JP2017034790A - ステータのセグメントコイル固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの各スロットにおいて接着材料の浸透深さのばらつきを低減することである。【解決手段】ステータのセグメントコイル固定方法であって、スロット１３の内面のステータコア１０の端面から所定深さの位置に熱発泡部材５０を設ける工程と、スロット１３の内面に設けられた熱発泡部材５０の間を通るようにステータコア１０にセグメント２１を巻装して、セグメントコイル２０を形成する工程と、熱発泡部材５０を加熱して膨張させる工程と、流動性の接着材料６０をセグメントコイル２０とスロット１３の内面との間に滴下する工程と、接着材料６０を硬化する工程とを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、ステータのセグメントコイル固定方法に関し、特に、ステータコアに巻装されたセグメントコイルに接着材料を滴下するステータのセグメントコイル固定方法に関する。

車両等に用いるモータのステータにおいては、ステータコアのティースに巻装されたセグメントコイルとスロット内面との間にワニス等の接着材料を滴下して、スロット内で接着材料を硬化させることにより、セグメントコイルをステータコアに固定している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１２１２９６号公報

特許文献１においては、ティースに巻装されたセグメントコイルに対して接着材料を滴下したときに、セグメントコイルを伝わって接着材料がスロット内に浸透する。この接着材料の浸透深さは各スロットによって異なり、スロットによっては、接着材料の浸透深さが深いスロットや、接着材料の浸透深さが浅いスロットがある。すなわち、各スロットにおいて接着材料の浸透深さがばらつくことがある。

接着材料の浸透深さが深い部分では、接着材料が硬化すると、セグメントコイルとスロットとの接着材料による接着面積が大きくなり、両者の接着強度が高くなる。一方、接着材料の浸透深さが浅い部分では、接着材料が硬化すると、セグメントコイルとスロットとの接着材料による接着面積が小さくなり、両者の接着強度は接着材料浸透が深い部分よりも低くなる。このように、接着材料の浸透深さが深い部分では、セグメントコイルとスロットとの接着強度が高いのでステータ共振周波数が高くなり、接着材料の浸透深さが浅い部分では、セグメントコイルとスロットとの接着強度が低いのでステータ共振周波数が低くなる特性が知られている。

このため、接着材料の浸透深さとステータ共振周波数とは、接着材料の浸透深さが深くなるほど、ステータ共振周波数が高くなるという関係があり、各スロットにおいて、接着材料の浸透深さが深いスロットではステータ共振周波数が高く、接着材料の浸透深さが浅いスロットではステータ共振周波数が低くなる。

この結果、ステータにおいてステータ共振周波数のばらつきが発生し、ステータの振動が増大する場合がある。また、ステータを回転電機に使用した場合には、ステータ振動の増大に伴い回転電機の騒音増大に結び付くこともある。

そこで、本発明では、ステータの各スロットにおいて接着材料の浸透深さのばらつきを低減することを目的とする。

本発明のステータのセグメントコイル固定方法は、スロット内面のステータコアの端面から所定深さの位置に熱発泡部材を設ける工程と、スロット内面に設けられた熱発泡部材の間を通るようにステータコアにセグメントを巻装して、セグメントコイルを形成する工程と、熱発泡部材を加熱して膨張させる工程と、流動性の接着材料をセグメントコイルとスロット内面との間に滴下する工程と、接着材料を硬化する工程とを含む。

本発明によれば、ステータの各スロットにおいて接着材料の浸透深さのばらつきが低減されて、ステータの振動を低減することができる。

ステータの全体構成例を示す斜視図である。 スロットの径方向に沿った断面図である。 ステータコアを内側から見たスロットの正面図である。 絶縁紙をスロットに装着する状態を示すスロットの正面図である。 熱発泡部材の幅、厚さ、塗布位置を説明するスロット内の拡大図である。 セグメントをスロットに挿入した状態を示すスロットの正面図である。 接着材料をセグメントコイルとスロット内面との間に滴下する状態を示すスロット正面図である。

まず、車両等に使用される回転電機のステータ１の全体構成について説明する。図１〜３に示すように、ステータ１は、ステータコア１０と、ステータコア１０に形成されるセグメントコイル２０と、ステータコア１０とセグメントコイル２０との間を絶縁する絶縁紙４０とを備えている。

ステータコア１０は、ステータ周方向に沿って延びる環状のヨーク１１と、ヨーク１１の内周面よりステータ径方向内側へ突出する複数のティース１２とを備える。複数のティース１２はステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。ステータ周方向に隣接するティース１２の間にスロット１３が形成され、複数のスロット１３がステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。各ティース１２及び各スロット１３は、ステータ軸方向に沿って延びている。

