JP2012224924A - 絶縁被膜付コイルの製造方法及び電着塗装装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コイルエンド部に形成される絶縁被膜の膜厚が大きく且つスロット部に形成される絶縁被膜の膜厚が小さい絶縁被膜付コイルを、安価に製造することができる絶縁被膜付コイルの製造方法を提供すること。
【解決手段】絶縁被膜付コイルの製造方法は、電着工程と、焼付け工程とを備える。電着工程では、ステータコア20のスロット22に挿入されるスロット部11とスロット22から露出するコイルエンド部12とを有するコイル10に対して、電着によって析出被膜を形成する。焼付け工程では、析出被膜が形成されたコイル10に対して、焼付けによって絶縁被膜ZHを形成する。ここで、電着工程では、特に、電着槽40の電着液41に浸漬されたコイル10に向かって電着液41を流動させ、コイルエンド部12に対する電着液41の流速を、スロット部11に対する電着液41の流速に比して、大きくする。
【選択図】 図2
【解決手段】絶縁被膜付コイルの製造方法は、電着工程と、焼付け工程とを備える。電着工程では、ステータコア20のスロット22に挿入されるスロット部11とスロット22から露出するコイルエンド部12とを有するコイル10に対して、電着によって析出被膜を形成する。焼付け工程では、析出被膜が形成されたコイル10に対して、焼付けによって絶縁被膜ZHを形成する。ここで、電着工程では、特に、電着槽40の電着液41に浸漬されたコイル10に向かって電着液41を流動させ、コイルエンド部12に対する電着液41の流速を、スロット部11に対する電着液41の流速に比して、大きくする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、コイルに絶縁被膜を形成する絶縁被膜付コイルの製造方法に関し、特に、電着工程と焼付け工程とを備えた絶縁被膜付コイルの製造方法に関する。また、本発明は、コイルを電着する電着塗装装置に関する。
例えば、ハイブリッド自動車用の三相交流モータでは、ステータコアに対してU相コイル、V相コイル、W相コイルがそれぞれ順に組付けられていて、ステータコアのスロットから露出するコイルエンド部同士が、重なり合っているものがある。このように重なり合うコイルエンド部では、特に非常に高い電圧(例えば1300V程度)が作用するため、コイルエンド部同士を電気的に絶縁させる必要がある。
このため、下記特許文献1に記載されたモータでは、重なり合うコイルエンド部の間に相間絶縁紙と呼ばれる絶縁性のシートが組付けられていて、各相を絶縁するための相間距離が確保されている。なお、絶縁紙は、各コイルエンド部の間だけでなく、ステータコアのスロットとこのスロットに挿入されるコイルのスロット部との間にも組付けられている。このため、ステータコアのスロットとコイルのスロット部との間も絶縁されている。
ところで、下記特許文献2には、コイルの絶縁性を確保するために、電着によってコイル自体に絶縁被膜を形成する絶縁被膜付コイルの製造方法が記載されている。この製造方法では、先ず、熱硬化性樹脂を樹脂成分として含有した電着液にコイルを浸漬し、電着液を陽極とし且つコイルを陰極として直流電流を流している。これにより、コイルの表面に電着液の粒子が析出して、析出被膜が形成される。その後、析出被膜が形成されたコイルを焼付けて、冷却する。こうして、十分に硬化し且つ強固に吸着した絶縁被膜が、コイルの表面に均一な膜厚で形成されるようになっている。
しかしながら、上記特許文献1のように、相間絶縁紙を用いてコイルの絶縁性を確保する場合には、以下の問題点がある。即ち、相間絶縁紙には、大きな引張応力及び圧縮応力が作用するとともに大きな電圧が作用するため、十分な強度及び絶縁性を有する材質が要求される。このため、相間絶縁紙自体が高価なものになり、この相間絶縁紙を用いる点でモータの製造コストが上昇する。
更に、相間絶縁紙はコイルの形状に合わせて設計されるため、相間絶縁紙は3次元的な複雑な形状になっている。このため、この相間絶縁紙を組付ける専用の組付け機は、複雑な動作をするものであり、高価なものである。こうして、専用の組付け機を用いる点においても、モータの製造コストが上昇することになる。加えて、相間絶縁紙が組付けられる際に生じる負荷によって、シートである相間絶縁紙に破れが発生して、絶縁不良が生じるという問題もある。
そこで、相間絶縁紙を用いずに、上記特許文献2のように絶縁被膜が形成された絶縁被膜付コイルを用いて、コイルの絶縁性を確保する場合が考えられる。この場合には、相間絶縁紙及び専用の組付け機を用いる必要がないため、モータの製造コストを低くすることができる。更に、絶縁被膜は十分に硬化し且つ強固に吸着しているため、絶縁不良を生じ難くすることができる。しかしながら、この絶縁被膜付コイルを用いる場合には、以下の問題点がある。
即ち、上記特許文献2の製造方法により製造された絶縁被膜付コイルでは、絶縁被膜がコイルの表面に均一の膜厚で形成されるため、コイルエンド部に形成される絶縁被膜だけでなく、スロット部に形成される絶縁被膜においても、膜厚が同じになる。このため、コイルエンド部の絶縁性を十分確保するために、コイルエンド部及びスロット部に形成される絶縁被膜の膜厚を大きくすると、コイルエンド部の相間距離を十分確保できるが、スロット占積率(スロットの断面積に対するスロット部の導線の断面積の割合)が低下する。これにより、スロットでの放熱性が悪くなり、コイルに通電する電流を小さくする必要がある。つまり、コイルの抵抗の増加に伴って、コイルの温度が高くなり、モータの高出力化に対応できなくなる。
