JP7602433B2 - Mold Cooling Device - Google Patents
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Description
本明細書は、金型冷却装置について開示する。 This specification discloses a mold cooling device.
従来、ステータコイルのコイルエンド部に絶縁被覆を形成するコイル皮膜形成装置において、上面に熱硬化性樹脂が充填される円環状の凹部を有する金型と、金型の下面に配置された渦巻き状のIHコイルと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、金型の凹部に熱硬化性樹脂を充填し、充填した熱硬化性樹脂にコイルエンド部を浸漬し、IHコイルに高周波交流電流を印加して金型を加熱することにより、熱硬化性樹脂を硬化させてコイルエンド部に絶縁皮膜を形成する。 A coil coating forming device that forms an insulating coating on the coil end portion of a stator coil has been proposed that includes a mold having an annular recess on its upper surface into which a thermosetting resin is filled, and a spiral-shaped IH coil arranged on the lower surface of the mold (see, for example, Patent Document 1). In this device, the recess of the mold is filled with thermosetting resin, the coil end portion is immersed in the filled thermosetting resin, and a high-frequency alternating current is applied to the IH coil to heat the mold, thereby hardening the thermosetting resin and forming an insulating coating on the coil end portion.
熱硬化性樹脂を用いた成形を生産ラインで行なう場合、金型を繰り返し使用するために、金型の加熱と冷却を繰り返す必要があり、金型冷却装置として、例えば、銅製のヒートシンクを用いたものを考えることができる。しかしながら、経年使用によりヒートシンクに金型との接触による接触痕(打痕)が生じ、金型とヒートシンクとの合わせ面の密着性が悪くなることで、空気層の介在により冷却効率が低下するおそれがある。また、専用のヒートシンクを用いるため、コスト増を招いてしまう。 When molding using thermosetting resins on a production line, the mold must be repeatedly heated and cooled in order to be used repeatedly, and a mold cooling device that uses, for example, a copper heat sink can be considered. However, over time, contact marks (dents) can appear on the heat sink due to contact with the mold, and the adhesion of the mating surfaces between the mold and heat sink can deteriorate, resulting in the formation of an air layer that can reduce cooling efficiency. In addition, the use of a dedicated heat sink leads to increased costs.
本開示の金型冷却装置は、金型を効率よく冷却すると共に低コスト化が可能な金型冷却装置を提供することを主目的とする。 The primary objective of the mold cooling device disclosed herein is to provide a mold cooling device that can efficiently cool molds while reducing costs.
本開示の金型冷却装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The mold cooling device disclosed herein employs the following measures to achieve the above-mentioned primary objective:
本開示の金型冷却装置は、
環状のキャビティ部を有する金型に熱硬化性樹脂を充填して加熱する樹脂成形装置と共に用いられ、前記金型を冷却する金型冷却装置であって、
金属管が渦巻き状に屈曲されて構成されると共に渦巻きの中心軸の軸線方向における一方の表面が前記金型の表面に接触するように配置され、内部を流れる冷却液との熱交換により前記金型を冷却する冷却管を備えることを要旨とする。
The mold cooling device of the present disclosure is
A mold cooling device that is used together with a resin molding device that fills a mold having an annular cavity with a thermosetting resin and heats the mold, and that cools the mold,
The gist of the invention is that the cooling pipe is configured by bending a metal tube into a spiral shape and is arranged so that one surface in the axial direction of the central axis of the spiral is in contact with the surface of the mold, and the cooling pipe cools the mold by heat exchange with a cooling liquid flowing inside.
この本開示の金型冷却装置では、金属管が渦巻き状に屈曲されて構成されると共に渦巻きの中心軸の軸線方向における一方の表面が金型の表面に接触するように配置され、内部を流れる冷却液との熱交換により金型を冷却する冷却管を備える。金型冷却装置としてヒートシンクを用いる場合、経年使用により金型とヒートシンクとの接触による接触痕が生じ、金型とヒートシンクとの合わせ面の密着性が悪くなることで、空気層の介在により冷却効率が低下するおそれがある。これに対して、本開示の金型冷却装置では、冷却管の渦巻き形状による弾性作用により金型との密着性を高めることができ、冷却効率を向上させることができる。また、経年使用によっても、冷却管と金型との密着性を維持することができるため、冷却効率の低下を抑制することができる。さらに、冷却管として汎用の金属管を用いることができるため、専用のヒートシンクを用いるものに比して、コストの低減を図ることができる。 In the mold cooling device disclosed herein, a metal tube is bent into a spiral shape, and one surface in the axial direction of the central axis of the spiral is arranged to contact the surface of the mold, and the cooling tube is provided to cool the mold by heat exchange with the cooling liquid flowing inside. When a heat sink is used as the mold cooling device, contact marks are generated due to contact between the mold and the heat sink over time, and the adhesion of the mating surfaces of the mold and the heat sink deteriorates, which may result in a decrease in cooling efficiency due to the presence of an air layer. In contrast, in the mold cooling device disclosed herein, the elastic effect of the spiral shape of the cooling tube can increase the adhesion with the mold, thereby improving the cooling efficiency. In addition, the adhesion between the cooling tube and the mold can be maintained even with long-term use, so the decrease in cooling efficiency can be suppressed. Furthermore, since a general-purpose metal tube can be used as the cooling tube, costs can be reduced compared to those using dedicated heat sinks.
