JP7409888B2 - 電機子の製造方法および電機子の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電機子の製造方法および電機子の製造装置に関する。

従来、電機子コアを加熱する工程を備える電機子の製造方法および電機子の製造装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、コイルが配置され、複数の電磁鋼板が積層されて形成されたコアを所定の温度に加熱する工程を備えるステータ（電機子）の製造方法が開示されている。このステータの製造方法では、コアとコイルとが所定の温度に加熱された後、熱硬化性樹脂であるワニスがコアとコイルとの間に滴下される。また、この所定の温度は、ステータの固有振動数がステータ以外の他の部品の固有振動数と異なる値になるように設定されている。そして、ワニスが硬化した後、コアおよびコイルが冷却されることにより、ステータが製造される。

特開２０１７－２００３５６号公報

ここで、上記特許文献１には明確には記載されていないものの、コア（電機子コア）を冷却する工程では、一般的に、送風ファンが電機子コアの外部に設けられ、この送風ファンにより生じた風が電機子コアの外側表面に当たることにより、加熱された電機子コアが冷却される。しかしながら、上記特許文献１に記載の電機子コアは、複数の電磁鋼板が積層されて形成されているため、加熱後の複数の電磁鋼板同士の積層方向の隙間には、蓄熱した空気層が停滞していると考えられる。このため、この従来の電機子コアを冷却する方法のように、電機子コアの外側表面（軸方向端面および径方向外側の外周表面）のみを冷却しても、電機子コアの内部（複数の電磁鋼板同士の隙間）には、蓄熱し停滞した空気層があるため、電機子コアの内部の温度は低下しにくいと考えられる。したがって、従来の電機子の製造方法では、加熱された電機子コアを冷却するための時間が長時間化するという問題点があると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、加熱された電機子コアを冷却するための時間を、短縮することが可能な電機子の製造方法および電機子の製造装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における電機子の製造方法は、コイル部と、コイル部が配置されるスロットが設けられており、複数の電磁鋼板が積層されることにより形成された電機子コアとを備える、電機子の製造方法であって、コイル部をスロットに配置する工程と、コイル部を配置する工程の後、電機子コアを加熱する工程と、電機子コアを加熱する工程の後、電機子コアのヨーク部の外周表面に隣接する気体注入治具を介して、複数の電磁鋼板同士の積層方向の隙間に、加熱された電機子コアの温度よりも低い温度を有する気体を径方向から注入することにより、電機子コアを冷却する工程とを備える。

この発明の第１の局面による電機子の製造方法では、上記のように、複数の電磁鋼板同士の積層方向の隙間に、加熱された電機子コアの温度よりも低い温度を有する気体を径方向から注入することにより、電機子コアを冷却する。これにより、電機子コアの外側表面に風を当てることにより電機子コアを冷却する場合と異なり、隙間に蓄熱し停滞した空気層の空気と、隙間に注入された比較的温度が低い気体とを入れ換えることができる。この結果、複数の電磁鋼板の積層方向の隙間の温度を迅速に低下させることができるので、加熱された電機子コアを冷却するための時間を短縮することができる。また、冷却するための時間を短縮することができる分、複数の電機子を連続的に製造する場合には、複数の電機子コアのうちの電機子コアを冷却する工程が実施されている電機子コアの数を削減することができる。これにより、複数の電機子コアを冷却するための設備を小型化することができる。

この発明の第２の局面における電機子の製造装置は、コイル部と、コイル部が配置されるスロットが設けられており、複数の電磁鋼板が積層されることにより形成された電機子コアとを備える、電機子の製造装置であって、スロットにコイル部が配置された状態の電機子コアを加熱する加熱部と、電機子コアのヨーク部の外周表面に隣接し、複数の電磁鋼板同士の積層方向の隙間に、加熱された電機子コアの温度よりも低い温度を有する気体を径方向から注入することにより、電機子コアを冷却する冷却部とを備える。

この発明の第２の局面による電機子の製造装置では、上記のように構成することにより、第１の局面による電機子の製造方法と同様に、加熱された電機子コアを冷却するための時間を短縮することが可能な電機子の製造装置を提供することができる。