一方、スロット占積率を大きくするために、スロット部の導線を太くし且つスロット部に形成される絶縁被膜の膜厚を小さくすると、コイルエンド部に形成される絶縁被膜の膜厚も小さくなる。このため、この場合には、コイルエンド部の相間距離を十分確保できなくなる。以上要するに、上記特許文献2の製造方法では、コイルエンド部に形成される絶縁被膜の膜厚を大きくして十分な相間距離を確保するとともに、スロット部に形成される絶縁被膜を小さくしてモータの高出力化に対応することができない。
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、コイルエンド部に形成される絶縁被膜の膜厚が大きく且つスロット部に形成される絶縁被膜の膜厚が小さい絶縁被膜付コイルを、安価に製造することができる絶縁被膜付コイルの製造方法、及び電着塗装装置を提供することである。
上記した課題を達成するために、本発明の絶縁被膜付コイルの製造方法は、以下の構成を有する。
(1)ステータコアのスロットに挿入されるスロット部と前記スロットから露出するコイルエンド部とを有するコイルに対して、電着によって析出被膜を形成する電着工程と、前記析出被膜が形成されたコイルに対して、焼付けによって絶縁被膜を形成する焼付け工程と、を備えた絶縁被膜付コイルの製造方法において、前記電着工程では、電着槽の電着液に浸漬された前記コイルに向かって前記電着液を流動させ、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくすることを特徴とする。
(2)(1)に記載された絶縁被膜付コイルの製造方法において、前記電着工程では、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側で前記スロット部に対する前記電着液の流れを阻害する流れ阻害手段を設けることによって、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくすることを特徴とする。
(3)(2)に記載された絶縁被膜付コイルの製造方法において、前記流れ阻害手段は、前記スロット部を囲むように、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側に配置される前壁部と、前記スロット部より外側で前記前壁部から前記電着液が流れる方向に延びる一対の側壁部と、を有していることを特徴とする。
(1)ステータコアのスロットに挿入されるスロット部と前記スロットから露出するコイルエンド部とを有するコイルに対して、電着によって析出被膜を形成する電着工程と、前記析出被膜が形成されたコイルに対して、焼付けによって絶縁被膜を形成する焼付け工程と、を備えた絶縁被膜付コイルの製造方法において、前記電着工程では、電着槽の電着液に浸漬された前記コイルに向かって前記電着液を流動させ、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくすることを特徴とする。
(2)(1)に記載された絶縁被膜付コイルの製造方法において、前記電着工程では、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側で前記スロット部に対する前記電着液の流れを阻害する流れ阻害手段を設けることによって、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくすることを特徴とする。
(3)(2)に記載された絶縁被膜付コイルの製造方法において、前記流れ阻害手段は、前記スロット部を囲むように、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側に配置される前壁部と、前記スロット部より外側で前記前壁部から前記電着液が流れる方向に延びる一対の側壁部と、を有していることを特徴とする。
また、上記した課題を達成するために、本発明の電着塗装装置は、以下の構成を有する。
(4)電着液を貯留する電着槽と、ステータコアのスロットに挿入されるスロット部と前記スロットから露出するコイルエンド部とを有するコイルを前記電着液に浸漬させた状態で吊り下げる懸架装置と、前記コイル及び前記電着液に電圧を印加する電源と、前記電着液に浸漬された前記コイルに向かって前記電着液を流動させる流動装置と、を備えた電着塗装装置において、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側で前記スロット部に対する前記電着液の流れを阻害することで、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくする流れ阻害手段が設けられていることを特徴とする。
(5)(4)に記載された電着塗装装置において、前記流れ阻害手段は、前記スロット部を囲むように、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側に配置される前壁部と、前記スロット部より外側で前記前壁部から前記電着液が流れる方向に延びる一対の側壁部と、を有していることを特徴とする。
(4)電着液を貯留する電着槽と、ステータコアのスロットに挿入されるスロット部と前記スロットから露出するコイルエンド部とを有するコイルを前記電着液に浸漬させた状態で吊り下げる懸架装置と、前記コイル及び前記電着液に電圧を印加する電源と、前記電着液に浸漬された前記コイルに向かって前記電着液を流動させる流動装置と、を備えた電着塗装装置において、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側で前記スロット部に対する前記電着液の流れを阻害することで、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくする流れ阻害手段が設けられていることを特徴とする。
