脂注入の際に樹脂２５がエアを巻き込み難くすることができるため、モールド樹脂にボイドが発生することを防止することができる。
また、ノズル５１が下向きに配置されているので、フリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことも防止することができる。
【００４４】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、ランナ４６をディスク状に形成しているが、ランナの形状はこれに限られることはなく、例えば図１１に示すように、スプルー３４から放射状に広がる複数本のランナを形成しても、上記した効果を得ることができる。
【００４５】
また、上記した実施の形態では、上型３０を可動させ下型４０を固定しているが、これとは逆に上型３０を固定して下型４０を可動するようにしてもよいし、上型３０および下型４０の双方を可動するようにしてもよい。さらに、上記した実施の形態では、本発明を三相ステータに適用した場合を例示したが、三相ステータ以外のステータであっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ステータの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ｂ−Ｃにおける断面図である。
【図３】型開きされた状態におけるモールド成形装置の主要構成を示す断面図である。
【図４】型閉めされた状態におけるモールド成形装置の主要構成を示す断面図である。
【図５】ランナおよびゲートの形状を示す斜視図である。
【図６】ステータを下型にセットした状態を示す図である。
【図７】上型を下型に対して型閉めした状態を示す図である。
【図８】キャビティに樹脂が注入され始めた状態を示す図である。
【図９】キャビティ内への樹脂の充填が終了した状態を示す図である。
【図１０】モールド成形ステータを示す斜視図である。
【図１１】ランナの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ステータ
１０ａ モールド成形ステータ
１１ 平行巻きコイル
１２ 傾斜巻きコイル
１３ ステータコア
１３Ａ ティース
１４ 巻線
２０ モールド成形装置
２５ 樹脂
３０ 上型
３１ ステータコア保持部
３２ 中空凸部
３３ 樹脂注入口
３４ スプルー
３５ 予備キャビティ
３６ エア排出通路
４０ 下型
４０ａ 端面内周側部
４１ 凹部
４１ａ 接続部
４２ 位置決めピン
４５ ランナ
４６ ゲート
５０ 樹脂射出部
５１ 射出ノズル
５２ シリンダ
５３ スクリュ押出シリンダ
Ｃ キャビティ
Ｃ１ 上部キャビティ
Ｃ２ 下部キャビティ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに備わるステータを樹脂によりモールドするための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータに備わるステータ（特に、コイル部分）に対しては、絶縁や強度などを確保するために、樹脂によるモールドが実施されている。このようなステータのモールド技術としては、一般的に、モールドの対象となるステータの上部にゲートが配置される金型を利用して、樹脂を金型内に注入するノズルをその金型の上方に配置し、ステータの上部に位置するゲートから樹脂を注入することにより、ステータを樹脂によりモールドする方法が知られている。
【０００３】
ところが、上記したモールド技術では、ステータの上部に位置するゲートから樹脂を注入する際に樹脂がエアを巻き込みやすく、モールド樹脂にボイドが発生するという問題があった。そして、モールド樹脂にボイドが発生すると、モールド後のステータの強度や絶縁性が低下してしまう。また、ステータの上部に位置するゲートから樹脂を注入するため、スプルーが長くなって材料歩留まりが悪いという問題もあった。
【０００４】
このため、上記問題を解消するための技術として、例えば、エア抜き構造を有する金型が提案されている（特許文献１）。この金型では、コイルを巻装したステータコアを保持する中間軸を二重構造とし、２つの中間軸に固定する固定ネジを中空とすると共に、中空軸から中空部へ向けて、ガス抜き穴を設けている。このため、ゲート口より流入して中央部を充填する際に生じるモールド樹脂内のガスがエア抜け穴を通り、固定ネジの中空部へと抜けるようになっている。これにより、発生したガスを容易に金型外部に放出することができ、モールド樹脂にボイドが発生することが防止されるようになっている。また、ステータの上部に位置するゲートから樹脂が注入されないため、スプルーが長くならないので材料歩留まりも改善されている。