本発明によれば、上記のように、加熱された電機子コアを冷却するための時間を短縮することができる。

第１実施形態によるステータ（回転電機）の構成を示す平面図である。 第１実施形態によるステータの径方向に沿った断面図である。 第１実施形態による積層された複数の電磁鋼板の構成を示す模式図である。 第１実施形態によるスロットの構成を示す断面図である。 第１実施形態によるコイルの構成を示す模式図である。 第１実施形態によるステータの製造装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態による加熱装置の構成を示す模式図である。 第１実施形態による滴下装置の構成を示す模式図である。 第１実施形態による気体注入治具の構成を示す断面図である。 第１実施形態による加圧された気体が隙間に注入される様子を説明するための図である。 第１実施形態による気体注入治具の構成を示す斜視図である。 第１実施形態によるシール部の構成を示す断面図である。 第１実施形態による送風装置の構成を示す図である。 第１実施形態によるステータの製造工程を示すフロー図である。 第２実施形態によるステータの製造装置（気体注入治具）の構成を示す斜視図である。 第２実施形態による気体注入治具の構成を示す断面図である。 第１および第２実施形態の第１変形例による気体注入治具の構成を示す断面図である。 第１および第２実施形態の第２変形例による気体注入治具の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態の構成］
（ステータの構造）
図１～図５を参照して、第１実施形態によるステータ１００の構造について説明する。なお、ステータ１００は、特許請求の範囲の「電機子」の一例である。

本願明細書では、「軸方向」および「積層方向」とは、ステータ１００の中心軸線Ｃ（Ｚ方向）に沿った方向（図１参照）を意味する。また、「周方向」とは、ステータ１００の周方向（Ａ方向）を意味する。また、「径方向内側」とは、ステータ１００の中心に向かう方向（矢印Ｂ１方向）を意味する。また、「径方向外側」とは、ステータ１００の外に向かう方向（矢印Ｂ２方向）を意味する。

図１および図２に示すように、ステータ１００は、ステータコア１０と、コイル部２０と、熱硬化性部材３０とを備える。たとえば、ステータ１００は、径方向内側に配置されるロータ１０１とともに、回転電機１０２の一部を構成する。回転電機は、モータ、ジェネレータ、または、モータ兼ジェネレータとして構成されている。なお、ステータコア１０は、特許請求の範囲の「電機子コア」の一例である。

（ステータコアの構成）
図３に示すように、ステータコア１０は、複数の電磁鋼板１１が、軸方向に積層されることにより形成されている。複数の電磁鋼板１１は、たとえば、カシメ加工および溶接の少なくとも一方により互いに固定されている。また、複数の電磁鋼板１１の積層方向の隙間には、空気層１１ａが形成されている。また、電磁鋼板１１の軸方向の厚みｔ１は、空気層１１ａの軸方向の厚みｔ２よりも大きい。厚みｔ１は、たとえば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、厚みｔ２は、たとえば、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ未満である。また、ステータコア１０の軸方向の長さ（Ｚ１方向側の端面１０ａと、Ｚ２方向側の端面１０ｂとの距離）は、Ｌ１である。なお、図３では、説明のために、厚みｔ１をおよび厚みｔ２を他の寸法に対して大きく、かつ、積層される電磁鋼板１１の枚数を少なく記載している。

図１に示すように、ステータコア１０は、円環状のバックヨーク部１２と、バックヨーク部１２から径方向内側に向かって延びる複数のティース部１３とを含む。また、バックヨーク部１２の外周表面１２ｂから径方向外側に突出する複数（たとえば、３つ）の耳部１２ｃが設けられている。また、図４に示すように、ステータコア１０には、コイル部２０が配置された複数のスロット１４が設けられている。スロット１４は、たとえば、軸方向の両側および径方向内側に開口している。また、スロット１４は、バックヨーク部１２の径方向内側の壁部１２ａと、周方向に隣り合うティース部１３の周方向に対向する側面１３ａとにより形成されている。また、スロット１４には、ステータコア１０とコイル部２０とを絶縁するための絶縁部材１５が配置されている。絶縁部材１５は、たとえば、シート状の絶縁紙として構成されている。なお、バックヨーク部１２は、特許請求の範囲の「ヨーク部」の一例である。

（コイルの構成）
図５に示すように、ステータ１００は、複数のコイル部２０を備える。なお、図５は、複数のコイル部２０の一例を示しており、コイル部２０の構成は、図示の例に限られない。コイル部２０は、たとえば、平角導線２１（図４参照）により形成されている。また、コイル部２０は、軸方向に延びる直線状の複数の脚部２２と、互いに異なるスロット１４に配置される複数の脚部２２同士を接続する渡り部２３とを含む。渡り部２３は、ステータコア１０よりも軸方向外側に配置されている。そして、コイル部２０は、脚部２２同士、または、渡り部２３同士、または、脚部２２と渡り部２３とが接合されることにより、電気的に接続されている。

