JP2021191099A - Stator manufacturing apparatus - Google Patents

Abstract

To provide a stator manufacturing apparatus improving productivity.SOLUTION: A stator manufacturing apparatus 1 comprises: an induction heating device 20 that heats a stator core W1; an electric conduction heating device that heats a winding W2; a temperature sensor 31 detecting a temperature of the winding W2; a powder coating device 50 having a powder tank 51 movably provided along a center axis X of the stator core W1, having an open part 55 opened toward a coil end of the winding W2 projected from one end surface of the stator ore W1, and accumulating a powder coating 54, and a shutter 53 opening and closing the open part 55; and a varnish coating device 40 provided movable in a peripheral direction of the stator core W1 as a center of the center axis X of the stator core W1, having a nozzle 43 opened toward the coil end of the winding W2 projected from the other end surface of the stator core W1, and dropping varnish from the nozzle 43. The powder coating device 50 and the varnish coating device 40 are arranged so as to be opposite across the stator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明はステータ製造装置に関する。 The present invention relates to a stator manufacturing apparatus.

ハイブリッド自動車や電機自動車等の駆動用モータに用いられる回転電機は、ステータとロータコアからなる。回転電機のステータは、円環状の複数の電磁鋼板を積層したステータコアや、ステータコアに巻回されたステータコイル等を有する。ステータコイルは、ステータコアに形成されたスロットに、複数のセグメント導体が挿入され、ステータコアの端面から突出した複数のセグメント導体の先端部を周方向に捻り曲げて各セグメント導体の対応する先端部同士を電気的に接合することにより、ステータコイル用の巻線が形成される。 A rotary electric machine used for a drive motor of a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like consists of a stator and a rotor core. The stator of a rotary electric machine has a stator core in which a plurality of annular electromagnetic steel sheets are laminated, a stator coil wound around the stator core, and the like. In the stator coil, a plurality of segment conductors are inserted into the slots formed in the stator core, and the tips of the plurality of segment conductors protruding from the end faces of the stator core are twisted in the circumferential direction so that the corresponding tips of the segment conductors are connected to each other. By electrically joining, a winding for the stator coil is formed.

接合される先端部は、絶縁材料が除去されて導線が露出した状態であるため、セグメント導体の接合後には、隣接する他の先端部との短絡を防ぐために、絶縁処理を行う必要がある。また、巻線の物理的支持等を目的として、巻線が固着される。この絶縁処理や固着処理では、樹脂を用いた粉体塗装やワニス含浸等による加工が行われる。巻線に対してこのような加工が行われて、ステータコイルが形成されることにより、ステータが製造される。 Since the tip portion to be joined is in a state where the insulating material is removed and the conducting wire is exposed, it is necessary to perform an insulation treatment after joining the segment conductor in order to prevent a short circuit with another adjacent tip portion. Further, the winding is fixed for the purpose of physically supporting the winding. In this insulation treatment and fixing treatment, processing by powder coating using a resin, impregnation with varnish, or the like is performed. The stator is manufactured by performing such processing on the winding to form the stator coil.

特許文献１には、スロットに導体セグメントを挿通させ、隣接する導体セグメントと接合することで巻回したコイルを形成するステータの製造方法であって、導体セグメントの端部の形状を整えてコイルエンドを成形する成形工程と、導体セグメントの端部を接合する接合工程と、成形工程と接合工程の後に、導体セグメントを導体セグメントの軟化温度に相当する温度に加熱して一定時間保持する焼鈍工程と、を備え、焼鈍工程後に、コイルエンドに絶縁部を形成する粉体塗装工程と、ステータコイルにワニスを塗布するワニス処理工程と、を設けたステータの製造方法が開示されている。 Patent Document 1 describes a method for manufacturing a stator in which a conductor segment is inserted into a slot and joined to an adjacent conductor segment to form a wound coil, wherein the shape of the end portion of the conductor segment is adjusted to form a coil end. A molding process for forming the conductor segment, a joining step for joining the ends of the conductor segment, and an annealing step for heating the conductor segment to a temperature corresponding to the softening temperature of the conductor segment and holding it for a certain period of time after the forming step and the joining step. Disclosed is a method for manufacturing a stator, which comprises a powder coating step of forming an insulating portion at a coil end and a varnish treatment step of applying varnish to a stator coil after the annealing step.

特開２０１９−１６９９９３号公報JP-A-2019-16993

しかしながら、ステータの１つの製造方法として、所要の加工を行うために、ステータの製造工程の各工程間で別々の場所へワークを搬送する必要がある。さらに、各工程中にワークを加熱する場合には、その都度ワークを加熱装置へ搬送する必要がある。そのため、特許文献１に記載のステータの製造方法では、ワークの搬送に時間を要し、生産性が低下するという問題があった。 However, as one method of manufacturing the stator, it is necessary to transport the work to different places between the steps of the stator manufacturing process in order to perform the required processing. Further, when the work is heated during each process, it is necessary to transfer the work to the heating device each time. Therefore, the method for manufacturing a stator described in Patent Document 1 has a problem that it takes time to transport the work and the productivity is lowered.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、生産性を向上させるステータ製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a stator manufacturing apparatus that improves productivity.