【特許文献１】特開平８−１９６０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の技術では、ゲートから金型内に注入される樹脂の一部はゲートから下向きに注入されるため、エアを巻き込みやすいという問題があった。つまり、金型内への樹脂注入の際におけるエアの巻き込みを防止することができなかった。また、ステータコア（積層電磁鋼板）の外周面も樹脂によりモールドしてしまうため、ステータの放熱性能が悪化するという問題もあった。
【０００６】
ここで、金型内への樹脂注入の際におけるエアの巻き込みを防止するために、ステータの下部から樹脂を金型内に注入すべくノズルを金型下方に配置することも考えられる。ところが、このようにノズルを金型下方に配置すると、フリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまいノズル先端の清掃が必要になる。このためノズルを金型下方に配置すると、実用上、フリーショットを行うことが非常に困難になるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ステータを樹脂によりモールドする際に、樹脂がエアを巻き込むことを防止してモールド樹脂にボイドが発生しないようにすることができるとともに、フリーショットによるノズル先端の汚れや詰まりが発生しないステータのモールド方法および装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るステータのモールド方法では、モールド対象のステータを配置するキャビティが形成された一対の金型内に、ノズルから樹脂を注入して前記ステータを樹脂によりモールドするステータのモールド方法において、前記一対の金型のうちの上型に形成された中空凸部の外周面を前記ステータの中空部内周面に嵌合当接させた状態で前記一対の金型を型閉めし、前記上型の中空凸部内に前記ノズルを下向きの状態で侵入させて、前記ノズルの先端を前記一対の金型内に形成され前記キャビティの下端側に接続するゲートに連通するランナの注入口に接続し、前記ノズルから前記ランナおよびゲートを介して樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とする。
【０００９】
このステータのモールド方法では、まず、金型の上型に形成された中空凸部の外周面をステータの中空部内周面に嵌合当接させた状態で金型を型閉めする。次に、金型のキャビティ内に樹脂を注入するためのノズルを、金型の上型に形成された中空凸部内に下向きの状態で侵入させる。次いで、ノズルの先端を、キャビティの下端側に接続するゲートに連通するランナの注入口に接続する。そして、ノズルからランナおよびゲートを介して樹脂をキャビティ内に注入する。これにより、キャビティ内に下方から樹脂が注入されてステータがモールドされる。
【００１０】
このように、このモールド方法では、ステータが配置されている金型のキャビティ内に下方から樹脂を注入することができるので、金型内への樹脂注入の際にエアを巻き込み難くすることができる。従って、モールド樹脂にボイドが発生することを防止することができる。また、ノズルが下向きに配置されるので、フリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことも防止することができる。
【００１１】
本発明に係るステータのモールド方法においては、前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを排出しながら、前記ノズルから樹脂を前記キャビティ内に注入することが望ましい。好ましくは、前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを吸引しながら、前記ノズルから樹脂を前記キャビティ内に注入することがよい。
【００１２】
このようにすることにより、ステータが配置されている金型のキャビティ内に下方から樹脂が注入されながら、キャビティの上方からエアが確実に排出される。従って、モールド樹脂にボイドが発生することを確実に防止することができる。
【００１３】
また、本発明に係るステータのモールド方法においては、前記キャビティ内に前記ステータが配置されたときに、前記ステータのコア外周部分が前記キャビティの内壁に密着することが望ましい。好ましくは、前記キャビティ内に前記ステータが配置されたときに、前記ステータのコア端面外周部（コイルよりも外周）も前記キャビティの内壁に密着することがよい。
【００１４】
このようにすることにより、キャビティに樹脂を注入した際に、ステータのコア外周面に樹脂が流れ込まないようにすることができる。その結果、ステータのコイル部分のみを樹脂によりモールドすることができる。言い換えると、ステータのコア外周面は樹脂によりモールドされない。これにより、ステータの放熱性能が悪化することを防止することができる。
