JP2010178554A - ステータコアのワニス含浸方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワニスの垂れを抑制することを通して、ワニス含浸作業の効率化を図り得る、ステータコアのワニス含浸方法を提供する。
【解決手段】ステータコア１０のワニス含浸方法は、滴下工程と、拡散工程とを含み、滴下工程および拡散工程の組み合わせを複数回繰り返し実施することによってステータコアの巻線部１２にワニス４０を含浸させる。滴下工程においては、ステータ巻線を巻いた巻線部を備えるステータコアを、その中心軸Ｏを水平に対して傾斜させた姿勢において、中心軸の回りに回転させながら、巻線部のうち傾斜上部１２ａ側にワニスを滴下する。拡散工程においては、ワニスの滴下を停止し、ステータコアを、その中心軸を水平に戻した姿勢において、中心軸の回りに回転させながら、滴下されたワニスを巻線部内に拡散する。拡散工程におけるステータコアの回転速度ＶＲ２は、滴下工程における回転速度ＶＲ１よりも速い。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステータコアのワニス含浸方法に関する。

電気機器のステータコアは、ステータ巻線を巻いた巻線部を備えている。この巻線部に絶縁処理のためのワニスを含浸させる手法として、滴下含浸法がある（特許文献１を参照）。特許文献１は、ステータコアを、その中心軸を水平に対して傾斜させた姿勢において、中心軸の回りに回転させながら、巻線部の傾斜上部側にワニスを滴下することを開示している。ワニスの滴下は、巻線部の傾斜下部側からワニスが流出するまで行っている。

特開平７−６７３０１号公報

しかしながら、ワニスを巻線部の傾斜下部側から流出させているので、ワニス硬化後に、ステータコアに付着したワニスを除去する作業が多くなる。このため、ワニスを含浸させる一連の作業が煩雑になり、ワニス含浸作業の効率化を図ることが難しくなる虞がある。

本発明の目的は、ワニスの垂れを抑制することを通して、ワニス含浸作業の効率化を図り得る、ステータコアのワニス含浸方法を提供することにある。

ステータコアのワニス含浸方法は、滴下工程と、拡散工程とを含み、滴下工程および拡散工程の組み合わせを複数回繰り返し実施することによってステータコアの巻線部にワニスを含浸させる。滴下工程においては、ステータ巻線を巻いた巻線部を備えるステータコアを、その中心軸を水平に対して傾斜させた姿勢において、中心軸の回りに回転させながら、巻線部のうち傾斜上部側にワニスを滴下する。拡散工程においては、ワニスの滴下を停止し、ステータコアを、その中心軸を水平に戻した姿勢において、中心軸の回りに回転させながら、滴下されたワニスを巻線部内に拡散する。

ワニスを滴下する滴下工程およびワニスの滴下を停止した拡散工程の組み合わせを複数回繰り返して、ワニスの含浸を行っている。滴下工程の間に実施される、ワニスの滴下を休止した拡散工程においては、ステータコアの傾斜を戻して水平姿勢にして回転させている。このため、ワニスを滴下した部位とは反対側、つまり巻線部の傾斜下部側となる部位からのワニスの垂れを抑制しながら、浸透しにくい部位にワニスを浸透させることができる。したがって、ワニス硬化後にステータコアに付着したワニスを除去する作業を少なくでき、ワニスを含浸させる一連の作業を簡素にでき、ワニス含浸作業の効率化を図ることが可能となる。

本発明に係るステータコアのワニス含浸方法を具現化したワニス含浸装置を示す概略構成図である。 ステータコアの一部を示す拡大断面図である。 図３（Ａ）は、滴下工程の状況を示す概念図、図３（Ｂ）は、拡散工程の状況を示す概念図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１を参照して、ワニス含浸装置１００は、ステータ巻線１１（図２を参照）を巻いた巻線部１２つまりコイルを備えるステータコア１０を保持および保持解除自在な保持治具１１０と、保持治具１１０を水平状態と傾斜状態との間で移動自在な傾斜駆動部１２０と、保持治具１１０を回転駆動する回転駆動部１３０と、ワニス４０を滴下する滴下ノズル１４０と、保持治具１１０、傾斜駆動部１２０、回転駆動部１３０、および滴下ノズル１４０の作動を制御するコントローラ１５０と、を有している。