一実施の形態にかかるステータ製造装置は、円環状のステータコアと、ステータコアの周方向に複数形成されたスロットに挿入されたセグメント導体の対応する先端部同士を接続して形成される巻線からなるステータコイルと、を備えたステータを製造するステータ製造装置であって、ステータコアに誘導電流を発生させてステータコアを加熱する誘導加熱装置と、巻線に接続され、巻線に通電して巻線を加熱する通電加熱装置と、巻線に取り付けられ、巻線の温度を検出する温度センサと、ステータコアの中心軸に沿って移動可能に設けられ、ステータコアの一端面から突出した巻線のコイルエンドに向かって開口する開口部を具備し、巻線に絶縁部を形成する粉体塗料を貯留する粉体槽と、開口部を開閉するシャッターと、を有する粉体塗装装置と、ステータコアの中心軸を中心としてステータコアの周方向に移動可能に設けられ、ステータコアの他端面から突出した巻線のコイルエンドに向かって開口するノズルを具備し、ノズルからワニスを滴下するワニス塗布装置と、を備え、粉体塗装装置とワニス塗布装置とは、ステータを挟んで対向するように配置されることを特徴とする。 The stator manufacturing apparatus according to one embodiment comprises an annular stator core and a winding formed by connecting the corresponding tips of segment conductors inserted into a plurality of slots formed in the circumferential direction of the stator core. It is a stator manufacturing device that manufactures a stator equipped with a stator coil, and is an inductive heating device that heats the stator core by generating an induced current in the stator core, and is connected to the winding and energizes the winding to wind the winding. An energizing heating device that heats, a temperature sensor that is attached to the winding and detects the temperature of the winding, and a coil end of the winding that is movable along the central axis of the stator core and protrudes from one end surface of the stator core. A powder coating device having an opening that opens toward the coil, a powder tank that stores the powder coating that forms an insulating portion in the winding, and a shutter that opens and closes the opening, and a central axis of the stator core. It is provided with a nozzle that is movable in the circumferential direction of the stator core as a center and opens toward the coil end of the winding protruding from the other end surface of the stator core, and is provided with a varnish coating device that drops varnish from the nozzle. The body coating device and the varnish coating device are characterized in that they are arranged so as to face each other with the stator interposed therebetween.

本発明により、生産性を向上させるステータ製造装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a stator manufacturing apparatus that improves productivity.

実施の形態１にかかるステータ製造装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the stator manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１にかかるステータ製造装置を用いたステータの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the stator using the stator manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG.

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図１を参照して、実施の形態１にかかるステータ製造装置について説明する。図１は、実施の形態１にかかるステータ製造装置の概略構成を示す図である。図１に示すステータ製造装置１は、ステータの製造工程において、ステータコイルの絶縁と固着を行うために用いられるものであって、図１に示すステータコアＷ１と巻線Ｗ２とを有するワークＷからステータを製造する。 Embodiment 1
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the stator manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a stator manufacturing apparatus according to the first embodiment. The stator manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is used for insulating and fixing the stator coil in the stator manufacturing process, and is a stator from a work W having a stator core W1 and a winding W2 shown in FIG. To manufacture.

そこで、ステータ製造装置１を用いて製造されるステータの構成について説明する。ステータは、ロータと組み合わされて、電動機や発電機として用いられる回転電機を構成する。ステータは、円環状のステータコアと、ステータコアの周方向に複数形成されたスロットに挿入されたセグメント導体の対応する先端部同士を接続して形成される巻線からなるステータコイルと、を備える。また、ステータコイルには絶縁部が形成されており、ステータコイルは固着処理されている。このようなステータは例えば以下のように製造される。 Therefore, the configuration of the stator manufactured by using the stator manufacturing apparatus 1 will be described. The stator, in combination with the rotor, constitutes a rotary electric machine used as an electric motor or a generator. The stator includes an annular stator core and a stator coil consisting of windings formed by connecting the corresponding tips of segment conductors inserted into a plurality of slots formed in the circumferential direction of the stator core. Further, an insulating portion is formed in the stator coil, and the stator coil is fixed. Such a stator is manufactured, for example, as follows.

ステータコアは、略円環状に打ち抜いた薄い電磁鋼板を、ステータコアの中心軸Ｘの軸方向に複数枚積層させることにより形成される。また、ステータコアは、略円環状のヨークと、ヨークの内周側から径方向内方に延びる複数のティースと、を有する。さらに、隣り合うティースの間には、ステータコアを軸方向に貫通するとともに、ステータコアの内周側に開口した複数のスロットが、ステータコアの周方向に形成されている。 The stator core is formed by laminating a plurality of thin electromagnetic steel sheets punched in a substantially annular shape in the axial direction of the central axis X of the stator core. Further, the stator core has a substantially annular yoke and a plurality of teeth extending radially inward from the inner peripheral side of the yoke. Further, between the adjacent teeth, a plurality of slots are formed in the circumferential direction of the stator core while penetrating the stator core in the axial direction and opening on the inner peripheral side of the stator core.

この複数形成されたスロットには、ステータコイルを構成する複数のセグメント導体が挿入され、セグメント導体がステータコアに巻回される。セグメント導体は、例えば、表面がエナメル樹脂等の絶縁材料で被覆された絶縁被膜を有する平角型導線を、略Ｕ字形状に曲げ加工することにより形成されている。また、セグメント導体は、それぞれ絶縁被膜が除去された先端部を有する一対の脚部を含むものである。 A plurality of segment conductors constituting the stator coil are inserted into the plurality of formed slots, and the segment conductors are wound around the stator core. The segment conductor is formed, for example, by bending a flat conductor having an insulating coating whose surface is covered with an insulating material such as enamel resin into a substantially U shape. Further, the segment conductor includes a pair of legs each having a tip portion from which the insulating coating has been removed.

セグメント導体は、スロットに挿入された状態で、軸方向に存在するステータコアの端面から突出したセグメント導体の脚部が曲げられて成形された後に、対応する先端部同士が電気的に接続される。これにより、ステータコアＷ１を有するとともに、ステータコイル用の巻線Ｗ２が形成されたワークＷが製造される。なお、巻線Ｗ２は、ステータコアＷ１の中心軸Ｘの軸方向における一端面から突出したコイルエンドと、他端面から突出したコイルエンドと、を有する。以下の説明では、接続された先端部を有するコイルエンドを第１のコイルエンドＷ３と称し、反対側のコイルエンドを第２のコイルエンドＷ４と称する。 The segment conductor is formed by bending the legs of the segment conductor protruding from the end face of the stator core existing in the axial direction while being inserted into the slot, and then the corresponding tips are electrically connected to each other. As a result, the work W having the stator core W1 and formed with the winding W2 for the stator coil is manufactured. The winding W2 has a coil end protruding from one end surface of the central axis X of the stator core W1 in the axial direction, and a coil end protruding from the other end surface. In the following description, the coil end having the connected tip portion is referred to as a first coil end W3, and the coil end on the opposite side is referred to as a second coil end W4.