【００１５】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るステータのモールド装置では、モールド対象のステータを配置するためのキャビティが形成された一対の金型と、前記キャビティ内に樹脂を注入するノズルを含む樹脂射出部とを有するステータのモールド装置において、前記一対の金型のうちの上型は、前記キャビティの一部をなす上部キャビティと、外周面が前記ステータの中空部内周面に嵌合当接する中空凸部と、前記中空凸部の底面中心部に形成された樹脂注入口とを備え、前記一対の金型のうちの下型は、前記キャビティの一部をなす下部キャビティと、前記上型の中空凸部の端面との間に前記キャビティの下端内周側にゲートを形成するとともに前記ゲートと前記樹脂注入口とを連通するランナを形成するための凹部とを備え、前記樹脂射出部は、前記ノズルの先端を下向きにした状態で下降させながら前記中空凸部内に侵入させて前記樹脂注入口に接続し、前記ノズルから前記ランナおよびゲートを介して樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とする。
【００１６】
このステータのモールド装置には、ステータを配置するためのキャビティが形成された一対の金型と、キャビティ内に樹脂を注入するノズルを含む樹脂射出部とが備わっている。そして、金型の上型には、キャビティの一部をなす上部キャビティと、外周面が前記ステータの中空部内周面に嵌合当接する中空凸部と、前記中空凸部の底面中心部に形成された樹脂注入口とが備わっている。また、金型の下型には、キャビティの一部をなす下部キャビティと、上型の中空凸部の端面との間にキャビティの下端内周側にゲートを形成するとともにゲートと樹脂注入口とを連通するランナを形成するための凹部とが備わっている。これにより、上型と下型とを型閉めすることにより、上部キャビティと下部キャビティとによりキャビティが形成され、上型の中空凸部の端面と下型の凹部とによりゲートおよびランナが形成される。
【００１７】
そして、外周面がステータの中空部内周面に嵌合当接する中空凸部を上型に形成しているため、樹脂射出部は、ノズルの先端を下向きにした状態で下降させながら中空凸部内に侵入させて樹脂注入口に接続して、ノズルからランナおよびゲートを介して樹脂をキャビティ内に注入することができる。
ここで、ゲートがキャビティの下端内周側に形成されるため、キャビティ内に下方から樹脂を注入することができる。これにより、金型内への樹脂注入の際にエアを巻き込み難くすることができるため、モールド樹脂にボイドが発生することを防止することができる。また、ノズルが下向きに配置されているので、フリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことも防止することができる。さらに、樹脂注入口が上型の中空凸部の底面中心部に形成されているため、スプルーを短くすることができるので材料歩留まりも向上する。
【００１８】
本発明に係るステータのモールド装置においては、前記上型には、前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを前記金型の外部に排出するエア排出通路が設けられていることが望ましい。好ましくは、エア排出通路内を吸引する吸引手段をさらに設けることがよい。
【００１９】
これにより、ステータが配置されている金型のキャビティ内に下方から樹脂が注入されながら、キャビティの上方からエア排出通路を介してキャビティ内のエアが確実に排出されるからである。その結果、モールド樹脂にボイドが発生することを確実に防止することができる。
【００２０】
また、本発明に係るステータのモールド装置においては、前記キャビティは、前記ステータが配置された際に前記ステータのコア外周部分がキャビティの壁面に密着するように形成されていることが望ましい。好ましくは、前記キャビティ内に前記ステータが配置された際に前記ステータのコア端面外周部（コイルよりも外周）も前記キャビティの壁面に密着するように前記キャビティが形成されていることがよい。
【００２１】
キャビティの形状をこのように形成することにより、キャビティに樹脂が注入された際に、ステータのコア外周面に樹脂が流れ込まないようにすることができる。その結果、ステータのコイル部分のみを樹脂によりモールドすることができる。言い換えると、ステータのコア外周面は樹脂によりモールドされない。これにより、ステータの放熱性能が悪化することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るステータのモールド方法および装置によれば、上記した通り、ステータを樹脂によりモールドする際に、樹脂がエアを巻き込むことを防止してモールド樹脂にボイドが発生しないようにすることができるとともに、フリーショットによるノズル先端の汚れや詰まりが発生しないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明のステータのモールド方法および装置を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