(5)(4)に記載された電着塗装装置において、前記流れ阻害手段は、前記スロット部を囲むように、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側に配置される前壁部と、前記スロット部より外側で前記前壁部から前記電着液が流れる方向に延びる一対の側壁部と、を有していることを特徴とする。
上記した絶縁被膜付コイルの製造方法の作用効果について説明する。
(1)本発明の絶縁被膜付コイルの製造方法によれば、電着工程において、コイルエンド部に対する電着液の流速を、スロット部に対する電着液の流速に比して、大きくする。これにより、コイルエンド部に形成される析出被膜の表面は、凹凸が大きい密な状態になるのに対して、スロット部に形成される析出被膜の表面は、凹凸が小さい粗い状態になる。このため、この析出被膜が形成されたコイルを焼付けることによって、コイルエンド部に大きな厚膜の絶縁被膜を形成できるとともに、スロット部に小さな膜厚の絶縁被膜を形成することができる。従って、この絶縁被膜付コイルによれば、コイルエンド部の相間距離を十分に確保できるとともに、スロット占積率を大きくしてモータの高出力化に対応することができる。
また、この絶縁被膜付コイルの製造方法によれば、1回の電着工程及びその後の焼付け工程で、コイルエンド部に大きな厚膜の絶縁被膜を形成できるとともに、スロット部に小さな膜厚の絶縁被膜を形成することができる。このため、複数回の電着工程及びその後の焼付け工程で、コイルエンド部とスロット部との間に絶縁被膜の膜厚の差を設ける場合に比して、電着処理時間を短くすることができるとともに、電着工程回数の減少に基づき絶縁被膜付コイルを安価に製造することができる。
(2)この場合には、スロット部より電着液の流れの上流側でスロット部に対する電着液の流れを阻害する流れ阻害手段を設けるという簡単な構成で、コイルエンド部に大きな厚膜の絶縁被膜を形成することができるとともに、スロット部に小さな膜厚の絶縁被膜を形成することができる。従って、従来用いられている電着塗装装置に簡単な構成である流れ阻害手段を追加するだけであるため、絶縁被膜付コイルを安価に製造することができる。
(3)この場合には、流れ阻害板で囲まれた領域において、電着液の流速をほぼゼロにすることに加えて、スロット部と電着液との電位の差が小さくなることによって、スロット部に形成される析出被膜の膜厚が十分小さくなる。このため、簡易な構成である流れ阻害板によって、コイルエンド部とスロット部との間に、大きな絶縁被膜の膜厚の差を設けることができる。
(1)本発明の絶縁被膜付コイルの製造方法によれば、電着工程において、コイルエンド部に対する電着液の流速を、スロット部に対する電着液の流速に比して、大きくする。これにより、コイルエンド部に形成される析出被膜の表面は、凹凸が大きい密な状態になるのに対して、スロット部に形成される析出被膜の表面は、凹凸が小さい粗い状態になる。このため、この析出被膜が形成されたコイルを焼付けることによって、コイルエンド部に大きな厚膜の絶縁被膜を形成できるとともに、スロット部に小さな膜厚の絶縁被膜を形成することができる。従って、この絶縁被膜付コイルによれば、コイルエンド部の相間距離を十分に確保できるとともに、スロット占積率を大きくしてモータの高出力化に対応することができる。
また、この絶縁被膜付コイルの製造方法によれば、1回の電着工程及びその後の焼付け工程で、コイルエンド部に大きな厚膜の絶縁被膜を形成できるとともに、スロット部に小さな膜厚の絶縁被膜を形成することができる。このため、複数回の電着工程及びその後の焼付け工程で、コイルエンド部とスロット部との間に絶縁被膜の膜厚の差を設ける場合に比して、電着処理時間を短くすることができるとともに、電着工程回数の減少に基づき絶縁被膜付コイルを安価に製造することができる。
(2)この場合には、スロット部より電着液の流れの上流側でスロット部に対する電着液の流れを阻害する流れ阻害手段を設けるという簡単な構成で、コイルエンド部に大きな厚膜の絶縁被膜を形成することができるとともに、スロット部に小さな膜厚の絶縁被膜を形成することができる。従って、従来用いられている電着塗装装置に簡単な構成である流れ阻害手段を追加するだけであるため、絶縁被膜付コイルを安価に製造することができる。
(3)この場合には、流れ阻害板で囲まれた領域において、電着液の流速をほぼゼロにすることに加えて、スロット部と電着液との電位の差が小さくなることによって、スロット部に形成される析出被膜の膜厚が十分小さくなる。このため、簡易な構成である流れ阻害板によって、コイルエンド部とスロット部との間に、大きな絶縁被膜の膜厚の差を設けることができる。
上記した電着塗装装置の作用効果について説明する。
(4)本発明の電着塗装装置によれば、流れ阻害手段が、電着液に浸漬されたコイルに対してスロット部より電着液の流れの上流側で、スロット部に対する電着液の流れを阻害する。これにより、コイルエンド部に対する電着液の流速が、スロット部に対する電着液の流速に比して、大きくなる。こうして、コイルエンド部に形成される析出被膜の表面は、凹凸が大きい密な状態になるのに対して、スロット部に形成される析出被膜の表面は、凹凸が小さい粗い状態になる。このため、その後に、この析出被膜が形成されたコイルを焼き付けることによって、コイルエンド部に大きな膜厚の絶縁被膜が形成されるととともに、スロット部に小さな膜厚の絶縁被膜が形成された絶縁被膜付コイルが、製造されることになる。
また、この電着塗装装置によれば、従来の電着塗装装置に対して、スロット部より電着液の流れの上流側で、スロット部に対する電着液の流れを阻害する流れ阻害手段を追加するだけの構成である。従って、従来の電着塗装装置に比して、コストアップがほとんどない。
