JP2014039345A - 回転電機のステータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストしかも短時間で、確実にコイル接合部を絶縁かつ固定することができる回転電機のステータの製造方法を提供する。
【解決手段】回転電機のステータ1を、コイル接合部16が設けられた一方のコイルエンド部が他方のコイルエンド部の下方に位置するよう位置決めする工程と、上方からワニス13が滴下された場合に、コイル接合部16がワニス13に浸漬される程度の深さを有する受け皿形状のキャップ14を、コイル接合部16の下方に位置決めする工程と、コイル接合部16の上方からワニス13を滴下し、ワニス13がキャップ14に貯留されることでコイル接合部16とキャップ14の間にワニス13を充填させる工程と、ワニス13を硬化させる工程と、を有し、ワニス13をコイル接合部16とキャップ14の間に充填させることでコイル接合部16を絶縁すると共に、ワニス13を硬化させることでコイル接合部16及びキャップ14を固定する。
【選択図】図1
【解決手段】回転電機のステータ1を、コイル接合部16が設けられた一方のコイルエンド部が他方のコイルエンド部の下方に位置するよう位置決めする工程と、上方からワニス13が滴下された場合に、コイル接合部16がワニス13に浸漬される程度の深さを有する受け皿形状のキャップ14を、コイル接合部16の下方に位置決めする工程と、コイル接合部16の上方からワニス13を滴下し、ワニス13がキャップ14に貯留されることでコイル接合部16とキャップ14の間にワニス13を充填させる工程と、ワニス13を硬化させる工程と、を有し、ワニス13をコイル接合部16とキャップ14の間に充填させることでコイル接合部16を絶縁すると共に、ワニス13を硬化させることでコイル接合部16及びキャップ14を固定する。
【選択図】図1
Description
本発明は、回転電機のステータの製造方法に関する。特に、回転電機のコイルエンド部に設けられたコイル接合部がワニスにより絶縁及び固定される回転電機のステータの製造方法に関する。
従来から、ハイブリット車や電気自動車等の駆動用モータとして回転電機が用いられている。回転電機はステータとロータとで構成されており、ステータは、珪素等からなる電磁鋼板を積層して構成されたステータコアと、ステータコアに巻回されたコイルとで構成されるのが一般的である。
ステータコアにコイルを巻回させる方法として、U字状の導体よりなる複数のセグメント導体を用い、各セグメント導体をコアに設けられたスロットへ挿入した後、セグメント導体の端部同士を接合するセグメントコイル巻線方式(SC巻線方式)が知られている。SC巻線方式で巻回されたコイルは、コイルエンド部に、セグメント導体同士が接続された部分である接合部を有する。隣接するコイル同士の短絡や、コイルとステータコア等の短絡を防ぐため、コイルの接合部を絶縁する必要があり、幾つかの絶縁方法が提案されている。
例えば、特許文献1及び特許文献2には、コイルエンドをエポキシ系樹脂等の塗装粉体に浸漬し、熱により保護塗料を溶解させてコイルエンドに付着させることで、粉体塗装により絶縁皮膜を形成する方法が記載されている。
また、特許文献3乃至5には、樹脂が注入された絶縁キャップ、熱収縮性のキャップ、及び保護キャップを接合部に被せることによって、接合部の絶縁処理を行う方法が記載されている。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載されているような、粉体塗装により絶縁被膜を形成する方法では、以下のような問題を生じていた。第1に、この方法はコイルエンドを粉体が浸された流動浸漬槽に浸漬させることで、コイルエンド部に粉体を塗布するものであるが、この方法ではコイルエンド全体に漏れなく粉体を塗布することが非常に困難である。さらに、絶縁被膜の膜厚を保証することが技術的に困難である。これらにより、粉体処理工程における歩留まりが悪化してしまう。第2に、流動浸漬槽内の粉体の劣化が激しく、粉体の交換を頻繁に交換しなければならず、粉体の廃棄量が多くなってしまい材料費が嵩んでしまう。第3に、コイルエンドの接合部に粉体塗装により絶縁処理を行った後、コイルを固定するためにさらにワニス処理が必要になることから材料費が嵩み、さらに粉体処理工程と固定処理工程の2つの工程が発生しているため、加工費も嵩んでしまう。