（熱硬化性部材の構成）
熱硬化性部材３０（図２参照）は、たとえば、常温Ｔ１（たとえば、日本工業規格に定められる常温）よりも高い温度である硬化温度Ｔ２以上に加熱された場合に、液体から固体に硬化する性質を有する。また、熱硬化性部材３０は、一旦、硬化された後は、硬化された状態を維持する性質を有する材料により構成されている。また、熱硬化性部材３０は、絶縁性を有する材料により構成されている。たとえば、熱硬化性部材３０は、ワニスである。また、熱硬化性部材３０は、たとえば、コイル部２０の渡り部２３同士または脚部同士２２の隙間、および、コイル部２０とステータコア１０との隙間に配置されている。

［第１実施形態によるステータの製造装置］
次に、図６～図１３を参照して、ステータ１００の製造装置２００の構成について説明する。

図６に示すように、第１実施形態による製造装置２００は、加熱装置２１０と、滴下装置２２０と、検査装置２３０と、冷却装置２４０とを含む。

加熱装置２１０は、スロット１４にコイル部２０が配置された状態のステータコア１０を加熱するように構成されている。具体的には、図７に示すように、加熱装置２１０は、熱風発生装置またはヒーターが設けられた加熱炉として構成されている。そして、加熱装置２１０は、コイル部２０が配置されたステータコア１０を収納可能に構成されている。そして、加熱装置２１０は、ステータコア１０を収納した状態で、ステータコア１０およびコイル部２０を加熱するように構成されている。

図８に示すように、滴下装置２２０は、ステータコア１０に液状の熱硬化性部材３０を滴下するように構成されている。たとえば、滴下装置２２０は、ステータコア１０よりも軸方向の一方側から、液状の熱硬化性部材３０を滴下することにより、コイル部２０同士の隙間、および、ステータコア１０とコイル部２０との隙間の少なくとも一部に、液状の熱硬化性部材３０を浸透させるように構成されている。

検査装置２３０（図６参照）は、たとえば、後述する予備加熱工程の前、および、冷却工程の後に、ステータ１００の重量を測定するように構成されている。すなわち、検査装置２３０は、重量計として構成されている。

冷却装置２４０は、板間冷却装置２５０と、送風装置２６０とを含む。板間冷却装置２５０は、複数の電磁鋼板１１同士の積層方向の隙間（空気層１１ａ）に、加熱されたステータコア１０の温度Ｔ３（硬化温度Ｔ２以下で常温Ｔ１よりも高い温度）よりも低い温度Ｔ４を有する気体Ｇを径方向から注入することにより、ステータコア１０を冷却するように構成されている。

図９に示すように、板間冷却装置２５０は、加圧気体発生装置２５１と、気体注入治具２５２とを含む。加圧気体発生装置２５１は、たとえば、エアーコンプレッサーを含む。すなわち、加圧気体発生装置２５１は、雰囲気ガス（空気）を吸入するとともに、加圧（圧縮）した気体Ｇを複数のノズル２５１ａから放出するように構成されている。たとえば、加圧気体発生装置２５１は、気体Ｇが大気圧よりも高い圧力を有するように、気体Ｇを加圧するように構成されている。好ましくは、加圧気体発生装置２５１は、０．３ＭＰａ以上の圧力（たとえば、０．３５ＭＰａ）に気体Ｇを加圧するように構成されている。

気体注入治具２５２は、加圧気体発生装置２５１により加圧された気体Ｇを、図１０に示すように、電磁鋼板１１同士の隙間（空気層１１ａ）に径方向外側から注入することにより、ステータコア１０を冷却するための治具である。具体的には、気体注入治具２５２は、ステータコア１０のバックヨーク部１２に隣接する位置において、加圧された気体Ｇが加圧気体発生装置２５１のノズル２５１ａから導入されることにより、気圧が外部よりも高い内部空間Ｓ（密閉空間）を形成するように構成されている。

図１１に示すように、気体注入治具２５２は、バックヨーク部１２の径方向外側の少なくとも一部を覆うケース部２５３と、内部空間Ｓからの気体Ｇの漏れを封止するためのシール部２５４とを含む。また、気体注入治具２５２は、等角度間隔でバックヨーク部１２よりも径方向外側に複数（たとえば、３つ）配置されている。たとえば、複数の気体注入治具２５２は、ステータコア１０の耳部１２ｃの周方向の間に、それぞれ配置されている。なお、図１１では、説明のために、コイル部２０の渡り部２３の図示を省略している。