(5)この場合には、流れ阻害板で囲まれた領域において、電着液の流速をほぼゼロにすることに加えて、スロット部と電着液との電位の差が小さくなることによって、スロット部に形成される析出被膜の膜厚が十分小さくなる。このため、簡易な構成である流れ阻害板によって、コイルエンド部とスロット部との間に、大きな絶縁被膜の膜厚の差を設けることができる。
(4)本発明の電着塗装装置によれば、流れ阻害手段が、電着液に浸漬されたコイルに対してスロット部より電着液の流れの上流側で、スロット部に対する電着液の流れを阻害する。これにより、コイルエンド部に対する電着液の流速が、スロット部に対する電着液の流速に比して、大きくなる。こうして、コイルエンド部に形成される析出被膜の表面は、凹凸が大きい密な状態になるのに対して、スロット部に形成される析出被膜の表面は、凹凸が小さい粗い状態になる。このため、その後に、この析出被膜が形成されたコイルを焼き付けることによって、コイルエンド部に大きな膜厚の絶縁被膜が形成されるととともに、スロット部に小さな膜厚の絶縁被膜が形成された絶縁被膜付コイルが、製造されることになる。
また、この電着塗装装置によれば、従来の電着塗装装置に対して、スロット部より電着液の流れの上流側で、スロット部に対する電着液の流れを阻害する流れ阻害手段を追加するだけの構成である。従って、従来の電着塗装装置に比して、コストアップがほとんどない。
(5)この場合には、流れ阻害板で囲まれた領域において、電着液の流速をほぼゼロにすることに加えて、スロット部と電着液との電位の差が小さくなることによって、スロット部に形成される析出被膜の膜厚が十分小さくなる。このため、簡易な構成である流れ阻害板によって、コイルエンド部とスロット部との間に、大きな絶縁被膜の膜厚の差を設けることができる。
本発明に係る絶縁被膜付コイルの製造方法及び電着塗装装置について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、コイル10とステータコア20の斜視図である。コイル10は、図1に示したように、平角導線をエッジワイズ曲げして螺旋状に巻回することによって、構成されている。平角導線は、銅で構成されていて、断面の一辺が3mm程度であり、断面の他辺が2mm程度である。なお、平角導線は、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等で構成されていても良い。図1に示したコイル10は、後述する絶縁被膜ZH(図5参照)が未だ形成されていないものである。
ステータコア20は、図1に示したように、複数の中空円盤状の金属板を積層して形成されている。このステータコア20には、ティース21とスロット22とが周方向に交互に形成されている。ティース21は、ステータコア20の内側に向けて突出するように形成されている。スロット22は、断面が略コ字状になるように切欠かれて形成されている。
コイル10は、図1に示したように、スロット部11と、コイルエンド部12と、内側端部13と、外側端部14とを有している。このコイル10は、後述する絶縁被膜ZH(図5参照)が形成された状態で、ティース21及びスロット22に組付けられるようになっている。このため、スロット22に挿入されて図1の上下方向に延びる部分がスロット部11である。また、スロット22から露出して図1の一点鎖線で示した部分がコイルエンド部12である。
ここで、例えば、ハイブリッド自動車用三相交流モータを製造する際には、先ず、48個の絶縁被膜ZH(図5参照)が形成されたコイル10をステータコア20に組付ける。そして、各コイル10がU相、V相、W相に分かれるように、接続線を各コイル10の内側端部13及び外側端部14に接続する。形成されたU相,V相,W相のコイル10では、コイルエンド部12が重なり合う。なお、この実施形態では、図1において、コイル10の形状が簡略して示されていて、モータの各コイル10のコイルエンド部12同士が重なり合う場合について説明する。
こうして、モータの駆動時に、コイルエンド部12には特に非常に高い電圧(例えば1300V程度)が作用することになる。このため、各相を絶縁するための相間距離を十分確保して、コイルエンド部12同士を電気的に絶縁させる必要がある。なお、スロット22とこのスロット22の挿入されるスロット部11との間も、電気的に絶縁させる必要があるが、コイルエンド部12のように絶縁するための十分な距離を確保する必要はない。
そこで、この実施形態では、コイル10のスロット部11及びコイルエンド部12を絶縁するために、電着及び焼付けによって絶縁被膜ZH(図5参照)を形成するようになっている。先ず、電着工程で用いられる電着塗装装置30について、図2を用いて説明する。図2は、電着塗装装置30の概略的な全体構成図である。電着塗装装置30は、図2に示したように、電着槽40と、懸架装置としての電着ハンガー50と、電源60と、流動手段としての循環ポンプ70と、流れ阻害手段としての流れ阻害板80とを備えている。
電着槽40は、電着液41を貯留するための容器である。電着液41は、電着によってコイル10の表面に析出膜を形成するものである。電着液41の中に、コイル10が内側端部13及び外側端部14を除いて浸漬している。この電着液41は、絶縁性及び耐熱性が高いポリアミドイミド樹脂を含んで成るポリアミドイミド系電着液である。なお、電着液41は、ポリアミドイミド系電着液に限定されるものではなく、適宜変更可能であり、例えば、ポリイミド樹脂を含んで成るポリイミド系電着液、又はエポキシ樹脂を含んで成るエポキシ系電着液であっても良い。ポリアミドイミド系電着液については、例えば、特開2009−256489号公報に記載されたカチオン電着塗料組成物を用いることができる。