セグメント導体の先端部同士を接続する際、セグメント導体の先端部は、絶縁材料による被覆が剥離された状態で接合が行われるため、第１のコイルエンドＷ３は、導線が露出した状態である。そのため、第１のコイルエンドＷ３の導線が露出した部分に対して、例えば、電気絶縁性を有する粉体塗料５４を溶着させる粉体塗装が施される。粉体塗料５４は、電気絶縁性を有し、熱可溶性樹脂を含む粉体である。そして、溶着させた粉体塗料５４を硬化させることにより巻線Ｗ２に絶縁部が形成される。絶縁部を形成することにより、ステータコイルの線間の短絡や、ステータコイルとステータコアＷ１との短絡を防止することができる。 When the tips of the segment conductors are connected to each other, the tips of the segment conductors are joined in a state where the coating with the insulating material is peeled off, so that the first coil end W3 is in a state where the conducting wire is exposed. Therefore, for example, powder coating for welding the electrically insulating powder coating 54 is applied to the exposed portion of the lead wire of the first coil end W3. The powder coating material 54 is a powder having electrical insulating properties and containing a heat-soluble resin. Then, by curing the welded powder coating material 54, an insulating portion is formed in the winding W2. By forming the insulating portion, it is possible to prevent a short circuit between the wires of the stator coil and a short circuit between the stator coil and the stator core W1.

また、ステータコアＷ１のスロットには、例えば、熱硬化性樹脂を含む液体のワニスが含浸される。含浸されたワニスは、硬化させることにより、ステータコアＷ１及び巻線Ｗ２、並びに巻線Ｗ２間を固着する。これにより、ステータの騒音及び振動を抑制することができる。また、得られたステータにおいて、ステータコアＷ１とステータコイルとの絶縁性が向上する。さらに、ステータコイルからステータコアＷ１への熱伝導性が向上するため、ステータコイルの放熱に有利である。 Further, the slot of the stator core W1 is impregnated with, for example, a liquid varnish containing a thermosetting resin. The impregnated varnish is cured to fix the stator core W1, the winding W2, and the winding W2. As a result, noise and vibration of the stator can be suppressed. Further, in the obtained stator, the insulating property between the stator core W1 and the stator coil is improved. Further, since the thermal conductivity from the stator coil to the stator core W1 is improved, it is advantageous for heat dissipation of the stator coil.

上記のように、ワークＷは粉体塗装及びワニス含浸の２つの加工工程を経て、ステータコイルが形成される。これにより、ステータが製造される。このような加工工程では、樹脂加工されるワークＷの被加工部の温度を、それぞれの樹脂が付着する温度及び硬化する温度の範囲に維持することが重要である。 As described above, the work W is formed with a stator coil through two processing steps of powder coating and varnish impregnation. As a result, the stator is manufactured. In such a processing step, it is important to maintain the temperature of the workpiece W of the work W to be resin-processed within the range of the temperature at which each resin adheres and the temperature at which the resin is cured.

そこで、本実施形態にかかるステータ製造装置１は、巻線Ｗ２に対して通電加熱装置と温度センサとを備えることにより、上記加工工程におけるワークＷの被加工部の温度管理を行うところに特徴の１つを有する。また、本実施形態にかかるステータ製造装置１は、粉体塗装及びワニス含浸を同じ場所で行うことができる構成を有するところに他の特徴を有する。 Therefore, the stator manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment is characterized in that the winding W2 is provided with an energizing heating apparatus and a temperature sensor to control the temperature of the workpiece W of the work W in the machining process. Have one. Further, the stator manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment has another feature in that it has a configuration in which powder coating and varnish impregnation can be performed at the same place.

このような特徴を有するステータ製造装置１は、ステータコアに誘導電流を発生させてステータコアを加熱する誘導加熱装置と、巻線に接続され、巻線に通電して巻線を加熱する通電加熱装置と、巻線に取り付けられ、巻線の温度を検出する温度センサと、ステータコアの中心軸に沿って移動可能に設けられ、ステータコアの一端面から突出した巻線のコイルエンドに向かって開口する開口部を具備し、巻線に絶縁部を形成する粉体塗料を貯留する粉体槽と、開口部を開閉するシャッターと、を有する粉体塗装装置と、ステータコアの中心軸を中心としてステータコアの周方向に移動可能に設けられ、ステータコアの他端面から突出した巻線のコイルエンドに向かって開口するノズルを具備し、ノズルからワニスを滴下するワニス塗布装置と、を備え、粉体塗装装置とワニス塗布装置とは、ステータを挟んで対向するように配置されることを特徴とするものである。 The stator manufacturing apparatus 1 having such characteristics includes an inductive heating device that heats the stator core by generating an inductive current in the stator core, and an energization heating device that is connected to the winding and energizes the winding to heat the winding. A temperature sensor that is attached to the winding and detects the temperature of the winding, and an opening that is movable along the central axis of the stator core and opens toward the coil end of the winding protruding from one end surface of the stator core. A powder coating device having a powder tank for storing a powder coating forming an insulating portion in a winding and a shutter for opening and closing an opening, and a circumferential direction of the stator core about the central axis of the stator core. It is provided with a nozzle that is movably provided and opens toward the coil end of the winding protruding from the other end surface of the stator core, and is equipped with a varnish coating device that drops varnish from the nozzle, and is equipped with a powder coating device and varnish coating. The device is characterized in that it is arranged so as to face each other with the stator interposed therebetween.

図１に示すように、ステータ製造装置１は、加熱ユニットＵ１及び樹脂加工ユニットＵ２から構成される。ステータ製造装置１において、ワークＷは、加熱ユニットＵ１と樹脂加工ユニットＵ２との間を搬送機構１０により搬送されて移動する。 As shown in FIG. 1, the stator manufacturing apparatus 1 is composed of a heating unit U1 and a resin processing unit U2. In the stator manufacturing apparatus 1, the work W is conveyed and moved between the heating unit U1 and the resin processing unit U2 by the transfer mechanism 10.

まず、加熱ユニットＵ１は、ワークＷを構成するステータコアＷ１と巻線Ｗ２とを共に加熱するものであるため、粉体塗料５４及びワニスにより加工されるワークＷの被加工部を迅速かつ均一に加熱することができる。加熱ユニットＵ１は、誘導加熱装置２０と、第１の通電加熱装置２１と、を有する。 First, since the heating unit U1 heats both the stator core W1 and the winding W2 constituting the work W, the workpiece W processed by the powder coating 54 and the varnish is heated quickly and uniformly. can do. The heating unit U1 has an induction heating device 20 and a first energization heating device 21.