また、特許文献3乃至5に記載されているような、コイルエンドをキャップで覆う方法においても、コイルエンドの絶縁処理に用いるキャップとは別個にコイルエンドを固定する材料が必要になるため、材料費が嵩み、さらにキャップを取り付ける工程が加わるため、加工費も嵩んでしまうという問題を生じていた。
本発明は、上記問題に鑑み、低コストしかも短時間で、確実にコイル接合部を絶縁かつ固定することができる回転電機のステータの製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、接合された複数のセグメント導体からなるコイルと、前記コイルが巻回されるステータコアと、前記コイルが前記ステータコア両端から突出する部分であるコイルエンド部と、前記セグメント導体同士を接合する部分であって前記コイルエンド部の一方に設けられるコイル接合部と、を有する回転電機のステータの製造方法であって、前記回転電機のステータを、前記コイル接合部が設けられた一方の前記コイルエンド部が他方の前記コイルエンド部の下方に位置するよう位置決めする工程と、上方からワニスが滴下された場合に、前記コイル接合部がワニスに浸漬される程度の深さを有する受け皿形状のキャップを、前記コイル接合部の下方に位置決めする工程と、前記コイル接合部の上方からワニスを滴下し、前記ワニスが前記キャップに貯留されることで前記コイル接合部と前記キャップの間にワニスを充填させる工程と、前記ワニスを硬化させる工程と、を有し、前記ワニスを前記コイル接合部と前記キャップの間に充填させることで前記コイル接合部を絶縁すると共に、前記ワニスを硬化させることで前記コイル接合部及び前記キャップを固定することを特徴とする。
本発明によれば、低コストしかも短時間で、確実にコイル接合部を絶縁かつ固定することができる回転電機のステータの製造方法を提供することができる。
以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施形態に係るステータ1を示す図である。本実施形態に係るステータ1は、ステータコア10、反リード側コイルエンド11、リード側コイルエンド12、セグメント導体15、及びコイル接合部16を含んで構成されている。
ステータコア10には、複数のセグメント導体15から構成されるコイルが巻回されている。図1に示すように、1つのセグメント導体15はU字状であり、ステータコア10に設けられた穴であるスロットに挿入された後、セグメント導体15同士がセグメント導体15の開放部端であるコイル接合部16において接合されることでステータコア10に巻回されるコイルを形成する。
反リード側コイルエンド11は、コイルがステータコア10の端部から突出した部分であり、コイル接合部16を有さないコイルエンドである。また、リード側コイルエンド12は、コイルがステータコア10の端部から突出した部分であり、コイル接合部16を有するコイルエンドである。
コイル接合部16は、ステータコア10との接触を防止するため、また、ステータコア10が複数の相を有する場合には他相のコイルとの接触を防止するために絶縁される必要がある。また、コイル接合部16は、外力等の影響により変形しないよう固定される必要がある。さらに、塵埃や湿度等の影響により絶縁・固定部が劣化することも防止する必要がある。
本実施形態に係るステータ1は、コイル接合部16とキャップ14との間にワニス13を充填させることでコイル接合部16の絶縁及び固定を行い、塵埃や湿度等の影響によるワニス13の劣化を、コイル接合部16を覆うように配置されるキャップ14にて防止するものである。
図2は、キャップ14を拡大した図である。本実施形態で用いるキャップ14は受け皿形状で、コイル接合部16を覆うことができるよう凹部が連結された形状であり、各凹部の間にはセパレータ20が設けられている。キャップ14に設けられた凹部は、上方、すなわちコイル接合部16の側に向けて設けられている。キャップ14の凹部の深さは、上方からワニス13が滴下され、キャップ14とコイル接合部16の間にワニス13が充填された場合に、コイル接合部16がワニス13に浸漬され得る程度の深さを有する。また、コイル接合部16は、円筒状のステータコア10の一端に輪状に設けられるため、コイル接合部16のそれぞれを覆うように設けられるキャップ14は、ドーナツ型の形状を取り得る。
以下、本実施形態に係るステータ1におけるコイル接合部16の絶縁及び固定方法を説明する。