図２を参照して、ステータコア１０は、リング形状のハウジング２０に取り付けている。ハウジング２０内には、ステータコア１０を冷却するための冷却水が流れる循環路２１を形成している。図示する巻線部１２は、ステータ巻線１１を集中巻によって巻いている。集中巻は、ステータコア１０に樹脂製の絶縁部品３０を組み付けた後、絶縁部品３０にステータ巻線１１を直接巻き付ける構造である。集中巻を適用した巻線部１２は、ステータ巻線１１が絶縁部品３０からはみ出すことが少なく、小型化が可能である。

なお、本発明は、ステータ巻線を分布巻によって巻いた巻線部を備えるステータコアにも適用することができる。ここに、分布巻は、ステータコアに樹脂製の絶縁部品を挿入した後、予め環状に巻いた巻線部をステータコアに挿入する構造である。分布巻を適用した巻線部は、集中巻を適用する場合に比べると、ステータ巻線がステータコアから大きく突出する。

保持治具１１０は、ステータコア１０の中心孔１０ａに挿入されるとともに径方向に拡開および収縮自在な保持部１１１を有する。保持部１１１は、径方向外方に拡開して中心孔１０ａ内周面に圧接することによってステータコア１０を保持する。保持部１１１は、径方向内方に収縮して中心孔１０ａ内周面から離れることによってステータコア１０の保持を解除する。

傾斜駆動部１２０は、例えばロボットハンド１２１から構成している。ハンド先端に保持治具１１０を取り付けている。ロボットハンド１２１を動作させることによって、保持治具１１０が、水平状態と傾斜状態との間で移動する。このように保持治具１１０を移動させることによって、保持治具１１０に保持されたステータコア１０が、その中心軸Ｏを水平に対して傾斜させた姿勢と、その中心軸Ｏを水平にした姿勢との間で移動する。中心軸Ｏを水平に対して傾斜させる傾斜角度θは、特に限定されないが、例えば、５〜２０度である。なお、以下の説明においては、ステータコア１０の中心軸Ｏを水平に対して傾斜させた姿勢を「傾斜姿勢」とも言い、ステータコア１０の中心軸Ｏを水平にした姿勢を「水平姿勢」とも言う。

回転駆動部１３０は、例えばモータ１３１から構成している。モータ出力軸１３２に保持治具１１０を連結している。モータ１３１を動作させることによって、保持治具１１０が回転し、保持治具１１０に保持されたステータコア１０が回転する。ワニス４０の滴下時にステータコア１０を回転させる速度ＶＲ１は、ワニスの滴下速度や量、ステータコアの大きさ等に関係があり、特に限定されない（例えば、１０ｒｐｍ）。

滴下ノズル１４０は、巻線部１２に向けてワニス４０を滴下し得る限りにおいてノズル構成は特に限定されない。滴下ノズル１４０は、タンク１４１に貯溜したワニス４０を送り出す送液ポンプ１４２に、配管１４３を介して接続している。滴下ノズル１４０は、当該ノズル１４０を開閉するための開閉弁１４４を有している。開閉弁１４４を開くことによってワニス４０を滴下し、開閉弁１４４を閉じることによってワニス４０の滴下を停止する。

コントローラ１５０は、ＣＰＵやメモリーを主体として構成され、保持治具１１０、ロボットハンド１２１、モータ１３１、および開閉弁１４４のそれぞれに、作動を制御するための制御信号を出力する。コントローラ１５０は、保持治具１１０における保持部１１１の拡開および収縮を制御し、ステータコア１０の保持および保持解除を行う。コントローラ１５０は、ロボットハンド１２１の動作を制御し、保持治具１１０に保持されたステータコア１０の姿勢（傾斜姿勢または水平姿勢）を定める。コントローラ１５０は、モータ１３１の動作を制御し、保持治具１１０に保持されたステータコア１０の回転、回転速度の増減変更、回転停止を行う。コントローラ１５０は、滴下ノズル１４０の開閉弁１４４の動作を制御し、ワニス４０の滴下および滴下停止を行う。

次に、本実施形態の作用を説明する。

ステータ巻線１１の絶縁処理は、加熱炉におけるステータコア１０の予熱工程、ワニス４０の含浸工程、乾燥炉におけるワニス４０の乾燥工程、ステータコア１０の冷却工程を経て実施している。予熱、乾燥、および冷却のそれぞれの工程は公知の手法によって実施できるので説明は省略する。