電着ハンガー50は、浸漬しているコイル10を吊り下げるためのものである。具体的に、電着ハンガー50は、コイル10の内側端部13及び外側端部14に電着によって析出膜が形成されることを防止するために、内側端部13及び外側端部14が電着液41から露出するようにコイル10を吊り下げている。この電着ハンガー50は、導電性を有する鋼で構成されていて、電源60の陰極側に接続されている。ここで、図2において、電着ハンガー50は1個のコイル10を吊り下げているが、電着ハンガー50は例えば48個のコイル10を吊り下げるものであっても良い。なお、内側端部13及び外側端部14に電着液41が接触しないようにマスクして、コイル10を浸漬させても良い。
電源60は、電着液41を陽極側とし且つコイル10を陰極側として、電圧を印加するためのものである。電源60の陽極側は、電極棒61に接続されている。電極棒61は、電着槽40の後壁43に組付けられていて、下端部が電着液41に浸漬している。こうして、電源60−電極棒61−電着液41−コイル10−電着ハンガー50−電源60という電気回路が形成されている。このため、電源60から直流電流が流れると、電着液41を陽極側とし且つコイル10を陰極側としてカチオン電着が行われる。
循環ポンプ70は、電着液41を流動させるためのものである。循環ポンプ70は、電着槽40の前壁42に接続されている送出管71を通して、電着槽40内に電着液41を送り込むようになっている。また、電着槽40内の電着液41は、電着槽40の後壁43に接続されている排出管72を通って、循環ポンプ70に向かって流動するようになっている。こうして、循環ポンプ70は、電着槽40内の電着液41を図2の矢印で示した方向に、流速が15cm/s程度になるように流動させる。なお、電着液41が流れる図2の矢印で示した方向と、平角導線が螺旋状に巻回されたコイル10の内側を貫通する方向とが略直交するように、コイル10の向きが設定されている。
ところで、本実施形態の電着塗装装置30には、図2に示したように、流れ阻害手段としての流れ阻害板80が設けられている。この流れ阻害板80は、コイル10のスロット部11より電着液41の流れの上流側で、スロット部11に対する電着液41の流れを阻害するためのものである。流れ阻害板80は、電着槽40の電着液41の中に配置されるように、図示しない支持装置によって支持されている。なお、流れ阻害板80は、電着ハンガー50によって支持されていても良い。この流れ阻害板80は、例えば銅等の金属によって構成されている。ここで、図3は、図2に示したコイル10と流れ阻害板80の拡大図である。
流れ阻害板80は、図3に示したように、スロット部11を囲むように、スロット部11より電着液41の流れの上流側に配置される前壁部81と、スロット部11より外側で前壁部81から電着液41が流れる方向に延びる一対の側壁部82とを有している。前壁部81は、矩形状の薄板であり、電着液41の流れの上流側で電着液41が流れる方向に見たときに、コイルエンド部12が見えるのに対してスロット部11が見えないように、配置されている。各側壁部82は、矩形状の薄板であり、コイル10より電着液41が流れる方向に延びている。この流れ阻害板80では、高さ寸法Hが70mm程度であり、幅寸法Wが50mm程度であり、奥行き寸法Dが80mm程度である。また、コイル10のうち巻回されている部分では、高さ寸法が80mm程度であり、幅寸法が30mm程度であり、奥行き寸法が70mm程度である。なお、流れ阻害板80の寸法及びコイル10の寸法は、適宜変更可能である。
こうして、コイル10に向かって流れる電着液41において、コイルエンド部12に対する流れは流れ阻害板80によって阻害されることがないため、コイルエンド部12に対する電着液41の流速は、15cm/s程度に維持されている。一方、スロット部11に対する流れは流れ阻害板80によって阻害されるため、スロット部11に対する電着液41の流速は、ほぼ0cm/sになる。即ち、流れ阻害板80によって囲まれている領域では、電着液41が滞留して淀んでいるため、スロット部11に対する電着液41の流速は、ほぼ0cm/sになる。なお、コイルエンド部12に対する電着液41の流速が、スロット部11に対する電着液41の流速に比して大きくなっていることによって生じる作用効果については、後に詳しく説明する。
次に、電着工程について説明する。電着液41がコイル10に向かって流動している状態で、電源60が、電着液41を陽極とし且つコイル10を陰極として電圧を印加して、直流電流を流す。これにより、電着液41中の陽電荷を帯びた粒子が、コイル10に向かって電気泳動してスロット部11及びコイルエンド部12に析出する。こうして、析出被膜が、スロット部11及びコイルエンド部12に形成される。なお、析出被膜は、スロット部11及びコイルエンド部12にドロドロした状態で吸着する。
続いて、焼付け工程について説明する。先ず、析出被膜が形成されたコイル10が焼付け乾燥炉の中に配置される。次いで、スロット部11及びコイルエンド部12に形成された析出被膜が、例えば赤外線や熱風を用いて均一に加熱される。その後、コイル10が冷却される。こうして、析出被膜が十分に硬化し且つスロット部11及びコイルエンド部12に強固に吸着することで、絶縁被膜ZH(図5参照)がスロット部11及びコイルエンド部12に形成される。以下、絶縁被膜ZHが形成されたコイル10を絶縁被膜付コイル10Aと呼ぶことにする。