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。 Next, we will explain how to implement the present invention using examples.
図1は、電動機用のステータの概略構成図である。電動機用のステータ10は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として用いられる。ステータ10は、図1に示すように、ステータコア12と、複数のステータコイル15(U相コイル,V相コイルおよびW相コイル)と、を備える。
Figure 1 is a schematic diagram of a stator for an electric motor. The
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、内周側に複数のスロットが形成されるように周方向に所定の間隔をおいて径方向内側に突出する複数のティースを有する。
The
複数のステータコイル15は、それぞれ、複数のセグメント導体14を電気的に接合することにより形成される。セグメント導体14は、銅等の導電性の高い金属により断面が矩形状に形成されると共にエナメル樹脂等からなる絶縁皮膜が表面に形成された略U字状の導体である。セグメント導体14の端部14eは、他のセグメント導体14の端部14eと接合されるため、絶縁性皮膜が除去されている。全てのセグメント導体14の一方の端部14eをステータコア12の対応するスロットに軸方向における一端側から他端側に向かって挿通させると共に他方の端部14eを当該スロットから周方向に離間した他のスロットに軸方向における一端側から他端側に向かって挿通させ、スロットの軸方向における他端側から外部へ突出したセグメント導体14の端部14eを、対応する他のセグメント導体14の端部14eと溶接して接合することにより、複数のステータコイル15、すなわちU相コイル,V相コイルおよびW相コイルが形成される。
The
ステータコイル15のコイルエンド部15eには、溶接部を絶縁するために絶縁皮膜が形成される。図2は、生産ラインにおいて、金型20を用いてステータコイルのコイルエンド部に絶縁皮膜を形成する絶縁皮膜形成工程を示す説明図である。金型20は、図3に示すように、円環状のキャビティ22が上面に形成されている。環状のキャビティ22は、コイルエンド部15eの径に対応した径を有すると共にコイルエンド部15eの突出量に対応した深さを有する。
An insulating film is formed on the
絶縁品膜形成工程では、まず、金型20のキャビティ22に熱硬化性樹脂を充填する樹脂充填工程を行なう(S100)。次に、熱硬化性樹脂に充填したキャビティ22にステータコイル15のコイルエンド部15eを浸漬する(S110)。そして、金型20を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる加熱工程を行なう(S120)。加熱工程は、金型加熱装置25によりコイル15のコイルエンド部15eを熱硬化性樹脂でモールドする工程である。金型加熱装置25は、図4に示すように、金型20の下面に配置され、IHコイルを有する。IHコイルは、平面かつ渦巻き状のコイルであり、高周波交流電流が印加されることにより、磁力線(電界)により金型20に渦電流を発生させ、当該金型20をジュール熱によって加熱する。
In the insulating film forming process, first, a resin filling process is performed in which the cavity 22 of the
加熱工程によりコイルエンド部15eを熱硬化性樹脂でモールドした後、コイルエンド部15eを金型20から離型し(S130)、当該金型20を金型冷却装置30により冷却する冷却工程を行なう(S140)。冷却工程は、生産ラインにおいて金型20を繰り返し使用する場合に、加熱工程が終了した後、次の樹脂充填工程の前に金型20の温度を熱硬化性樹脂の充填に適した温度に戻すための工程である。図5は、冷却工程で用いられる金型冷却装置の正面図であり、図6は、金型と金型冷却装置の断面斜視図である。図示するように、金型冷却装置30は、金型20の下面と接触するように配置される冷却管31と、金型20とは反対側から冷却管31を支持する支持部材32と、を備える。冷却管31は、例えば銅やアルミニウム、銅合金、アルミニウム合金などの柔軟かつ熱伝導性に優れた金属管が用いられ、当該金属管が同一平面上に渦巻き状に屈曲されたものとして構成される。この冷却管31は、渦巻きの中心軸の軸線方向における一方の表面(上面)が金型20の下面に接触するように配置され、当該金型20に接触させた状態で冷却管31の一方の開口端から冷却液(冷却水)が供給されることで、内部を流れる冷却水との熱交換により金型20を冷却する。支持部材32は、例えば耐熱ゴムなどの耐熱性樹脂により形成された平板状の弾性体であり、弾性力によって冷却管31が金型20に押し付けられるように、当該冷却管31をその中心軸の軸線方向における他方の表面(下面)から支持する。
After the
図7は、比較例の金型冷却装置を用いた金型の冷却の様子を示す説明図であり、図8は、本実施形態の金型冷却装置を用いた金型冷却の様子を示す説明図である。比較例の金型冷却装置20Bは、図7に示すように、内部に冷却水が流れる水路が形成されると共に金型20の下面に倣うように上面(合わせ面)が切削加工された銅製のヒートシンク31Bを備える。比較例の金型冷却装置30Bでは、ヒートシンク31Bの合わせ面を金型20の下面に接触させると共にヒートシンク31Bの水路に冷却水を供給することにより、金型20の熱をヒートシンク31Bに伝熱させて当該金型20を冷却する。ヒートシンク31Bの素材として熱伝導率は高いが柔軟な銅が用いられているため、経年使用によりヒートシンク31Bの合わせ面に金型20との接触痕(打痕)が生じる、金型20が接触痕に乗り上げてヒートシンク31Bとの密着性が悪化するおそれがある。この場合、金型20とヒートシンク31Bとの間に介在する空気層により冷却効率が大幅に低下してしまう。