図３に示すように、ステータコア１０のステータ軸方向の一端面には、ティース１２の端面を覆う樹脂性のカフサ３０が装着されている。なお、図示を省略しているが、ステータコア１０のステータ軸方向の他端面にも、同様のカフサ３０が装着されている。

セグメントコイル２０は、ステータコア１０の周方向における全てのスロット１３に挿入された複数の平角銅線のセグメント２１によって構成されている。セグメント２１はＵ字状であり、直線状の２つの脚２１ａを備えている。図２に示すように、スロット１３内において脚２１ａがステータ径方向に複数重ねられている。

セグメント２１の脚２１ａをスロット１３に挿入したときに、脚２１ａはスロット１３から突出する長さを有している。脚２１ａのスロット１３から突出した部分は折り曲げられ、他のセグメント２１の脚２１ａと接合されてコイルエンド２０ａを構成している。また、図示を省略しているＵ字状の部分もコイルエンド２０ａを構成している。

セグメントコイル２０はスロット１３を通ってティース１２に絶縁紙４０を介して巻装されている。絶縁紙４０によって、各スロット１３内のセグメントコイル２０とステータコア１０とが電気的に絶縁されている。

絶縁紙４０は、電気的絶縁性を備えた樹脂製のシートやフィルムを折り曲げ加工して形成されている。なお、電気的絶縁性を確保でき、折り曲げ加工が容易な可撓性を有していれば、不織布等の他の薄い材料を用いてもよい。

図３に示すように、スロット１３内において、ステータコア１０のステータ軸方向の一端面から所定深さの位置には、加熱により膨張する熱発泡部材５０が設けられている。実施形態では、熱発泡部材５０は絶縁紙４０の両面に予め固定されている。熱発泡部材５０は、発泡剤を含有するエポキシ樹脂であり、スロット１３内で膨張することによりスロット１３の内面と脚２１ａの外面との間を埋めている。

スロット１３の内面と脚２１ａと熱発泡部材５０とで囲まれた部分には、ワニス等の熱硬化性の接着材料６０が充填されている。接着材料６０が硬化されることにより、セグメントコイル２０はステータコア１０に固定されることになる。

次に、セグメントコイル２０のステータコア１０への固定方法について詳細に説明する。図４に示すように、絶縁紙４０のステータコア１０のヨーク１１側の一端面側に対応する縁４０ａから所定距離Ｌの位置に、絶縁紙４０の表裏両面に沿って帯状の熱発泡部材５０を塗布する。

ここで、熱発泡部材５０の幅Ｗ、厚さＴｐ、塗布位置について説明する。熱発泡部材５０は、接着材料６０の浸透深さを規制することを目的としており、この後の工程において加熱されて膨張する。このため、膨張後に、スロット１３の内面と脚２１ａの外面との間を隙間なく埋めることが要求される。この要求を満たすために、熱発泡部材５０の幅Ｗ、厚さＴｐ、塗布位置がそれぞれ設定されている。

図５は、熱発泡部材５０の幅Ｗ、厚さＴｐ、塗布位置を説明するために、セグメント２１の脚２１ａがスロット１３に挿入された状態を示している。まず、熱発泡部材５０の塗布位置について説明する。上述したように、接着材料６０の浸透深さとステータ共振周波数とは密接に関係している。このため、図５において、接着材料６０の浸透深さを規定するために、熱発泡部材５０はステータコア１０の一端面側から所定距離Ｌの位置に塗布する。この所定距離Ｌを調整することによって、所望のステータ共振周波数を得ることができる。なお、熱発泡部材５０を絶縁紙４０に塗布したが、熱発泡部材５０をあらかじめ帯状のシートに形成し、この熱発泡シートとして絶縁紙４０に接着してもよい。

図５において、スロット１３の内面とセグメント２１の脚２１ａの外面との間の距離をＸ、絶縁紙４０の厚さをＴｚとすると、Ｘ≧Ｔｚ＋２Ｔｐとなるように熱発泡部材５０の厚さＴｐを設定する。熱発泡部材５０は加熱により膨張するので、膨張する分を考慮して距離Ｘ以下としている。すなわち、熱発泡部材５０により、スロット１３の内面とセグメント２１の脚２１ａの外面との間が略埋まるように熱発泡部材５０の厚さＴｐを設定する。なお、セグメント２１の脚２１ａの外面との間を十分に埋めるために、Ｘ＝Ｔｚ＋２Ｔｐとしてもよい。

熱発泡部材５０の帯の幅Ｗは、接着材料６０の浸透を止めることができる幅Ｗに設定する。すなわち、接着材料６０の浸透を規制できるのに必要な最小限な幅Ｗとすることが好ましい。