誘導加熱装置２０は、例えば、ステータコアＷ１の外周面及び内周面の両方からステータコアＷ１の加熱を行えるように、加熱用コイルが備えられたものである。誘導加熱装置２０は、ワークＷが加熱用コイル内に設置された状態において、加熱用コイルに電源を供給して交流電流を流すことにより誘導電流を発生させて、ステータコアＷ１を誘導加熱する。 The induction heating device 20 is provided with a heating coil so that the stator core W1 can be heated from both the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the stator core W1, for example. The induction heating device 20 generates an induced current by supplying a power source to the heating coil and passing an alternating current in a state where the work W is installed in the heating coil to induce and heat the stator core W1.

第１の通電加熱装置２１は、第１の通電加熱装置２１とワークＷの巻線Ｗ２とのそれぞれの端子同士が接続される。この状態において、第１の通電加熱装置２１から電源を供給し、巻線Ｗ２に交流電流を流すと、巻線Ｗ２が電気抵抗により発熱するものである。このような加熱ユニットＵ１は、ワークＷの予熱や樹脂の硬化のために用いられる。 In the first energization heating device 21, the terminals of the first energization heating device 21 and the winding W2 of the work W are connected to each other. In this state, when power is supplied from the first energization heating device 21 and an alternating current is passed through the winding W2, the winding W2 generates heat due to electric resistance. Such a heating unit U1 is used for preheating the work W and curing the resin.

次に、樹脂加工ユニットＵ２は、第２の通電加熱装置３０と、温度センサ３１と、ワニス塗布装置４０と、粉体塗装装置５０と、ワーククランプ６０と、を有する。樹脂加工ユニットＵ２の構成については、図１に示すように、ワークＷが有する第１のコイルエンドＷ３の先端が中心軸Ｘの軸方向の下方に向かうように、ワークＷが樹脂加工ユニットＵ２に設置された状態を例にして説明する。 Next, the resin processing unit U2 has a second energization heating device 30, a temperature sensor 31, a varnish coating device 40, a powder coating device 50, and a work clamp 60. Regarding the configuration of the resin processing unit U2, as shown in FIG. 1, the work W is attached to the resin processing unit U2 so that the tip of the first coil end W3 of the work W faces downward in the axial direction of the central axis X. The installed state will be described as an example.

第２の通電加熱装置３０は、第２の通電加熱装置３０とワークＷの巻線Ｗ２とのそれぞれの端子同士が接続される。この状態において、第２の通電加熱装置３０から電源を供給し、巻線Ｗ２に交流電流を流すことにより、巻線Ｗ２が電気抵抗により発熱するものである。 In the second energization heating device 30, the terminals of the second energization heating device 30 and the winding W2 of the work W are connected to each other. In this state, power is supplied from the second energization heating device 30 and an alternating current is passed through the winding W2, so that the winding W2 generates heat due to electric resistance.

温度センサ３１は、ワークＷのコイルエンドＷ３、Ｗ４の近傍に取り付けられ、巻線Ｗ２の温度を検出するものである。温度センサ３１は、温度に応じた電気信号を出力できるのであれば、特に限定されず、サーミスタ等を用いることができる。温度センサ３１の検出温度の変化に応じて、第２の通電加熱装置３０から、巻線Ｗ２に流れる電流を調節することにより、ワークＷの温度を制御することができる。 The temperature sensor 31 is attached in the vicinity of the coil ends W3 and W4 of the work W and detects the temperature of the winding W2. The temperature sensor 31 is not particularly limited as long as it can output an electric signal corresponding to the temperature, and a thermistor or the like can be used. The temperature of the work W can be controlled by adjusting the current flowing through the winding W2 from the second energization heating device 30 according to the change in the detected temperature of the temperature sensor 31.

ワニス塗布装置４０は、ワニスポンプ４１と、移動機構４２と、を備える。ワニス塗布装置４０は、ワークＷに対してワニスを滴下するものである。ワニスポンプ４１には、液体のワニスが貯留されている。本実施形態では、滴下可能な流動性を有する熱硬化性樹脂を含むワニスが用いられる。また、ワニスポンプ４１は、ワニスを滴下するためのノズル４３を具備する。図１に示すワークＷの設置状態において、ワニス塗布装置４０は、ノズル４３がワークＷの第２のコイルエンドＷ４に向かって開口するように、ワークＷの上方に配置される。 The varnish coating device 40 includes a varnish pump 41 and a moving mechanism 42. The varnish coating device 40 drops varnish on the work W. A liquid varnish is stored in the varnish pump 41. In this embodiment, a varnish containing a thermosetting resin having a fluidity that can be dropped is used. Further, the varnish pump 41 is provided with a nozzle 43 for dropping the varnish. In the installed state of the work W shown in FIG. 1, the varnish coating device 40 is arranged above the work W so that the nozzle 43 opens toward the second coil end W4 of the work W.

移動機構４２は、ワニスポンプ４１をワークＷの周方向に移動させるものである。したがって、図１に示すワークＷの設置状態において、ワニスポンプ４１は、ワークＷのステータコアＷ１の中心軸Ｘを中心として、ステータコアＷ１の周方向に移動可能である。そして、ワニス塗布装置４０は、ワークＷの上方から、ステータコアＷ１のスロットにワニスを滴下する。 The moving mechanism 42 moves the varnish pump 41 in the circumferential direction of the work W. Therefore, in the installed state of the work W shown in FIG. 1, the varnish pump 41 can move in the circumferential direction of the stator core W1 about the central axis X of the stator core W1 of the work W. Then, the varnish coating device 40 drops the varnish from above the work W into the slot of the stator core W1.