図１２に示すように、ケース部２５３は、軸方向に見た断面が径方向内側に開口する略Ｕ字状に形成されている。また、図９に示すように、ケース部２５３には、ノズル２５１ａが取り付けられる取り付け部２５３ａが設けられている。周方向に見た断面が径方向内側に開口する略Ｕ字状に形成されている。

シール部２５４は、耐熱性（加熱されたステータコア１０に耐えることが可能な性質）を有するとともに、柔軟性およびシール性（気密性）を有する材料により構成されている。たとえば、シール部２５４は、シリコンまたはテフロン（登録商標）等の材料により構成されている。

そして、シール部２５４は、ケース部２５３の径方向内側に配置されており、ケース部２５３に形成された内部空間Ｓからの気体Ｇの漏れを封止するように構成されている。また、シール部２５４には、内部空間Ｓとステータコア１０とを接続する開口部２５４ａが設けられている。そして、板間冷却装置２５０は、図１０に示すように、開口部２５４ａを介して、電磁鋼板１１の隙間（空気層１１ａ）に加圧された気体Ｇを注入するように構成されている。

開口部２５４ａは、たとえば、シール部２５４の周方向の中心、および、軸方向の中心を含む位置に設けられている。そして、シール部２５４は、開口部２５４ａから周方向端部２５４ｂまでの周方向の長さＬ１１および開口部２５４ａから周方向端部２５４ｃまでの周方向の長さＬ１２が、それぞれ、バックヨーク部１２の径方向の長さＬ２の２分の１よりも大きく構成されている。好ましくは、シール部２５４の長さＬ１１およびＬ１２は、それぞれ、バックヨーク部１２の長さＬ２よりも大きい。また、シール部２５４の周方向の全体長さ（長さＬ１１と長さＬ１２とを合わせた長さ）は、シール部２５４の軸方向の長さＬ１３（図９参照）よりも大きい。

図１３に示すように、送風装置２６０は、たとえば、送風ファン２６１と、送風ケース部２６２とを含む。そして、送風ケース部２６２は、気体注入治具２５２が取り付けられた状態のステータコア１０を収容可能に構成されている。そして、送風ファン２６１は、送風ケース部２６２において、ステータコア１０よりも下方に配置され、加熱されたステータコア１０の温度Ｔ３よりも低い温度Ｔ５を有する風Ｗをステータコア１０に向かって発生させるように構成されている。

［第１実施形態によるステータの製造方法］
次に、ステータ１００の製造方法について説明する。図１４には、ステータ１００の各製造工程を示すフローチャートが示されている。

（絶縁部材を配置する工程）
まず、ステップＳ１において、図４に示すように、ステータコア１０の各スロット１４に、絶縁部材１５が配置される。

（コイル部をスロットに配置する工程）
ステップＳ２において、ステータコア１０の各スロット１４に、コイル部２０が配置される。たとえば、コイル部２０を構成するセグメント導体が、各スロット１４に軸方向または径方向に移動されることにより、セグメント導体が、各スロット１４に配置される。その後、図５に示すように、セグメント導体同士が接合されて、ステータコア１０にコイル部２０が配置された状態になる。

（第１の検査工程）
ステップＳ３において、コイル部２０および絶縁部材１５が配置されたステータコア１０の検査（第１の検査）が行われる。たとえば、検査装置２３０により、熱硬化性部材３０が設けられる前のステータコア１０の重量が計測される。

（予備加熱工程）
ステップＳ４において、ステータコア１０が予備加熱される。たとえば、図７に示すように、ステータコア１０が加熱装置２１０により常温Ｔ１以上に加熱される。ここで、予備加熱とは、熱硬化性部材３０が設けられる前にステータコア１０が加熱されることを意味する。

（熱硬化性部材をステータコアに配置する工程）
ステップＳ５において、熱硬化性部材３０がステータコア１０に配置される。具体的には、図８に示すように、滴下装置２２０により、ステータコア１０よりも軸方向の一方側から、液状の熱硬化性部材３０が滴下されることによって、コイル部２０同士の隙間、および、ステータコア１０とコイル部２０との隙間の少なくとも一部に、液状の熱硬化性部材３０が浸透される。