次に、図４に示すように、熱発泡部材５０が塗布された絶縁紙４０を、スロット１３の形状に合わせて、コ字形状に折り曲げ加工してスロット１３に挿入する。

図６において、図中矢印Ｆ１で示すように、スロット１３のステータ軸方向の他端面側から、セグメント２１の脚２１ａを熱発泡部材５０の間に挿入する。脚２１ａはスロット１３から突出する長さを有しているので、脚２１ａのスロット１３から突出した部分を折り曲げて（図７参照）、他のセグメント２１の突出した部分と接合する。他のセグメント２１と接合された部分と、Ｕ字状の部分とがコイルエンド２０ａを構成する。このようにしてセグメントコイル２０が形成される。

図７に示すように、セグメントコイル２０が形成された後、ステータコア１０を加熱する。この加熱によって熱発泡部材５０が発泡して膨張する。熱発泡部材５０の膨張により、スロット１３内面と脚２１ａの外面との間が隙間なく埋められる。すなわち、スロット１３内面と脚２１ａとの間は、ステータコア１０の端面から所定距離Ｌの位置において、ステータ軸方向において２つの空間に区画された状態となる。

その後、図示しない接着材料供給装置の接着材料供給口６１からセグメントコイル２０のコイルエンド２０ａに接着材料６０が滴下される。接着材料６０は、図７中、矢印Ｆ２で示すように、コイルエンド２０ａから脚２１ａに伝わり、スロット１３内面と脚２１ａとの間に浸透する。接着材料６０が熱発泡部材５０に到達すると、熱発泡部材５０によって、それ以上の接着材料６０の浸透が防止されて、スロット１３の内面と脚２１ａの外面と熱発泡部材５０とにより囲まれた空間は接着材料６０で満たされる。

そして、ステータ１は再度加熱されて、接着材料６０が硬化される。接着材料６０の硬化により、セグメントコイル２０の脚２１ａがスロット１３の内面に固定される。この結果、セグメントコイル２０はステータコア１０に固定される。

なお、上述した実施形態では、ステータコア１０のステータ軸方向の一端面から所定距離Ｌの位置に熱発泡部材５０を設けた場合について説明したが、この熱発泡部材５０に加えて、ステータコア１０のステータ軸方向の他端面から所定距離Ｌの位置にも熱発泡部材５０を設けて、この他端面側から接着材料６０を滴下してもよい。すなわち、ステータコア１０の両端面から、所定距離Ｌの位置に熱発泡部材５０をそれぞれ設けて、ステータコア１０の両端面側から接着材料６０を供給して、セグメントコイル２０をステータコア１０に固定してもよい。

以上説明したように、スロット１３内の、ステータコア１０のステータ軸方向の一端面から所定距離Ｌの位置に熱発泡部材５０を設けて、スロット１３にセグメントコイル２０の脚２１ａを挿入した後に、この熱発泡部材５０を加熱により膨張させるので、スロット１３の内面とセグメントコイル２０の脚２１ａの外面との間が隙間なく埋められる。

このため、セグメントコイル２０のコイルエンド２０ａに接着材料６０を滴下したときに、スロット１３内に浸透する接着材料６０は、熱発泡部材５０によりそれ以上の浸透が防止されて、各スロット１３においては、接着材料６０の浸透深さが同じになる。すなわち、各スロット１３のステータ軸方向において均一の浸透深さとなり、ステータ１の各スロット１３において接着材料６０の浸透深さのばらつきを低減することができる。

この結果、各スロット１３のステータ共振周波数のばらつきも低減されて、ステータ１の振動の増大を抑制することができる。また、このステータ１の振動による回転電機の騒音増大も抑制することができる。

また、接着材料６０の浸透深さを所望の深さに設定することが可能になり、各スロット１３のステータ共振周波数の設定や調整を容易に行うことができる。

１ ステータ、１０ ステータコア、１１ ヨーク、１２ ティース、１３ スロット、１４ カフサ、２０ セグメントコイル、２０ａ コイルエンド、２１ セグメント、２１ａ 脚、３０ カフサ、４０ 絶縁紙、４０ａ 縁、５０ 熱発泡部材、６０ 接着材料、６１ 接着材料供給口。

Claims (1)

1. スロット内面のステータコアの端面から所定深さの位置に熱発泡部材を設ける工程と、
   スロット内面に設けられた熱発泡部材の間を通るようにステータコアにセグメントを巻装して、セグメントコイルを形成する工程と、
   熱発泡部材を加熱して膨張させる工程と、
   流動性の接着材料をセグメントコイルとスロット内面との間に滴下する工程と、
   接着材料を硬化する工程と、
   を含むステータのセグメントコイル固定方法。