粉体塗装装置５０は、粉体槽５１と、昇降機構５２と、シャッター５３と、を有する。図１に示すワークＷの設置状態において、粉体槽５１は第１のコイルエンドＷ３に向かって開口する開口部５５を具備し、例えば、略円筒形状の容器である。粉体槽５１は、ワークＷの第１のコイルエンドＷ３が浸漬できる大きさと深さを備えている。粉体槽５１には、例えば、エポキシ樹脂等の熱可溶性樹脂を用いた粉体塗料５４が貯留される。なお、図１において、粉体槽５１は、中心軸Ｘに沿って切断した断面を示している。 The powder coating device 50 includes a powder tank 51, an elevating mechanism 52, and a shutter 53. In the installed state of the work W shown in FIG. 1, the powder tank 51 includes an opening 55 that opens toward the first coil end W3, and is, for example, a container having a substantially cylindrical shape. The powder tank 51 has a size and depth that allows the first coil end W3 of the work W to be immersed. In the powder tank 51, for example, a powder coating material 54 using a heat-soluble resin such as an epoxy resin is stored. In addition, in FIG. 1, the powder tank 51 shows a cross section cut along the central axis X.

昇降機構５２は、粉体槽５１を昇降させるものであり、例えば、動力シリンダ等が粉体槽５１の底面の外側に配置される。図１に示すワークＷの設置状態において、昇降機構５２は、粉体槽５１をステータコアＷ１の中心軸Ｘに沿って上下に移動させる。ワークＷに対して粉体塗装を行う際に、粉体槽５１は待機位置から上昇する。これにより、ワークＷのコイルエンドを粉体塗料５４に浸漬させ、ワークＷのコイルエンドに粉体塗料５４を塗装することができる。粉体塗料５４の塗装が完了すると、粉体槽５１は下降して待機位置に戻る。 The elevating mechanism 52 raises and lowers the powder tank 51, and for example, a power cylinder or the like is arranged outside the bottom surface of the powder tank 51. In the installed state of the work W shown in FIG. 1, the elevating mechanism 52 moves the powder tank 51 up and down along the central axis X of the stator core W1. When powder coating is applied to the work W, the powder tank 51 rises from the standby position. As a result, the coil end of the work W can be immersed in the powder coating 54, and the coil end of the work W can be coated with the powder coating 54. When the coating of the powder coating 54 is completed, the powder tank 51 descends and returns to the standby position.

シャッター５３は、粉体槽５１の開口部５５を開閉するものであって、ワークＷと粉体槽５１との間に配置される。シャッター５３は、粉体槽５１と独立したものであっても良く、粉体槽５１に設けられたものであってもよい。シャッター５３は、粉体塗装時に開けられて、開口部５５を開放した状態にすることができる。一方、シャッター５３を閉じると、シャッター５３により開口部５５を覆うことができる。シャッター５３が閉状態では、粉体槽５１に貯留された粉体塗料５４の舞い上がりを防止し、粉体槽５１中へワニスが落下することを防止できる。 The shutter 53 opens and closes the opening 55 of the powder tank 51, and is arranged between the work W and the powder tank 51. The shutter 53 may be independent of the powder tank 51, or may be provided in the powder tank 51. The shutter 53 can be opened at the time of powder coating to open the opening 55. On the other hand, when the shutter 53 is closed, the opening 55 can be covered by the shutter 53. When the shutter 53 is closed, it is possible to prevent the powder coating material 54 stored in the powder tank 51 from flying up and prevent the varnish from falling into the powder tank 51.

ワーククランプ６０は、ワークＷを把持して固定するとともに、ワークＷを上下反転させることができるものである。ワークＷが上下反転することにより、第１のコイルエンドＷ３と第２のコイルエンドＷ４との上下の配置を変えることができる。このような構成により、粉体塗装装置５０とワニス塗布装置４０とは、ワークＷ又はステータを挟んで対向するように配置される。したがって、ワークＷを上下反転させることにより、粉体塗装及びワニス含浸を同じ場所で行うことができ、各コイルエンドに対して粉体塗装及びワニス含浸を交互又は同時に行うことができる。 The work clamp 60 can grip and fix the work W and can turn the work W upside down. By turning the work W upside down, the vertical arrangement of the first coil end W3 and the second coil end W4 can be changed. With such a configuration, the powder coating device 50 and the varnish coating device 40 are arranged so as to face each other with the work W or the stator interposed therebetween. Therefore, by turning the work W upside down, powder coating and varnish impregnation can be performed at the same place, and powder coating and varnish impregnation can be performed alternately or simultaneously for each coil end.

続いて、上記のステータ製造装置１を用いたステータの製造方法について説明する。図２は、実施の形態１にかかるステータ製造装置を用いたステータの製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、当該製造方法は、ステップＳ１〜Ｓ４の工程を有する。 Subsequently, a method of manufacturing a stator using the above-mentioned stator manufacturing apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a stator using the stator manufacturing apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the manufacturing method includes the steps S1 to S4.

ステップＳ１の予備加熱工程では、加熱ユニットＵ１でワークＷを予備加熱する。ステップＳ２の粉体塗装工程では、樹脂加工ユニットＵ２で巻線Ｗ２を加熱するとともに、巻線Ｗ２の導線が露出した部分に対して粉体塗装を行う。ステップＳ３のワニス含浸工程では、樹脂加工ユニットＵ２で巻線Ｗ２を加熱するとともに、ワニスをステータコアＷ１及び巻線Ｗ２の間、並びに巻線Ｗ２間に含浸させる。ステップＳ４の加熱工程では、加熱ユニットＵ１でワークＷを加熱して樹脂を硬化させる。 In the preheating step of step S1, the work W is preheated by the heating unit U1. In the powder coating step of step S2, the winding W2 is heated by the resin processing unit U2, and powder coating is performed on the exposed portion of the lead wire of the winding W2. In the varnish impregnation step of step S3, the winding W2 is heated by the resin processing unit U2, and the varnish is impregnated between the stator core W1 and the winding W2, and between the windings W2. In the heating step of step S4, the work W is heated by the heating unit U1 to cure the resin.