まず、図1に示すように、ステータ1は、リード側コイルエンド12が反リード側コイルエンドの下方になるよう位置決めされる。下方とは、リード側コイルエンド12が反リード側コイルエンドの鉛直方向下方に来るのが望ましいが、必ずしも鉛直方向下方である必要は無い。下記に説明するように、上方から反リード側コイル11に滴下されるワニス13がセグメント導体15を伝ってリード側コイルエンド12及びコイル接合部16を経由して受け皿形状のキャップ14に貯留し得る程度に下方であればよい。リード側コイルエンド12がこの向きに位置決めされることで、リード側コイルエンド12に設けられたコイル接合部16は、ステータ1の下部に位置するようになる。
次に、コイル接合部16の下方に受け皿形状のキャップ14が位置決めされる。上記同様、下方とはコイル接合部16の鉛直方向下方に来るのが望ましいが、必ずしも鉛直方向下方である必要は無い。キャップ14内に貯留されるワニス13がコイル接合部16に浸漬し得る程度に下方であればよい。
次に、ワニス13がステータ1の上方から滴下される。ワニス13は、反リード側コイルエンド11に滴下され、セグメント導体15を伝って下方に流れていく。
図3は、キャップ14にワニス13が貯留された様子を示す図である。図2及び図3に示すように、ワニス13は、セグメント導体15を伝いながらステータコア10に設けられたスロット内を流れ、リード側コイルエンド12及びコイル接合部16を経由して受け皿形状のキャップ14に貯留される。
その後、キャップ14に貯留されたワニス13は硬化される。ワニス13が硬化されることで、コイル接合部16が絶縁され、さらにコイル接合部16及びキャップ14が固定される。
図4は、キャップ14の第1の変形例を示す図である。また、図5はキャップ14の第2の変形例を示す図である。キャップ14の形状としては、図3に示すようにコイル接合部16毎に1つの凹部を有し、複数の凹部が連結された形状であってもよく、また、図4に示すようにコイル接合部16毎に1つの凹部を有し、それぞれの凹部が独立した形状であってもよく、また、図5に示すように複数のコイル接合部16を一体として覆う形状のキャップであっても良い。さらに、図3に示すような形状のキャップ14の場合、凹部と凹部の間のセパレータ20を高くすることで、貯留されるワニス13を溢れさせ難くすることも可能であり、また、キャップ14の形状をコイル接合部16の形状に沿った形状とすることもできる。
本実施形態に係る回転電機のステータの製造方法を用い、ワニス13によりコイル接合部16を絶縁し、コイル接合部16及びキャップ14を固定することで、以下の効果を有する。
第1に、本実施形態においては、絶縁処理に粉体を用いないため、粉体による絶縁がもたらす問題を解消することができる。具体的には、液状のワニス13をコイル接合部16とキャップ14との間に充填させることで、粉体塗装では難しかったコイル接合部16全体を漏れなく確実に絶縁することが容易になる。さらに、キャップ14の形状や位置を調整することで、ワニス13の厚みも適宜調整可能であり、絶縁被膜の膜厚の保証も容易になる。これらにより、絶縁処理工程における歩留まりを良化させることができる。
第2に、本実施形態におけるコイル接合部16とキャップ14との間へのワニス13の充填方法は、ワニス13が貯留された槽にステータ1を浸漬させるものではなく、ステータ1の鉛直方向上方からワニス13を滴下させるものであるため、槽内のワニス13を劣化させることがない。したがって、絶縁材たるワニス13を劣化により廃棄する必要がなく、効率的に利用することができる。さらに、ワニス13を貯留するキャップ14の形状を工夫することによりキャップ14から溢れ出すワニス13の量を減らすこともでき、さらにワニス13の利用効率を高めることができる。
第3に、本実施形態においては、ワニス13がコイル接合部16を絶縁すると共に固定もしていることから、従来のように絶縁用部材と固定用部材を両方用意する必要がなく、材料費及び加工費を低減させることができる。さらに、本実施形態においては、ワニス13が、コイル接合部16だけでなくキャップ14をも固定していることから、材料費及び加工費の低減効果はさらに大きくなる。
第4に、本実施形態においては、キャップ14を、コイル接合部16の絶縁、或いは絶縁材の保護のために用いるだけでなく、滴下されるワニス13の貯留部としても用いており、別途ワニス13の貯留部を用意する必要がなくなる。さらに、貯留部として用いたキャップ14は、ワニス13によりコイル接合部16と共にそのまま固定され、ステータ1の一部材として利用されることから、別途貯留部を用意した場合に発生する貯留部の取り外し工程及びキャップの取り付け工程も省くことができる。したがって、材料費及び加工費をさらに低減させることができる。