（ステータコアを加熱する工程）
ステップＳ６において、熱硬化性部材３０が設けられたステータコア１０が加熱（本加熱）される。たとえば、図７に示すように、ステータコア１０が加熱装置２１０により硬化温度Ｔ２以上に加熱される。これにより、ステータコア１０およびコイル部２０に設けられた熱硬化性部材３０が硬化し、熱硬化性部材３０がステータコア１０およびコイル部２０に固定される。

（気体注入治具を配置する工程）
ステップＳ７において、図１１に示すように、複数の気体注入治具２５２が等角度間隔（たとえば、１２０度間隔）でバックヨーク部１２よりも径方向外側に配置される。具体的には、図９に示すように、加圧気体発生装置２５１により加圧された気体Ｇを導入するノズル２５１ａが取り付けられたケース部２５３と、バックヨーク部１２の外周表面１２ｂとの径方向の間に、シール部２５４が配置されるように、複数の気体注入治具２５２がバックヨーク部１２の外周表面１２ｂに当接するように配置される。これにより、気体注入治具２５２内に内部空間Ｓが形成される。

また、図１２に示すように、径方向に見て、シール部２５４の開口部２５４ａがスロット１４にオーバーラップする周方向の位置に配置されるように、複数の気体注入治具２５２が配置される。

（ステータコアを冷却する工程）
ステップＳ８において、図１３に示すように、ステータコア１０が冷却される。まず、気体注入治具２５２が配置された（取り付けられた）ステータコア１０が送風ケース部２６２に配置される。

第１実施形態では、複数の電磁鋼板１１同士の積層方向の隙間の空気層１１ａ（図１０参照）に、加熱されたステータコア１０の温度Ｔ３よりも低い温度Ｔ４を有し、加圧された気体Ｇを径方向から注入することにより、ステータコア１０が冷却される。すなわち、バックヨーク部１２の外周表面１２ｂに隣接する位置において、加圧された気体Ｇがケース部２５３内に導入されることにより、気圧が外部よりも高い内部空間Ｓを形成する気体注入治具２５２を介して、空気層１１ａに気体Ｇが注入される。

詳細には、図９に示すように、加圧気体発生装置２５１により加圧された気体Ｇがノズル２５１ａを介してケース部２５３に導入され、内部空間Ｓの気圧が高くなる。そして、シール部２５４の開口部２５４ａを介して、空気層１１ａに気体Ｇが注入される。すなわち、シール部２５４がケース部２５３とバックヨーク部１２との径方向の間に配置された状態で、かつ、開口部２５４ａがスロット１４に径方向に見てオーバーラップする位置に配置された状態（図１２参照）で、シール部２５４の開口部２５４ａを介して、気体注入治具２５２から空気層１１ａに気体Ｇが注入される。

また、開口部２５４ａから注入された気体Ｇは、バックヨーク部１２内において径方向内側および周方向両側に進入する。そして、気体Ｇが電磁鋼板１１の隙間に入ることにより、蓄熱した空気からなる空気層１１ａが複数の電磁鋼板１１の隙間から追い出され、複数の電磁鋼板１１の隙間の温度および隙間を構成する電磁鋼板１１の温度が低下する。

そして、図９に示すように、バックヨーク部１２内を径方向に亘って通過した気体Ｇは、スロット１４に放出され、絶縁部材１５またはコイル部２０と、バックヨーク部１２の壁部１２ａおよびティース部１３の側面１３ａとの間を通過する。これにより、壁部１２ａおよび側面１３ａの熱が気体Ｇにより奪われることにより、ティース部１３およびバックヨーク部１２の径方向内側の部分の温度が低下する。

そして、図１３に示すように、第１実施形態では、電磁鋼板１１の隙間の空気層１１ａに気体Ｇを注入することに加えて、送風装置２６０により、加熱されたステータコア１０の温度Ｔ３よりも低い温度Ｔ５を有する風Ｗを当てることにより、ステータコア１０が冷却される。

具体的には、ステータコア１０の下方に配置された送風ファン２６１により発生された風Ｗがステータコア１０およびコイル部２０の表面に当たることにより、ステータコア１０およびコイル部２０の表面から熱が奪われ、ステータコア１０の温度が低下する。これにより、ステータコア１０およびコイル部２０の全体の温度が、検査可能温度Ｔ６（たとえば、４０度以下）まで低下する。

（第２の検査工程）
ステップＳ９において、熱硬化性部材３０が設けられたステータコア１０の検査が行われる。たとえば、検査装置２３０により、熱硬化性部材３０が設けられたステータコア１０の重量が計測される。その後、ステータ１００が完成される。そして、ステータ１００とロータ１０１とが組み合わされることにより、回転電機１０２が完成される。