ここで、コイルエンド部12に対する電着液41の流速が、スロット部11に対する電着液41の流速に比して大きくなっていることによって生じる作用効果について、図4を用いて説明する。図4は、電着液の流速とコイルに形成される絶縁被膜の膜厚との関係を示した図である。図4では、電着液41と同じ実験用電着液とコイル10と同じ実験用コイルとを用いて、実験用電着液の流速を変化させた場合に、実験用コイルの表面に形成される絶縁被膜の膜厚を測定した実験結果が、黒い丸で示されている。以下、実験用電着液を電着液41Xと呼び、実験用コイルをコイル10Xと呼ぶことにする。ここで、黒い丸は、上述した流れ阻害板80を用いずに、循環ポンプ70によって電着液41Xの流速を変化させた場合の実験結果である。
図4に示したように、電着液41Xの流速が大きい程、絶縁被膜の膜厚が大きいことが分かる。これは、以下の理由に基づく。電着によってコイル10Xの表面に析出被膜が形成されるとき、H2の微小な泡が発生する。この泡は電着液41Xの流速に応じて析出被膜の表面から離れるタイミングが異なる。即ち、電着液41Xの流速が小さい場合、H2の泡が大きく成長した後に析出被膜の表面から離れて、析出被膜の表面は凹凸が小さい粗い状態になる。これにより、この析出被膜を焼付けてレベリング(膜厚調整)したときに、絶縁被膜の膜厚は小さくなる。一方、電着液41Xの流速が大きい場合、H2の泡は小さい状態で析出被膜の表面から離れて、析出被膜の表面は凹凸が大きい密な状態になる。これにより、この析出被膜を焼付けてレベリングしたときに、絶縁被膜の膜厚は大きくなる。こうして、電着液41Xの流速が15cm/sである場合には、絶縁被膜の膜厚が120μm程度になるのに対して、電着液41Xの流速が0cm/sである場合には、絶縁被膜の膜厚が85μm程度になる。
ところで、図4には、本実施形態のように、流れ阻害板80を用いた場合に、流れ阻害板80によって囲まれているコイル10Xの部分(スロット部11に相当する部分)に形成される絶縁被膜の膜厚が、二重丸で示されている。二重丸では、絶縁被膜の膜厚が75μm程度になっている。このように、流れ阻害板80を用いた場合には、流れ阻害板80を用いないで電着液41Xの流速を0cm/sにした場合より、絶縁被膜の膜厚が更に小さくなっている。これは、以下の理由に基づく。
流れ阻害板80によって囲まれているコイル10Xの部分と電着液41Xとの電位の差が、流れ阻害板80を用いないときのコイル10Xの部分と電着液41Xとの電位の差に比して、小さくなる。これにより、流れ阻害板80を用いた場合では、流れ阻害板80を用いない場合に比して、電着液41X中の陽電荷を帯びた粒子がコイル10Xの表面に引きつけられ難くなり、析出被膜の膜厚が小さくなる。こうして、流れ阻害板80を用いた場合には、流れ阻害板80で囲まれた領域において、電着液41Xの流速をほぼ0cm/sにすることに加えて、コイル10Xと電着液41Xとの電位の差が小さくなることによって、絶縁被膜の膜厚が更に小さくなる。
ここで、図5は、本実施形態の電着工程及び焼付け工程で製造された絶縁被膜付コイル10Aの斜視図である。図5に示したように、スロット部11及びコイルエンド部12には、十分に硬化し且つ強固に吸着した絶縁被膜ZHが形成されている。このため、この絶縁被膜付コイル10Aは、ステータ20のティース21及びスロット22に組付けられた状態で、亀裂等による絶縁不良が生じ難いものである。
また、図5に示したように、スロット部11に形成された絶縁被膜ZHをスロット被膜ZH1と呼び、コイルエンド部12に形成された絶縁被膜ZHをコイルエンド被膜ZH2と呼ぶことにする。スロット被膜ZH1の膜厚は75μm程度である。このため、スロット占積率(スロット22の断面積に対するスロット部11の平角導線の断面積の割合)を大きくすることができる。即ち、スロット部11の平角導線を太くすることで、コイル10の抵抗が減少し、コイル10の温度を低くすることができる。従って、コイル10に通電する電流を大きくすることができ、モータの高出力化に対応できるようになっている。一方、コイルエンド被膜ZH2の膜厚は120μm程度である。このため、コイルエンド部12の相間距離を十分確保でき、コイルエンド部12の絶縁性を十分確保できるようになっている。
また、この絶縁被膜付コイル10Aは、ステータ20に組付けられた状態で、従来の相間絶縁紙を用いずに、コイルエンド部12の絶縁性を十分確保できるものである。従って、高価な相間絶縁紙、及び相間絶縁紙を組付ける専用の組付け機を用いる必要がなくなり、モータの製造コストを低くすることができる。
本実施形態の作用効果について説明する。
先ず、絶縁被膜付コイルの製造方法の作用効果について説明する。電着工程では、コイルエンド部12に対する電着液41の流速を、スロット部11に対する電着液41の流速に比して、大きくする。これにより、コイルエンド部12に形成される析出被膜の表面は、凹凸が大きい密な状態になるのに対して、スロット部11に形成される析出被膜の表面は、凹凸が小さい粗い状態になる。このため、この析出被膜が形成されたコイル10を焼付けることによって、図5に示したように、大きな厚膜のコイルエンド被膜ZH2を形成できるとともに、小さな膜厚のスロット被膜ZH1を形成することができる。従って、この絶縁被膜付コイル10Aによれば、コイルエンド部12の相間距離を十分に確保できるとともに、スロット占積率を大きくしてモータの高出力化に対応することができる。
先ず、絶縁被膜付コイルの製造方法の作用効果について説明する。電着工程では、コイルエンド部12に対する電着液41の流速を、スロット部11に対する電着液41の流速に比して、大きくする。これにより、コイルエンド部12に形成される析出被膜の表面は、凹凸が大きい密な状態になるのに対して、スロット部11に形成される析出被膜の表面は、凹凸が小さい粗い状態になる。このため、この析出被膜が形成されたコイル10を焼付けることによって、図5に示したように、大きな厚膜のコイルエンド被膜ZH2を形成できるとともに、小さな膜厚のスロット被膜ZH1を形成することができる。従って、この絶縁被膜付コイル10Aによれば、コイルエンド部12の相間距離を十分に確保できるとともに、スロット占積率を大きくしてモータの高出力化に対応することができる。