上記の工程について詳細に説明する。ステップＳ１では、まず、ワークＷを加熱ユニットＵ１に設置する。ワークＷは、誘導加熱装置２０の加熱用コイル内に設置される。また、第１の通電加熱装置２１とワークＷの巻線Ｗ２とのそれぞれの端子同士が接続される。そして、誘導加熱装置２０から加熱用コイルに電源を供給することにより、ステータコアＷ１を所要の温度に誘導加熱する。また、第１の通電加熱装置２１から巻線Ｗ２に電源を供給することにより、巻線Ｗ２を所要の温度に通電加熱する。ここで、ワークＷの加熱温度は、後工程で用いる粉体塗料５４及びワニスの熱硬化温度より低い温度に加熱する。 The above steps will be described in detail. In step S1, first, the work W is installed in the heating unit U1. The work W is installed in the heating coil of the induction heating device 20. Further, the terminals of the first energization heating device 21 and the winding W2 of the work W are connected to each other. Then, by supplying power to the heating coil from the induction heating device 20, the stator core W1 is induced and heated to a required temperature. Further, by supplying power to the winding W2 from the first energizing heating device 21, the winding W2 is energized and heated to a required temperature. Here, the heating temperature of the work W is lower than the heat curing temperature of the powder coating material 54 and the varnish used in the subsequent step.

このように、ワークＷを予備加熱することにより、後工程のワニス含浸時に、ワニスの流動性を増して、ステータコアＷ１及び巻線Ｗ２の間、並びに巻線Ｗ２間にワニスをスムーズに浸透させることができる。ワークＷの予備加熱が完了したら、第１の通電加熱装置２１が巻線Ｗ２から取り外され、ワークＷは搬送機構１０により樹脂加工ユニットＵ２へ搬送される。 By preheating the work W in this way, the fluidity of the varnish is increased during the impregnation of the varnish in the subsequent process, and the varnish is smoothly permeated between the stator core W1 and the winding W2, and between the windings W2. Can be done. When the preheating of the work W is completed, the first energization heating device 21 is removed from the winding W2, and the work W is transferred to the resin processing unit U2 by the transfer mechanism 10.

ステップＳ２の粉体塗装工程では、ステップＳ１で予備加熱されたワークＷが、ワーククランプ６０により把持され、樹脂加工ユニットＵ２に設置される。この時、ワークＷは、ステータコアＷ１の中心軸Ｘが鉛直方向に沿うように配置される。また、ワークＷは、第１のコイルエンドＷ３の先端が中心軸Ｘの軸方向の下方に向かうように配置される。つまり、第１のコイルエンドＷ３と樹脂塗装装置の粉体槽５１の開口部５５とが、閉状態のシャッター５３を挟んで対向するように配置される。 In the powder coating step of step S2, the work W preheated in step S1 is gripped by the work clamp 60 and installed in the resin processing unit U2. At this time, the work W is arranged so that the central axis X of the stator core W1 is along the vertical direction. Further, the work W is arranged so that the tip of the first coil end W3 faces downward in the axial direction of the central axis X. That is, the first coil end W3 and the opening 55 of the powder tank 51 of the resin coating apparatus are arranged so as to face each other with the closed shutter 53 interposed therebetween.

樹脂加工ユニットＵ２に設置されたワークＷの第１のコイルエンドＷ３と第２のコイルエンドＷ４との少なくとも一方に、温度センサ３１が取り付けられる。そして、ワークＷは、第２の通電加熱装置３０と接続される。次に、シャッター５３を開くことにより、粉体槽５１の開口部５５を開放した状態にする。シャッター５３が開状態において、昇降機構５２を動作させると、粉体槽５１が待機位置から上昇する。これにより、ワークＷの第１のコイルエンドＷ３は粉体塗料５４に浸漬され、第１のコイルエンドＷ３に対して粉体塗料５４が溶着する。この時、粉体槽５１は、粉体塗料５４がステータコアＷ１の端面に付着しないように、ステータコアＷ１の端面付近の位置まで上昇する。 The temperature sensor 31 is attached to at least one of the first coil end W3 and the second coil end W4 of the work W installed in the resin processing unit U2. Then, the work W is connected to the second energization heating device 30. Next, by opening the shutter 53, the opening 55 of the powder tank 51 is opened. When the elevating mechanism 52 is operated while the shutter 53 is open, the powder tank 51 rises from the standby position. As a result, the first coil end W3 of the work W is immersed in the powder coating 54, and the powder coating 54 is welded to the first coil end W3. At this time, the powder tank 51 rises to a position near the end face of the stator core W1 so that the powder coating 54 does not adhere to the end face of the stator core W1.

また、粉体浸漬前及び粉体浸漬中に、温度センサ３１により検出された巻線Ｗ２の温度が所要の温度より低い場合には、巻線Ｗ２を通電加熱する。この際の加熱温度は、粉体塗料５４の熱硬化温度より低い温度であって、粉体塗料５４が溶着する温度に設定され、用いる粉体塗料５４によって適切な温度に加熱する。その後、昇降機構５２の動作により粉体槽５１が下降して、粉体槽５１は待機位置に戻る。そして、シャッター５３が閉じて、粉体槽５１の開口部５５が覆われる。 If the temperature of the winding W2 detected by the temperature sensor 31 is lower than the required temperature before and during the powder immersion, the winding W2 is energized and heated. The heating temperature at this time is lower than the heat curing temperature of the powder coating material 54, is set to a temperature at which the powder coating material 54 is welded, and is heated to an appropriate temperature by the powder coating material 54 used. After that, the powder tank 51 is lowered by the operation of the elevating mechanism 52, and the powder tank 51 returns to the standby position. Then, the shutter 53 is closed and the opening 55 of the powder tank 51 is covered.

ステップＳ３のワニス含浸工程では、ワニス塗布装置４０の移動機構４２を動作させると、ワニスポンプ４１がステータコアＷ１の周方向に移動する。ワニスポンプ４１は移動しながらステータコアＷ１のスロットに対してワニスを滴下する。ここで、ワークＷは、ステップＳ２において、第２のコイルエンドＷ４の先端が中心軸Ｘの軸方向の上方に向かうように配置されている。つまり、第２のコイルエンドＷ４とワニスポンプ４１のノズル４３の開口とが対向するように配置されている。したがって、ワニスは、第２のコイルエンドＷ４の上方から滴下される。 In the varnish impregnation step of step S3, when the moving mechanism 42 of the varnish coating device 40 is operated, the varnish pump 41 moves in the circumferential direction of the stator core W1. The varnish pump 41 drops varnish onto the slot of the stator core W1 while moving. Here, the work W is arranged so that the tip of the second coil end W4 faces upward in the axial direction of the central axis X in step S2. That is, the second coil end W4 and the opening of the nozzle 43 of the varnish pump 41 are arranged so as to face each other. Therefore, the varnish is dropped from above the second coil end W4.