まず、本発明のステータのモールド方法および装置によって、モールド成形するステータについて、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、ステータの概略構成を示す平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ｂ−Ｃにおける断面図である。
【００２４】
図１および図２に示すように、ステータ１０には、内周に１２箇所のティース１３Ａを備える積層鋼板から成るステータコア１３と、ステータコア１３に装着された複数のコイル１１，１２とが備わっている。ここで、コイル１１は、巻線１４がインシュレータ１５に巻かれた状態でコイル外側が平行となっている平行巻きコイルである。コイル１２は、巻線１４がインシュレータ１５に巻かれた状態でコイル外側が傾斜面を形成している傾斜巻きコイルである。そして、平行巻きコイル１１と傾斜巻きコイル１２とが、ステータコア１３の各ティース１３Ａに交互に配置されている。これにより、スロット内における巻線１４の占積率を高くしている。ティース１３Ａの内周面は、高い精度で加工されており、精度の良い円柱空間を形成している。ステータコア１３には、３箇所位置決め孔１９が形成されている。
そして、平行巻きコイル１１と傾斜巻きコイル１２とは、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のコイルを形成するように、バスバー１６によって接続されている。バスバー１６のＵ，Ｖ，Ｗ相の各端部は、３本の端子１８Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗに接続されている。
【００２５】
次に、ステータをモールド成形するためのモールド成形装置について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、型開きされた状態におけるモールド成形装置の主要構成を示す断面図である。図４は、型閉めされた状態におけるモールド成形装置の主要構成を示す断面図である。図５は、ランナおよびゲートの形状を示す斜視図である。
図３および図４に示すように、モールド成形装置１０には、ステータ１０をワークとしてモールド（樹脂封止）するために、互いに型閉めおよび型開きする上型３０および下型４０と、樹脂を金型内に注入するための樹脂射出部５０とが備わっている。
【００２６】
上型３０は、所定のアクチュエータ（図示せず）により上下動可能に設けられている。なお、アクチュエータとしては、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３０には、キャビティＣを構成する上部キャビティＣ１が形成されている。この上部キャビティＣ１には、ステータコア１３のコイル１１，１２、インシュレータ１５、およびバスバー１６よりも外周側の上面を挟んで保持するステータコア保持部３１が形成されている。ステータコア保持部３１は、金型内にステータ１０が配置された状態において型閉めされたときに、全周に渡ってステータコア１３の外周上面と当接するようになっている。
【００２７】
また、上部キャビティＣ１の上端外周側に接続するように、予備キャビティ３５が形成されている。これにより、樹脂がキャビティＣに注入されると、予備キャビティ３５には、キャビティＣ内のエアが収集されるとともに、樹脂の一部が流れ込むようになっている。そして、予備キャビティ３５には、上型３０の外部に通じるエア排出通路３６が形成されている。これにより、予備キャビティ３５内に収集されたエアがエア排出通路３６を通じて外部に排出されるようになっている。なお、予備キャビティ３５は、キャビティＣの樹脂最終充填箇所の近辺に少なくとも１つ設けることが好ましい。こうすることにより、キャビティＣ内のエアを確実に予備キャビティ３５に集めることができるので、樹脂にエアが巻き込まれることを防止することができるからである。なお、キャビティＣの樹脂最終充填箇所は、樹脂の流れをシミュレーションすること等の実験により求めることができる。
【００２８】
上型３０の中心には、下向き凸状の中空凸部３２が形成されている。そして、金型内にステータ１０が配置された状態において型閉めされたときに、中空凸部３２の外周面が、ステータコア１３のティース１３Ａの内周面に嵌合当接するようになっている。また、中空凸部３２の底面中心に、金型内に樹脂を注入するための樹脂注入口３３が開口している。そして、中空凸部３２の底面に、樹脂注入口３３に連通するとともに中空凸部３２の底面を貫通して略円錐形に形成されたスプルー３４が設けられている。そして、スプルー３４が中空凸部３２の底面を貫通して形成しているため、スプルー３４の長さを非常に短くすることができ、樹脂（モールド材）歩留まりを向上させることができる。
【００２９】
