JP2014039345A

JP2014039345A - 回転電機のステータの製造方法

Info

Publication number: JP2014039345A
Application number: JP2012178812A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Nakano; 由紀子中野; Hirokazu Uchida; 裕和内田; Satoshi Nishigori; 聡志西郡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-02-27

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

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。

特開２００３−２４４９０９号公報特開２００３−２９３９５１号公報実願昭６１−１２０４４号（実開昭６２−２０２０３７号）のマイクロフィルム特開昭６３−１４８８４３号公報特開２０１０−１４２０７５号公報

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。

本発明の一実施形態に係るステータ１を示す図である。キャップ１４を拡大した図である。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。キャップ１４の第１の変形例を示す図である。キャップ１４の第２の変形例を示す図である。

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

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。