本実施形態におけるワニス４０の含浸工程は、巻線部１２にワニス４０を滴下する滴下工程と、滴下されたワニス４０を巻線部１２内に拡散する拡散工程と、を含んでいる。そして、滴下工程および拡散工程の組み合わせを複数回繰り返し実施することによってステータコア１０の巻線部１２にワニス４０を含浸させている。

図３（Ａ）を参照して、滴下工程においては、ステータ巻線１１を巻いた巻線部１２を備えるステータコア１０を、その中心軸Ｏを水平に対して傾斜させた姿勢において、中心軸Ｏの回りに回転させながら、巻線部１２のうち傾斜上部１２ａ側にワニス４０を滴下する。

図３（Ｂ）を参照して、拡散工程においては、ワニス４０の滴下を停止し、ステータコア１０を、その中心軸Ｏを水平に戻した姿勢において、中心軸Ｏの回りに回転させながら、滴下されたワニス４０を巻線部１２内に拡散する。拡散工程においてステータコア１０を中心軸Ｏの回りに回転させる速度ＶＲ２は、滴下工程においてステータコア１０を中心軸Ｏの回りに回転させる速度ＶＲ１よりも速い速度に設定してある（ＶＲ２＞ＶＲ１）。

さらに詳しくは、滴下工程において、コントローラ１５０は、保持治具１１０における保持部１１１を拡開制御し、ステータコア１０を保持治具１１０に保持する。コントローラ１５０は、ロボットハンド１２１の動作を制御し、保持治具１１０に保持されたステータコア１０を傾斜姿勢にする。傾斜角度θは、例えば、５〜２０度である。ステータコア１０を傾斜させることによって、ステータ巻線１１が絶縁部品３０からはみ出すことが少ない集中巻を適用した巻線部１２に対して、ワニス４０を簡単に滴下させることができる。コントローラ１５０は、モータ１３１の動作を制御し、保持治具１１０に保持されたステータコア１０を回転させる。ステータコア１０の回転速度ＶＲ１は、例えば、１０ｒｐｍである。そして、コントローラ１５０は、ノズルの開閉弁１４４の動作を制御し、開閉弁１４４を開いてワニス４０を滴下する。巻線部１２の傾斜上部１２ａ側に滴下したワニス４０は、毛細管現象および自重によって、巻線部１２の傾斜下部１２ｂ側に向けて浸透する。さらに、ステータコア１０の回転に伴い、滴下したワニス４０が巻線部１２の全体に広がる。

拡散工程において、コントローラ１５０は、ノズルの開閉弁１４４の動作を制御し、開閉弁１４４を閉じてワニス４０の滴下を停止する。コントローラ１５０は、ロボットハンド１２１の動作を制御し、ステータコア１０を水平姿勢にする。コントローラ１５０は、モータ１３１の動作を制御し、ステータコア１０の回転速度を増加させる。回転速度の増加率は、特に限定されず、ステータコア１０の大きさ、ステータ巻線１１の径や巻き方（集中巻か分布巻か）、使用するワニス４０の粘度などによって適宜変更できる。例えば、拡散工程におけるステータコア１０の回転速度ＶＲ２は、滴下工程における回転速度ＶＲ１（例えば、１０ｒｐｍ）の１．３倍程度の速度に設定すればよい。ステータコア１０を傾斜姿勢から水平姿勢に移動しながらステータコア１０の回転速度を増加させる形態、ステータコア１０を水平姿勢にまで移動した後にステータコア１０の回転速度を増加させる形態のいずれでもよい。また、ステータコア１０を水平姿勢に移動するときに、モータ１３１を一旦停止させる形態でもよい。

拡散工程から次の滴下工程に移行したときには、ステータコア１０の回転速度は、元の回転速度ＶＲ１（例えば、１０ｒｐｍ）に戻す。

滴下工程および拡散工程の組み合わせを複数回繰り返し実施し、予め定められた量のワニス４０の滴下が終了すると、乾燥工程に移行する。滴下工程および拡散工程の組み合わせの繰り返し回数、繰り返される滴下工程の各回のワニス４０の滴下量（同量または異なる量のいずれでもよい）、ワニス４０の合計投入量などは、特に限定されず、上述したのと同様にステータコア１０の大きさなどによって適宜変更できる。