一方、下型４０には、キャビティＣを構成する下部キャビティＣ２が形成されている。この下部キャビティＣ２の外径は、下型４０の端面がステータコア１３のコイル１１，１２、インシュレータ１５、およびバスバー１６よりも外周側の下面を挟んで保持することができるように設定されている。これにより、金型内にステータ１０が配置された状態において型閉めされたときに、下型４０の端面内周側部４０ａがステータコア１３の外周下面全周に渡って当接するようになっている。
下型４０の端面には、ステータコア１３の位置決め孔１９を位置決めするための位置決めピン４２が３本設けられている。
また、下部キャビティＣ２の内側に、下部キャビティＣ２よりも下方に円形状の凹部４１が形成されている。凹部４１は外周端において下部キャビティＣ２に接続されており、その接続部４１ａはテーパ形状をなしている。
【００３０】
ここで、凹部４１は、上型３０と下型４０とが型閉めされたとき、上型３０の中空凸部３２の端面との間に、スプルー３４に連通するランナ４５と、ランナ４５とキャビティＣとを連通するためにキャビティＣの下端内周側に接続するゲート４６とを形成するようになっている。これにより、ランナ４５およびゲート４６は、図５に示すように、ディスク状に形成される、言い換えるとキャビティＣに対し全周に渡って形成される。
【００３１】
このような上型３０と下型４０とが型閉めされることにより、図３に示すように、上部キャビティＣ１と下部キャビティＣ２とによってキャビティＣが形成されるとともに、中空凸部３２の端面と凹部４１とによってランナ４５およびゲート４６が形成される。これにより、樹脂注入口３３から注入された樹脂が、スプルー３４、ランナ４５、およびゲート４６を介してキャビティＣに流れ込むようになっている。
【００３２】
そして、上記したような上型３０と下型４０とで構成されるキャビティＣに対して樹脂を注入する樹脂射出部５０には、図３に示すように、内部にスクリュが備わるシリンダ５２と、シリンダ５２の先端に設けられた射出ノズル５１と、シリンダ５２内のスクリュを上下動させるスクリュ押出シリンダ５３とが備わっている。そして、樹脂射出部５０には、所定のアクチュエータ（図示せず）が設けられており、上下動可能となっている。
【００３３】
続いて、上記したモールド成形装置２０によるステータ１０のモールド成形の手順について、図６〜図１０を参照しながら説明する。図６は、ステータ１０を下型４０にセットした状態を示す図である。図７は、上型３０を下型４０に対して型閉めした状態を示す図である。図８は、キャビティＣに樹脂が注入され始めた状態を示す図である。図９は、キャビティＣ内への樹脂の充填が終了した状態を示す図である。図１０は、モールド成形後のステータ１０ａを示す斜視図である。
【００３４】
まず、図６に示すように、上型３０が図示しないアクチュエータにより、上方へ移動されて下型４０と分離される。すなわち、上型３０と下型４０とが型開きされる。この状態で、ハンドリング装置または作業者により、ステータ１０が下型４０の下部キャビティＣ１内に配置される。このとき、位置決め孔１９を位置決めピン３７に嵌合させることにより、位置決めされている。
【００３５】
次いで、図７に示すように、上型３０が図示しないアクチュエータにより下降される。これにより、上型３０が下型４０に当接して型閉めされる。このとき、上型３０の中空凸部３２の外周とステータコア１３のティース１３Ａの内周とが嵌合当接する。そして、上型３０をさらに下降させ、数十トンの押圧力がかかる状態とする。すなわち、金型が型締めされる。このように数十トンの荷重を加えることにより、積層鋼板から成るステータコア１３の鋼板同士の隙間をなくして、ステータコア１３の外周上面と上型３０のステータコア保持部３１とを密着させるとともに、ステータコア１３の外周下面と下型４０の端面内周側部４０ａとを密着させることができる。
その状態で、樹脂射出部５０が、図示しないアクチュエータにより下方へ移動される。これにより、射出ノズル５１が、下向きの状態で上型３０の中空凸部３２の中空部内に侵入して、その先端が樹脂注入口３３に接続される。
【００３６】
そして、図８に示すように、射出ノズル５１が樹脂注入口３３に接続されると、スクリュ押出シリンダ５３が駆動して樹脂（モールド材）２５を樹脂注入口３３から、注入を開始する。樹脂２５は、樹脂注入口３３からスプルー３４を通って、ディスク状のランナ４５を通って、３６０度全ての位置からゲート４６を介してキャビティＣ内にキャビティＣの下端側から進入する。ここで、ランナ４５からキャビティＣに入るゲート４６の部分は、幅が狭くなり、モールド成形終了後に、ステータとランナとを簡単に分離することができる。樹脂２５をキャビティＣ内に注入するときに、キャビティＣの上方に配置された予備キャビティ３５に連通するエア排出通路３６に接続された図示しない吸引装置（例えば、真空発生装置など）を用いて、キャビティ２６Ｃのエアを引いている。これは、ステータ１０のコイル内には、複雑な空間が多くあり、その全ての空間に樹脂を進入させるためである。
【００３７】