ワニスの滴下前及びワニスの滴下中に、温度センサ３１により検出された巻線Ｗ２の温度が所要の温度より低い場合には、巻線Ｗ２を通電加熱する。この際の加熱温度は、ワニスの熱硬化温度より低い温度に設定され、用いるワニスによって適切な温度に加熱する。滴下されたワニスは、ステータコアＷ１のスロット内に浸入し、ステータコアＷ１及び巻線Ｗ２の間、並びに巻線Ｗ２間の間隙に浸透する。 If the temperature of the winding W2 detected by the temperature sensor 31 is lower than the required temperature before and during the dropping of the varnish, the winding W2 is energized and heated. The heating temperature at this time is set to a temperature lower than the thermosetting temperature of the varnish, and the varnish to be used heats the varnish to an appropriate temperature. The dropped varnish penetrates into the slot of the stator core W1 and penetrates between the stator core W1 and the winding W2 and the gap between the windings W2.

なお、上記のように、第２のコイルエンドＷ４の上方からワニスを滴下する場合、ワニスの滴下は、ステップＳ２の粉体塗装工程の後に行われてもよく、ステップＳ２でワークＷに対して温度センサ３１及び第２の通電加熱装置３０が備えられた後に、粉体塗装と同時に行ってもよい。 As described above, when the varnish is dropped from above the second coil end W4, the varnish may be dropped after the powder coating step of step S2, and the varnish may be dropped on the work W in step S2. After the temperature sensor 31 and the second energizing heating device 30 are provided, the powder coating may be performed at the same time.

続いて、ワーククランプ６０により、ワークＷを上下反転させる。これにより、樹脂加工ユニットＵ２において、ワークＷは、第１のコイルエンドＷ３の先端が中心軸Ｘの軸方向の上方に向かい、第２のコイルエンドＷ４の先端が中心軸Ｘの軸方向の下方に向かうように配置される。つまり、第１のコイルエンドＷ３とワニスポンプ４１のノズル４３の開口とが対向するように配置される。 Subsequently, the work W is turned upside down by the work clamp 60. As a result, in the resin processing unit U2, in the work W, the tip of the first coil end W3 faces upward in the axial direction of the central axis X, and the tip of the second coil end W4 faces downward in the axial direction of the central axis X. Arranged to head towards. That is, the first coil end W3 and the opening of the nozzle 43 of the varnish pump 41 are arranged so as to face each other.

この状態で、ワニス塗布装置４０の移動機構４２を動作させると、ワニスポンプ４１がステータコアＷ１の周方向に移動する。ワニスポンプ４１は移動しながら、第１のコイルエンドＷ３の上方からステータコアＷ１のスロットに対してワニスを滴下する。ワニスの滴下前及びワニスの滴下中に、温度センサ３１により検出された巻線Ｗ２の温度が所要の温度より低い場合には、巻線Ｗ２を通電加熱する。この際の加熱温度は、ワニスの熱硬化温度より低い温度に設定され、用いるワニスによって適切な温度に加熱する。滴下されたワニスは、ステータコアＷ１のスロット内に浸入し、ステータコアＷ１及び巻線Ｗ２の間、並びに巻線Ｗ２間の間隙に浸透する。 When the moving mechanism 42 of the varnish coating device 40 is operated in this state, the varnish pump 41 moves in the circumferential direction of the stator core W1. While moving, the varnish pump 41 drops varnish from above the first coil end W3 onto the slot of the stator core W1. If the temperature of the winding W2 detected by the temperature sensor 31 is lower than the required temperature before and during the dropping of the varnish, the winding W2 is energized and heated. The heating temperature at this time is set to a temperature lower than the thermosetting temperature of the varnish, and the varnish to be used heats the varnish to an appropriate temperature. The dropped varnish penetrates into the slot of the stator core W1 and penetrates between the stator core W1 and the winding W2 and the gap between the windings W2.

ステップＳ４の加熱工程では、ステップＳ３でワニス含浸されたワークＷから、第２の通電加熱装置３０及び温度センサ３１が取り外される。さらに、ワークＷは、ワーククランプ６０から取り外され、搬送機構１０により加熱ユニットＵ１へ搬送される。搬送されたワークＷは、ステップＳ１の予備加熱工程と同様に、加熱ユニットＵ１に設置される。そして、誘導加熱装置２０及び第１の通電加熱装置２１から電源を供給することにより、ステータコアＷ１を所要の温度に誘導加熱するとともに、巻線Ｗ２を所要の温度に通電加熱する。ここで、ワークＷは、粉体塗料５４及びワニスが熱硬化する温度の範囲に加熱保持される。この加熱により、粉体塗料５４が硬化して、第１のコイルエンドＷ３に絶縁部が形成されるとともに、ワニスが硬化して、巻線Ｗ２が固着される。このように、ステータコイルが形成されてステータが製造される。 In the heating step of step S4, the second energization heating device 30 and the temperature sensor 31 are removed from the work W impregnated with the varnish in step S3. Further, the work W is removed from the work clamp 60 and is conveyed to the heating unit U1 by the conveying mechanism 10. The conveyed work W is installed in the heating unit U1 in the same manner as in the preheating step of step S1. Then, by supplying power from the induction heating device 20 and the first energization heating device 21, the stator core W1 is induced to heat to a required temperature, and the winding W2 is energized and heated to a required temperature. Here, the work W is heated and held within a temperature range in which the powder coating material 54 and the varnish are thermally cured. By this heating, the powder coating material 54 is cured to form an insulating portion at the first coil end W3, and the varnish is cured to fix the winding W2. In this way, the stator coil is formed and the stator is manufactured.