本実施形態にあっては、ワニス４０を滴下する滴下工程およびワニス４０の滴下を停止した拡散工程の組み合わせを複数回繰り返して、ワニス４０の含浸を行っている。滴下工程の間に実施される、ワニス４０の滴下を休止した拡散工程においては、ステータコア１０の傾斜を戻して水平姿勢にして回転させている。このため、ワニス４０を滴下した部位とは反対側、つまり巻線部１２の傾斜下部１２ｂ側となる部位からのワニス４０の垂れを抑制しながら、浸透しにくい部位にワニス４０を浸透させることができる。したがって、ワニス硬化後にステータコア１０に付着したワニス４０を除去する作業を少なくでき、ワニス４０を含浸させる一連の作業を簡素にでき、ワニス含浸作業の効率化を図ることが可能となる。

しかも、拡散工程においては、ステータコア１０の回転速度を増加させている。このため、遠心力によって、浸透しにくい部位の側つまりステータコア１０のスロット底３１（図２参照）の側へのワニス４０の浸透を促進することができる。巻線部１２と絶縁部品３０との間（外径側）や、絶縁部品３０とステータコア１０との間（内径側）にワニス４０が十分に浸透する。ステータ巻線１１同士の間の空隙、巻線部１２と絶縁部品３０との間の空隙、絶縁部品３０とステータコア１０との間の空隙が、ワニス４０によって埋まる。熱性能に大きな影響を与える空隙をワニス４０によって埋めることによって、熱伝達を向上させることができる。したがって、通電に伴ってステータ巻線１１において生じた熱は、ワニス４０、絶縁部品３０、ステータコア１０、ハウジング２０へと伝わり、循環路２１内の冷却水を介して、効率的に抜熱することができる。

なお、滴下工程におけるワニス４０の滴下量、ステータコア１０の回転速度ＶＲ１、拡散工程におけるステータコア１０の回転速度ＶＲ２、およびワニス４０の合計投入量は、滴下工程および拡散工程の組み合わせを複数回繰り返しても、巻線部１２の傾斜下部１２ｂ側となる部位から垂れ落ちる量を最小限、好ましくはゼロにするように決定することが望ましい。ワニス硬化後にステータコア１０に付着したワニス４０を除去する作業を最小に、あるいは無くすことができ、ワニス含浸作業の効率化を一層図ることが可能となるからである。

１０ ステータコア、
１０ａ ステータコアの中心孔、
１１ ステータ巻線、
１２ 巻線部、
１２ａ 傾斜上部、
１２ｂ 傾斜下部、
２０ ハウジング、
２１ 循環路、
３０ 絶縁部品、
４０ ワニス、
１００ ワニス含浸装置、
１１０ 保持治具、
１１１ 保持部、
１２０ 傾斜駆動部、
１２１ ロボットハンド、
１３０ 回転駆動部、
１３１ モータ、
１４０ 滴下ノズル、
１４４ 開閉弁、
１５０ コントローラ、
Ｏ ステータコアの中心軸、
ＶＲ１ 滴下工程におけるステータコアの回転速度、
ＶＲ２ 拡散工程におけるステータコアの回転速度。

Claims (3)

1. ステータ巻線を巻いた巻線部を備えるステータコアを、その中心軸を水平に対して傾斜させた姿勢において、前記中心軸の回りに回転させながら、前記巻線部のうち傾斜上部側にワニスを滴下する滴下工程と、
   ワニスの滴下を停止し、前記ステータコアを、その中心軸を水平に戻した姿勢において、前記中心軸の回りに回転させながら、滴下されたワニスを前記巻線部内に拡散する拡散工程と、を含み、
   前記滴下工程および前記拡散工程を組み合わせて実施することによって前記ステータコアの前記巻線部にワニスを含浸させるステータコアのワニス含浸方法。
2. 前記滴下工程および前記拡散工程の組み合わせを複数回繰り返して実施することによって前記ステータコアの前記巻線部にワニスを含浸させる請求項１に記載のステータコアのワニス含浸方法。
3. 前記拡散工程において前記ステータコアを前記中心軸の回りに回転させる速度は、前記滴下工程において前記ステータコアを前記中心軸の回りに回転させる速度よりも速い、請求項１または請求項２に記載のステータコアのワニス含浸方法。

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