また、この絶縁被膜付コイルの製造方法によれば、1回の電着工程及びその後の焼付け工程で、大きな厚膜のコイルエンド被膜ZH2を形成できるとともに、小さな膜厚のスロット被膜ZH1を形成することができる。このため、複数回の電着工程及びその後の焼付け工程で、コイルエンド部12とスロット部11との間に絶縁被膜の膜厚の差を設ける場合、例えば、スロット部11に対して1回電着を行い、コイルエンド部12に対して2回以上電着を行う場合に比して、電着処理時間を短くすることができるとともに、電着工程回数の減少に基づき安価に絶縁被膜付コイル10Aを製造することができる。
また、この絶縁被膜付コイルの製造方法によれば、スロット部11より電着液41の流れの上流側で、スロット部11に対する電着液41の流れを阻害する流れ阻害手段(流れ阻害板80)を設けるという簡単な構成で、大きな厚膜のコイルエンド被膜ZH2を形成できるとともに、小さな膜厚のスロット被膜ZH1を形成することができる。従って、従来用いられている電着塗装装置に簡単な構成である流れ阻害手段を追加するだけであるため、絶縁被膜付コイル10Aを安価に製造することができる。
また、この絶縁被膜付コイルの製造方法によれば、流れ阻害板80で囲まれた領域において、電着液41の流速をほぼ0cm/sにすることに加えて、スロット部11と電着液41との電位の差が小さくなることによって、スロット部11に形成される析出被膜の膜厚が十分小さくなる。このため、簡易な構成である流れ阻害板80によって、コイルエンド部12とスロット部11との間に、大きな絶縁被膜ZHの膜厚の差を設けることができる。
また、この絶縁被膜付コイルの製造方法によれば、流れ阻害板80が配置される位置、流れ阻害板80の形状を変更することで、多種類のコイルに対応することができる。即ち、流れ阻害板80の形状、位置を変更するだけで、異なる形状のコイルであっても、コイルエンド部とスロット部との間に、絶縁被膜の膜厚の差を容易に設けることができる。従って、従来の電着塗装装置に流れ阻害板80を追加するだけで、多種類のコイルを少量生産する場合に十分対応できるようになる。
次に、電着塗装装置30の作用効果について説明する。流れ阻害手段(流れ阻害板80)が、電着液41に浸漬されたコイル10に対して、スロット部11より電着液41の流れの上流側で、スロット部11に対する電着液41の流れを阻害する。これにより、コイルエンド部12に対する電着液41の流速が、スロット部11に対する電着液41の流速に比して、大きくなる。こうして、コイルエンド部12に形成される析出被膜の表面は、凹凸が大きい密な状態になるのに対して、スロット部11に形成される析出被膜の表面は、凹凸が小さい粗い状態になる。このため、その後に、この析出被膜が形成されたコイル10を焼き付けることによって、図5に示したように、大きな厚膜のコイルエンド被膜ZH2が形成されるとともに、小さな膜厚のスロット被膜ZH1が形成された絶縁被膜付コイル10Aが製造されることになる。
また、この電着塗装装置30によれば、従来の電着塗装装置に対して、スロット部11より電着液41の流れの上流側で、スロット部11に対する電着液41の流れを阻害する流れ阻害手段(流れ阻害板80)を追加するだけの構成である。従って、従来の電着塗装装置に比して、コストアップがほとんどない。
また、この電着塗装装置30によれば、流れ阻害板80で囲まれた領域において、電着液41の流速をほぼ0cm/sにすることに加えて、スロット部11と電着液41との電位の差が小さくなることによって、スロット部11に形成される析出被膜の膜厚が十分小さくなる。このため、簡易な構成である流れ阻害板80によって、コイルエンド部12とスロット部11との間に、大きな絶縁被膜ZHの膜厚の差を設けることができる。
以上、本発明に係る絶縁被膜付コイルの製造方法及び電着塗装装置において、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
本実施形態においては、流れ阻害手段として、図3に示したように、前壁部81と一対の側壁部82とを有する流れ阻害板80を用いたが、流れ阻害手段の構成及び形状は、適宜変更可能である。
例えば、図6(a)に示した第1変形実施形態のように、流れ阻害手段は、前壁部81と、一対の側壁部82と、後壁部83とを有する筒状の流れ阻害部材80Aであっても良い。この場合には、電着液41が、一対の側壁部82からスロット部11へ回り込むことを防止することができる。
また、図6(b)に示した第2変形実施形態のように、流れ阻害手段は、前壁部81のみを有する流れ阻害部材80Bであっても良い。この場合には、流れ阻害板80を用いる場合に比して、流れ阻害手段の構成が簡単になる。また、前壁部81の形状は、適宜変更可能であり、断面が電着液41の流れの上流側に突出するV字状であっても良い。
本実施形態においては、流れ阻害手段として、図3に示したように、前壁部81と一対の側壁部82とを有する流れ阻害板80を用いたが、流れ阻害手段の構成及び形状は、適宜変更可能である。
例えば、図6(a)に示した第1変形実施形態のように、流れ阻害手段は、前壁部81と、一対の側壁部82と、後壁部83とを有する筒状の流れ阻害部材80Aであっても良い。この場合には、電着液41が、一対の側壁部82からスロット部11へ回り込むことを防止することができる。