以上詳細に説明したように、本実施形態にかかるステータ製造装置によれば、ワークの搬送時間を削減できるため、生産性が向上する。本実施形態にかかるステータ製造装置は、ワークを反転させることにより、粉体塗装工程及びワニス含浸工程を同じ場所で行うことができる。また、粉体槽を開閉するシャッターを備えているため、シャッターを閉状態とすれば、粉体塗料の舞い上がりを防止し、粉体槽中へワニスが落下することを防止できる。このような構成により、設備を小型化できるとともに、２つの工程間でワークの搬送を必要としない。 As described in detail above, according to the stator manufacturing apparatus according to the present embodiment, the work transfer time can be reduced, so that the productivity is improved. In the stator manufacturing apparatus according to the present embodiment, the powder coating step and the varnish impregnation step can be performed at the same place by inverting the work. Further, since the shutter for opening and closing the powder tank is provided, if the shutter is closed, it is possible to prevent the powder paint from flying up and prevent the varnish from falling into the powder tank. With such a configuration, the equipment can be miniaturized and the work does not need to be transferred between the two processes.

さらに、本実施形態にかかるステータ製造装置によれば、粉体塗装工程及びワニス含浸工程における工程中に、ワークの加熱を要する場合にも、ワークを移動することなく適切な温度に加熱することができる。すなわち、加熱を行うために、その都度ワークを別の場所に設置された加熱装置へ搬送する必要がないため、搬送時に生じ得るワークの温度低下を防止することができる。本実施形態にかかるステータ製造装置は、ワークの巻線に対して、通電加熱装置及び温度センサを備えている。これらにより、粉体塗装工程及びワニス含浸工程におけるワークの被加工部の温度管理を容易に行うことができる。ワークを適切に温度管理することにより、粉体塗料の溶着、ワニスの塗布、及びワニスの含浸を最適な温度で行うことができる。そのため、ステータにおけるステータコイル周辺の絶縁性や固着力が向上し、製造されたステータの品質を確保することができる。 Further, according to the stator manufacturing apparatus according to the present embodiment, even when the work needs to be heated during the powder coating step and the varnish impregnation step, the work can be heated to an appropriate temperature without moving. can. That is, since it is not necessary to transfer the work to a heating device installed at another place each time for heating, it is possible to prevent the temperature drop of the work that may occur during transportation. The stator manufacturing apparatus according to the present embodiment includes an energization heating device and a temperature sensor for the winding of the work. As a result, it is possible to easily control the temperature of the workpiece to be machined in the powder coating process and the varnish impregnation process. By appropriately controlling the temperature of the work, welding of powder paint, application of varnish, and impregnation of varnish can be performed at an optimum temperature. Therefore, the insulating property and the fixing force around the stator coil in the stator are improved, and the quality of the manufactured stator can be ensured.

１ ステータ製造装置
１０ 搬送機構
２０ 誘導加熱装置
２１ 第１の通電加熱装置
３０ 第２の通電加熱装置
３１ 温度センサ
４０ ワニス塗布装置
４１ ワニスポンプ
４２ 移動機構
４３ ノズル
５０ 粉体塗装装置
５１ 粉体槽
５２ 昇降機構
５３ シャッター
５４ 粉体塗料
５５ 開口部
６０ ワーククランプ
Ｕ１ 加熱ユニット
Ｕ２ 樹脂加工ユニット
Ｗ ワーク
Ｗ１ ステータコア
Ｗ２ 巻線
Ｗ３ 第１のコイルエンド
Ｗ４ 第２のコイルエンド
Ｘ 中心軸 1 Stator manufacturing device 10 Conveying mechanism 20 Inductive heating device 21 First energizing heating device 30 Second energizing heating device 31 Temperature sensor 40 Varnish coating device 41 Varnish pump 42 Moving mechanism 43 Nozzle 50 Powder coating device 51 Powder tank 52 Elevating Mechanism 53 Shutter 54 Powder coating 55 Opening 60 Work clamp U1 Heating unit U2 Resin processing unit W Work W1 Stator core W2 Winding W3 First coil end W4 Second coil end X Central axis

Claims (1)

円環状のステータコアと、前記ステータコアの周方向に複数形成されたスロットに挿入されたセグメント導体の対応する先端部同士を接続して形成される巻線からなるステータコイルと、を備えたステータを製造するステータ製造装置であって、
前記ステータコアに誘導電流を発生させて前記ステータコアを加熱する誘導加熱装置と、
前記巻線に接続され、前記巻線に通電して前記巻線を加熱する通電加熱装置と、
前記巻線に取り付けられ、前記巻線の温度を検出する温度センサと、
前記ステータコアの中心軸に沿って移動可能に設けられ、前記ステータコアの一端面から突出した前記巻線のコイルエンドに向かって開口する開口部を具備し、前記巻線に絶縁部を形成する粉体塗料を貯留する粉体槽と、前記開口部を開閉するシャッターと、を有する粉体塗装装置と、
前記ステータコアの中心軸を中心として前記ステータコアの周方向に移動可能に設けられ、前記ステータコアの他端面から突出した前記巻線のコイルエンドに向かって開口するノズルを具備し、前記ノズルからワニスを滴下するワニス塗布装置と、
を備え、
前記粉体塗装装置と前記ワニス塗布装置とは、前記ステータを挟んで対向するように配置されることを特徴とする、
ステータ製造装置。 Manufactures a stator comprising an annular stator core and a stator coil consisting of windings formed by connecting the corresponding tips of segment conductors inserted into a plurality of slots formed in the circumferential direction of the stator core. It is a stator manufacturing device that
An induction heating device that heats the stator core by generating an induced current in the stator core,
An energization heating device connected to the winding and energizing the winding to heat the winding,
A temperature sensor attached to the winding and detecting the temperature of the winding,
A powder that is movably provided along the central axis of the stator core and has an opening that protrudes from one end surface of the stator core and opens toward the coil end of the winding, and forms an insulating portion in the winding. A powder coating device having a powder tank for storing paint and a shutter for opening and closing the opening.
It is provided with a nozzle that is movable in the circumferential direction of the stator core around the central axis of the stator core and opens toward the coil end of the winding that protrudes from the other end surface of the stator core, and varnish is dropped from the nozzle. Varnish coating device and
Equipped with
The powder coating apparatus and the varnish coating apparatus are arranged so as to face each other with the stator interposed therebetween.
Stator manufacturing equipment.

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