このように本実施の形態では、射出ノズル５１の先端を下向きにした状態で、射出ノズル５１からキャビティＣへ樹脂をキャビティＣの下方から注入することができる。このため、樹脂注入の際にエアを巻き込み難くすることができる。また、樹脂注入の際に、図示しない吸引装置を用いて、キャビティＣの上方からキャビティＣ内のエアを引いているため、キャビティＣの下方から樹脂が注入されるとともに、キャビティＣの上方からエアが吸引（排出）される。これにより、キャビティＣに注入される樹脂２５がエアを巻き込むことを確実に防ぐことができるので、モールド樹脂にボイドが発生することを確実に防止することができる。これにより、モールド成形後のステータの強度や熱伝達性能などが著しく低下することを回避することができる。
さらに、射出ノズル５１の先端が下向きに配置されているので、後述するようにフリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことも防止することができる。
【００３８】
そして、樹脂２５がキャビティＣ内に下方から徐々に充填されていく。このとき、上型３０と下型４０とが、ステータコア１３を挟んで強く押圧している。より詳細には、上型３０のステータコア保持部３１がステータコア１３の外周上面を押圧するとともに、下型４０の端面内周側部４０ａがステータコア１３の外周下面を押圧している。このため、ステータコア１３の鋼板同士の隙間がなくなり、ステータコア１３の外周上面と上型３０のステータコア保持部３１とが密着するとともに、ステータコア１３の外周下面と下型４０の端面内周側部４０ａとが密着する。これにより、ステータコア１３の外周部分から樹脂が漏れることはない。また、上型３０の中空凸部３２の外周面が、ステータコア１３のティース１３Ａの内周面に嵌合当接しているので、樹脂がその隙間に侵入することもない。従って、ステータコア１３の内周面および外周面が樹脂によりモールドされることを確実に回避することができるので、ステータの放熱性能が悪化することを防止することができる。
【００３９】
その後、キャビティＣ内への樹脂２５の充填が続行され、図９に示すように、キャビティＣに樹脂２５が完全に充填されると、スクリュ押出シリンダ５３が停止して射出ノズル５１からの樹脂２５の注入が終了する。このとき、予備キャビティ３５内にも少し樹脂２５が充填されている。この予備キャビティ３５はキャビティＣの樹脂最終充填部分に設けられているため、予備キャビティ３５内にも少し樹脂２５が充填されることにより、キャビティＣ内全域に樹脂２５が充填されていると言える。つまり、キャビティＣ内に適正量の樹脂２５を確実に充填することができるのである。
【００４０】
そして、キャビティＣ内への樹脂充填後、樹脂射出部５０が、図示しないアクチュエータにより上方へ移動される。次いで、キャビティＣ内に充填された樹脂２５が硬化すると、上型３０が、図示しないアクチュエータにより上方へ移動されて、型開きされる。そして、モールド成形されたステータ１０がモールド成形装置２０から搬出される。その後、予備キャビティ３５に充填された余分な樹脂が除去される。かくして、図１０に示すように、モールド成形部１７が、ステータコア１３の外周面および内周面には形成されることなく、コイル１１，１２、インシュレータ１５、およびバスバー１６の部分にのみ形成されたモールド成形ステータ１０ａが完成する。
【００４１】
なお、フリーショットが実行される場合には、図示しない樹脂受けが射出ノズル５１の下方へ配置されて、スクリュ押出シリンダ５３が駆動される。これにより、射出ノズル５１から樹脂が樹脂受け上に射出されてフリーショットが行われる。このとき、射出ノズル５１の先端が下向きに配置されているので、ノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことが確実に防止される。
【００４２】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るステータのモールド成形装置２０によれば、上型３０に、キャビティＣの一部をなす上部キャビティＣ１と、外周面がステータ１０の中空部内周面に嵌合当接する中空凸部３２と、中空凸部３２の底面中心部に形成された樹脂注入口３３およびスプルー３４とが備わっている。また、下型４０には、キャビティＣの一部をなす下部キャビティＣ２と、上型３０の中空凸部３２の端面との間にキャビティＣの下端内周側にゲート４６を形成するとともにゲート４６とスプルー３４とを連通するランナ４５を形成するための凹部４１とが備わっている。これにより、上型３０と下型４０とを型閉めすることにより、上部キャビティＣ１と下部キャビティＣ２とによりキャビティＣが形成され、上型３０の中空凸部３２の端面と下型４０の凹部４１とによりゲート４５およびランナ４６が形成される。
【００４３】
このように、外周面がステータコア１３のティース１３Ａの内周面に嵌合当接する中空凸部３２を上型３０に形成しているので、樹脂射出部５０は、ノズル５１の先端を下向きにした状態で下降させながら中空凸部３２内に侵入させて樹脂注入口３３に接続して、ノズル５１からスプルー３４、ランナ４５、およびゲート４６を介して、樹脂２５をキャビティＣ内にキャビティＣの下方から注入することができる。従って、キャビティＣ内への樹脂注入の際に樹脂２５がエアを巻き込み難くすることができるため、モールド樹脂にボイドが発生することを防止することができる。