また、図6(b)に示した第2変形実施形態のように、流れ阻害手段は、前壁部81のみを有する流れ阻害部材80Bであっても良い。この場合には、流れ阻害板80を用いる場合に比して、流れ阻害手段の構成が簡単になる。また、前壁部81の形状は、適宜変更可能であり、断面が電着液41の流れの上流側に突出するV字状であっても良い。
また、本実施形態においては、流れ阻害手段が、図示しない支持装置又は電着ハンガー50に支持される流れ阻害板80であるが、電着槽40の底壁等に一体的に形成された流れ阻害部分であっても良い。
また、スロット部11に対する電着液41の流れを阻害する流れ防止手段(流れ阻害板80)に換えて、コイルエンド部12より電着液41の流れの上流側にノズルを配置して、コイルエンド部12に対する電着液41の流速を、スロット部11に対する電着液41の流速に比して、大きくしても良い。
また、スロット部11に対する電着液41の流れを阻害する流れ防止手段(流れ阻害板80)に換えて、コイルエンド部12より電着液41の流れの上流側にノズルを配置して、コイルエンド部12に対する電着液41の流速を、スロット部11に対する電着液41の流速に比して、大きくしても良い。
また、本実施形態においては、電源60が電着液41を陽極とし且つコイル10を陰極として電圧を印加して、カチオン電着を行ったが、電源がコイルを陽極とし且つ電着液を陰極として電圧を印加して、アニオン電着を行っても良い。
10 コイル
11 スロット部
12 コイルエンド部
20 ステータ
21 ティース
22 スロット
30 電着塗装装置
40 電着槽
41 電着液
50 電着ハンガー
60 電源
70 循環ポンプ
80 流れ阻害板
81 前壁部
82 側壁部
ZH 絶縁被膜
ZH1 スロット被膜
ZH2 コイルエンド被膜
11 スロット部
12 コイルエンド部
20 ステータ
21 ティース
22 スロット
30 電着塗装装置
40 電着槽
41 電着液
50 電着ハンガー
60 電源
70 循環ポンプ
80 流れ阻害板
81 前壁部
82 側壁部
ZH 絶縁被膜
ZH1 スロット被膜
ZH2 コイルエンド被膜
Claims (5)
- ステータコアのスロットに挿入されるスロット部と前記スロットから露出するコイルエンド部とを有するコイルに対して、電着によって析出被膜を形成する電着工程と、
前記析出被膜が形成されたコイルに対して、焼付けによって絶縁被膜を形成する焼付け工程と、を備えた絶縁被膜付コイルの製造方法において、
前記電着工程では、電着槽の電着液に浸漬された前記コイルに向かって前記電着液を流動させて、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくすることを特徴とする絶縁被膜付コイルの製造方法。 - 請求項1に記載された絶縁被膜付コイルの製造方法において、
前記電着工程では、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側で前記スロット部に対する前記電着液の流れを阻害する流れ阻害手段を設けることによって、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくすることを特徴とする絶縁被膜付コイルの製造方法。 - 請求項2に記載された絶縁被膜付コイルの製造方法において、
前記流れ阻害手段は、前記スロット部を囲むように、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側に配置される前壁部と、前記スロット部より外側で前記前壁部から前記電着液が流れる方向に延びる一対の側壁部と、を有していることを特徴とする絶縁被膜付コイルの製造方法。 - 電着液を貯留する電着槽と、
ステータコアのスロットに挿入されるスロット部と前記スロットから露出するコイルエンド部とを有するコイルを前記電着液に浸漬させた状態で吊り下げる懸架装置と、
前記コイル及び前記電着液に電圧を印加する電源と、
前記電着液に浸漬された前記コイルに向かって前記電着液を流動させる流動装置と、を備えた電着塗装装置において、
前記スロット部より前記電着液の流れの上流側で前記スロット部に対する前記電着液の流れを阻害することで、前記コイルエンド部に対する前記電着液の流速を、前記スロット部に対する前記電着液の流速に比して、大きくする流れ阻害手段が設けられていることを特徴とする電着塗装装置。 - 請求項4に記載された電着塗装装置において、
前記流れ阻害手段は、前記スロット部を囲むように、前記スロット部より前記電着液の流れの上流側に配置される前壁部と、前記スロット部より外側で前記前壁部から前記電着液が流れる方向に延びる一対の側壁部と、を有していることを特徴とする電着塗装装置。
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JP2011094793A JP2012224924A (ja) | 2011-04-21 | 2011-04-21 | 絶縁被膜付コイルの製造方法及び電着塗装装置 |
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JP2011094793A JP2012224924A (ja) | 2011-04-21 | 2011-04-21 | 絶縁被膜付コイルの製造方法及び電着塗装装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2011
- 2011-04-21 JP JP2011094793A patent/JP2012224924A/ja not_active Withdrawn
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