7 is an explanatory diagram showing the cooling of a mold using a mold cooling device of a comparative example, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing the cooling of a mold using a mold cooling device of this embodiment. As shown in FIG. 7, the mold cooling device 20B of the comparative example is equipped with a
これに対して、本実施形態の金型冷却装置30では、図8に示すように、冷却管31は、柔軟かつ熱伝導性に優れた金属管が渦巻き状に屈曲されて構成されるものであり、冷却管31の渦巻き形状による弾性作用により、金型20との密着性を高めることができ、冷却効率を向上させることができる。また、経年使用に対しても密着性が維持することができるため、経年使用による冷却効率の低下を抑制することができる。さらに、冷却管31として、銅管やアルミニウム管などの汎用の金属管を用いることができるため、比較例のような専用のヒートシンクを用いるものに比して、コストの低減を図ることができる。
In contrast, in the
さらに、本実施形態の金型冷却装置30では、冷却管31を支持する支持部材32をゴム弾性体によって構成しているため、図8に示すように、金型30に傾きや多少の凹凸があっても、冷却管31の渦巻き形状による弾性作用と支持部材32の素材による弾性作用とにより、冷却管31を金型20へ適切に密着させることができ、冷却効率を向上させることができる。
Furthermore, in the
上述した実施形態では、支持部材30は、ゴム弾性体により構成されるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、複数のスプリングにより冷却管31が金型20に押し付けられるように支持してもよい。
In the above-described embodiment, the
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。 The above describes the form for carrying out the present invention using examples, but the present invention is not limited to these examples in any way, and it goes without saying that the present invention can be carried out in various forms without departing from the scope of the invention.
本発明は、金型冷却装置の製造産業に利用可能である。 The present invention can be used in the mold cooling device manufacturing industry.
10 ステータ、12 ステータコア、14 セグメント導体、14e 端部、15 ステータコイル、15e コイルエンド部、20 金型、21 キャビティ、25 金型加熱装置、30 金型冷却装置、31 冷却管、32 支持部材。 10 stator, 12 stator core, 14 segment conductor, 14e end portion, 15 stator coil, 15e coil end portion, 20 mold, 21 cavity, 25 mold heating device, 30 mold cooling device, 31 cooling pipe, 32 support member.
Claims (4)
金属管が渦巻き状に屈曲されて構成されると共に内部を冷却液が流れる冷却管を備え、
前記冷却管の中心軸方向における一方の表面を前記金型の表面に接触させると共に該冷却管に冷却液を流すことにより前記金型を冷却する、
金型冷却装置。 A mold cooling device that is used together with a resin molding device that fills a mold having an annular cavity with a thermosetting resin and heats the mold, and that cools the mold,
A cooling pipe is provided in which a metal pipe is bent in a spiral shape and a cooling liquid flows therethrough,
the die is cooled by bringing one surface of the cooling pipe in the central axis direction into contact with the surface of the die and flowing a cooling liquid through the cooling pipe;
Mold cooling device.
弾性体により形成され、前記冷却管を前記中心軸方向における他方の表面側から支持する支持部材を備える、
金型冷却装置。 The mold cooling device according to claim 1,
a support member formed of an elastic body and supporting the cooling pipe from the other surface side in the central axis direction;
Mold cooling device.
前記弾性体は、ゴムである、
金型冷却装置。 The mold cooling device according to claim 2,
The elastic body is rubber.
Mold cooling device.
前記金属管は、銅、アルミニウム、銅合金またはアルミニウム合金により形成される、
金型冷却装置。 The mold cooling device according to any one of claims 1 to 3,
The metal tube is made of copper, aluminum, a copper alloy, or an aluminum alloy.
Mold cooling device.
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