また、ノズル５１が下向きに配置されているので、フリーショット時にノズル先端が樹脂で汚れたり、あるいは詰まったりしてしまうことも防止することができる。
【００４４】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、ランナ４６をディスク状に形成しているが、ランナの形状はこれに限られることはなく、例えば図１１に示すように、スプルー３４から放射状に広がる複数本のランナを形成しても、上記した効果を得ることができる。
【００４５】
また、上記した実施の形態では、上型３０を可動させ下型４０を固定しているが、これとは逆に上型３０を固定して下型４０を可動するようにしてもよいし、上型３０および下型４０の双方を可動するようにしてもよい。さらに、上記した実施の形態では、本発明を三相ステータに適用した場合を例示したが、三相ステータ以外のステータであっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ステータの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ｂ−Ｃにおける断面図である。
【図３】型開きされた状態におけるモールド成形装置の主要構成を示す断面図である。
【図４】型閉めされた状態におけるモールド成形装置の主要構成を示す断面図である。
【図５】ランナおよびゲートの形状を示す斜視図である。
【図６】ステータを下型にセットした状態を示す図である。
【図７】上型を下型に対して型閉めした状態を示す図である。
【図８】キャビティに樹脂が注入され始めた状態を示す図である。
【図９】キャビティ内への樹脂の充填が終了した状態を示す図である。
【図１０】モールド成形ステータを示す斜視図である。
【図１１】ランナの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ステータ
１０ａ モールド成形ステータ
１１ 平行巻きコイル
１２ 傾斜巻きコイル
１３ ステータコア
１３Ａ ティース
１４ 巻線
２０ モールド成形装置
２５ 樹脂
３０ 上型
３１ ステータコア保持部
３２ 中空凸部
３３ 樹脂注入口
３４ スプルー
３５ 予備キャビティ
３６ エア排出通路
４０ 下型
４０ａ 端面内周側部
４１ 凹部
４１ａ 接続部
４２ 位置決めピン
４５ ランナ
４６ ゲート
５０ 樹脂射出部
５１ 射出ノズル
５２ シリンダ
５３ スクリュ押出シリンダ
Ｃ キャビティ
Ｃ１ 上部キャビティ
Ｃ２ 下部キャビティ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールド対象のステータを配置するキャビティが形成された一対の金型内に、ノズルから樹脂を注入して前記ステータを樹脂によりモールドするステータのモールド方法において、
前記一対の金型のうちの上型に形成された中空凸部の外周面を前記ステータの中空部内周面に嵌合当接させた状態で前記一対の金型を型閉めし、
前記上型の中空凸部内に前記ノズルを下向きの状態で侵入させて、前記ノズルの先端を前記一対の金型内に形成され前記キャビティの下端側に接続するゲートに連通するランナの注入口に接続し、
前記ノズルから前記ランナおよびゲートを介して樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とするステータのモールド方法。
【請求項２】
請求項１に記載するステータのモールド方法において、
前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを排出しながら、前記ノズルから樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とするステータのモールド方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するステータのモールド方法において、
前記キャビティ内に前記ステータが配置されたときに、前記ステータのコア外周部分が前記キャビティの壁面に密着することを特徴とするステータのモールド方法。
【請求項４】
モールド対象のステータを配置するためのキャビティが形成された一対の金型と、前記キャビティ内に樹脂を注入するノズルを含む樹脂射出部とを有するステータのモールド装置において、
前記一対の金型のうちの上型は、前記キャビティの一部をなす上部キャビティと、外周面が前記ステータの中空部内周面に嵌合当接する中空凸部と、前記中空凸部の底面中心部に形成された樹脂注入口とを備え、