第5に、キャップ14を受け皿形状とすることで、コイル接合部16の固定が可能であるため、ステータ1の共振点が向上し、ステータ1が用いられる回転電機が動作したときの騒音及び振動を抑制することができる。
1 ステータ、10 ステータコア、11 反リード側コイルエンド、12 リード側コイルエンド、13 ワニス、14 キャップ、15 セグメント導体、16 コイル接合部、20 セパレータ。
Claims (1)
- 接合された複数のセグメント導体からなるコイルと、前記コイルが巻回されるステータコアと、前記コイルが前記ステータコア両端から突出する部分であるコイルエンド部と、前記セグメント導体同士を接合する部分であって前記コイルエンド部の一方に設けられるコイル接合部と、を有する回転電機のステータの製造方法であって、
前記回転電機のステータを、前記コイル接合部が設けられた一方の前記コイルエンド部が他方の前記コイルエンド部の下方に位置するよう位置決めする工程と、
上方からワニスが滴下された場合に、前記コイル接合部がワニスに浸漬される程度の深さを有する受け皿形状のキャップを、前記コイル接合部の下方に位置決めする工程と、
前記コイル接合部の上方からワニスを滴下し、前記ワニスが前記キャップに貯留されることで前記コイル接合部と前記キャップの間にワニスを充填させる工程と、
前記ワニスを硬化させる工程と、
を有し、
前記ワニスを前記コイル接合部と前記キャップの間に充填させることで前記コイル接合部を絶縁すると共に、前記ワニスを硬化させることで前記コイル接合部及び前記キャップを固定することを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2012178812A JP2014039345A (ja) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | 回転電機のステータの製造方法 |
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JP2012178812A JP2014039345A (ja) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | 回転電機のステータの製造方法 |
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JP2014039345A true JP2014039345A (ja) | 2014-02-27 |
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JP2012178812A Pending JP2014039345A (ja) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | 回転電機のステータの製造方法 |
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JP (1) | JP2014039345A (ja) |
Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
JP2018113794A (ja) * | 2017-01-12 | 2018-07-19 | トヨタ自動車株式会社 | 回転電機のステータの製造方法 |
JP2020120543A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | ファナック株式会社 | 放熱性及び生産性を向上させた電動機及びその製造方法 |
US11223259B2 (en) | 2017-11-17 | 2022-01-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing a stator |
-
2012
- 2012-08-10 JP JP2012178812A patent/JP2014039345A/ja active Pending
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---|---|---|---|---|
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