前記一対の金型のうちの下型は、前記キャビティの一部をなす下部キャビティと、前記上型の中空凸部の端面との間に前記キャビティの下端内周側にゲートを形成するとともに前記ゲートと前記樹脂注入口とを連通するランナを形成するための凹部とを備え、
前記樹脂射出部は、前記ノズルの先端を、下向きにした状態で下降させながら前記中空凸部内に侵入させて前記樹脂注入口に接続し、前記ノズルから前記ランナおよびゲートを介して樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とするステータのモールド装置。
【請求項５】
請求項４に記載するステータのモールド装置において、
前記上型には、前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを前記金型の外部に排出するエア排出通路が設けられていることを特徴とするステータのモールド装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載するステータのモールド装置において、
前記キャビティは、前記ステータが配置された際に前記ステータのコア外周部分がキャビティの壁面に密着するように形成されていることを特徴とするステータのモールド装置。
【請求項１】
モールド対象のステータを配置するキャビティが形成された一対の金型内に、ノズルから樹脂を注入して前記ステータを樹脂によりモールドするステータのモールド方法において、
前記一対の金型のうちの上型に形成された中空凸部の外周面を前記ステータの中空部内周面に嵌合当接させた状態で前記一対の金型を型閉めし、
前記上型の中空凸部内に前記ノズルを下向きの状態で侵入させて、前記ノズルの先端を前記一対の金型内に形成され前記キャビティの下端側に接続するゲートに連通するランナの注入口に接続し、
前記ノズルから前記ランナおよびゲートを介して樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とするステータのモールド方法。
【請求項２】
請求項１に記載するステータのモールド方法において、
前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを排出しながら、前記ノズルから樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とするステータのモールド方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するステータのモールド方法において、
前記キャビティ内に前記ステータが配置されたときに、前記ステータのコア外周部分が前記キャビティの壁面に密着することを特徴とするステータのモールド方法。
【請求項４】
モールド対象のステータを配置するためのキャビティが形成された一対の金型と、前記キャビティ内に樹脂を注入するノズルを含む樹脂射出部とを有するステータのモールド装置において、
前記一対の金型のうちの上型は、前記キャビティの一部をなす上部キャビティと、外周面が前記ステータの中空部内周面に嵌合当接する中空凸部と、前記中空凸部の底面中心部に形成された樹脂注入口とを備え、
前記一対の金型のうちの下型は、前記キャビティの一部をなす下部キャビティと、前記上型の中空凸部の端面との間に前記キャビティの下端内周側にゲートを形成するとともに前記ゲートと前記樹脂注入口とを連通するランナを形成するための凹部とを備え、
前記樹脂射出部は、前記ノズルの先端を、下向きにした状態で下降させながら前記中空凸部内に侵入させて前記樹脂注入口に接続し、前記ノズルから前記ランナおよびゲートを介して樹脂を前記キャビティ内に注入することを特徴とするステータのモールド装置。
【請求項５】
請求項４に記載するステータのモールド装置において、
前記上型には、前記キャビティの上端側から前記キャビティ内のエアを前記金型の外部に排出するエア排出通路が設けられていることを特徴とするステータのモールド装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載するステータのモールド装置において、
前記キャビティは、前記ステータが配置された際に前記ステータのコア外周部分がキャビティの壁面に密着するように形成されていることを特徴とするステータのモールド装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２６０１９０（Ｐ２００８−２６０１９０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０３９４３（Ｐ２００７−１０３９４３）
【出願日】平成１９年４月１１日（２００７．４．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１１日（２００７．４．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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