［第２実施形態］
次に、図１５および図１６を参照して、第２実施形態によるステータ１００の製造装置３００および製造方法について説明する。この第２実施形態の製造装置３００では、ステータコア１０の軸方向の端面１０ａと、気体注入治具３５２ａとの軸方向の間、および、端面１０ｂと、気体注入治具３５２ｂとの軸方向の間に、シール部３５４が設けられている。なお、上記第１実施形態と同一の構造および工程については、同じ符号（ステップ番号）を付し、その説明を省略する。

（第２実施形態によるステータの製造装置）
図１５に示すように、第２実施形態によるステータ１００の製造装置３００は、冷却装置３４０を備える。そして、冷却装置３４０は、板間冷却装置３５０を含む。板間冷却装置３５０は、軸方向に一対の気体注入治具３５２ａおよび３５２ｂを含む。図１６に示すように、一対の気体注入治具３５２ａおよび３５２ｂは、それぞれ、ステータコア１０の軸方向の端面１０ａと、気体注入治具３５２ａとの軸方向の間、および、端面１０ｂと、気体注入治具３５２ｂとの軸方向の間に、シール部３５４が設けられるように、かつ、バックヨーク部１２の外周の全周を覆うように配置される。

一対の気体注入治具３５２ａおよび３５２ｂは、組み合わされた状態で、加圧された気体Ｇが導入された内部空間Ｓを形成するように構成されている。シール部３５４は、たとえば、円環状のゴム（たとえば、Оリング）により形成されている。また、ケース部３５３ａおよびケース部３５３ｂは、軸方向に見て、円環状に形成されている。また、ケース部３５３ａおよびケース部３５３ｂは、周方向に見て、断面が略Ｌ字状に形成されている。また、ノズル２５１ａは、ケース部３５３ａに設けられた取り付け部３５３ｃに取り付けられている。なお、その他の製造装置３００の構成は、第１実施形態による製造装置２００の構成と同様である。

（第２実施形態によるステータの製造方法）
次に、第２実施形態によるステータ１００の製造方法について説明する。第２実施形態では、図１３のフロー図に示すように、ステップＳ７およびＳ８の代わりにステップＳ１０１およびＳ１０２が実行される。

〈気体注入治具を配置する工程〉
ステップＳ１０１において、一対の気体注入治具３５２ａおよび３５２ｂがステータコア１０に配置される。具体的には、図１６に示すように、軸方向に２分割された一対の気体注入治具３５２ａおよび３５２ｂのうちの少なくとも一方（たとえば、気体注入治具３５２ａのみ）が、ステータコア１０に対して軸方向に移動される。これにより、図１５に示すように、一対の気体注入治具３５２ａおよび３５２ｂがバックヨーク部１２の外周を覆うように配置され、かつ、ステータコア１０の軸方向の端面１０ａおよび１０ｂにシール部３５４がそれぞれ配置される。

〈ステータコアを冷却する工程〉
ステップＳ１０２において、一対の気体注入治具３５２ａおよび３５２ｂがバックヨーク部１２の外周を覆うように配置された状態で、かつ、ステータコア１０の軸方向の端面１０ａおよび１０ｂにシール部３５４が配置された状態で、図１６に示すように、電磁鋼板１１の隙間の空気層１１ａに気体Ｇが注入されることにより、ステータコア１０が冷却される。

詳細には、一対の気体注入治具３５２ａおよび３５２ｂにより形成される内部空間Ｓに加圧された気体Ｇが導入され、バックヨーク部１２の外周表面１２ｂの全体から、各電磁鋼板１１の隙間の空気層１１ａに気体Ｇが注入される。これにより、注入された気体Ｇは、バックヨーク部１２内において径方向内側に進入する。そして、気体Ｇが電磁鋼板１１の隙間に入ることにより、蓄熱した空気からなる空気層１１ａが複数の電磁鋼板１１の隙間から追い出され、複数の電磁鋼板１１の隙間の温度および隙間を構成する電磁鋼板１１の温度が低下する。なお、第２実施形態による製造方法は、第１実施形態による製造方法と同様である。

［上記実施形態の製造方法の効果］
上記実施形態の製造方法では、以下のような効果を得ることができる。

上記実施形態では、複数の電磁鋼板（１１）同士の積層方向の隙間（１１ａ）に、加熱された電機子コア（１０）の温度（Ｔ３）よりも低い温度（Ｔ４）を有する気体（Ｇ）を径方向から注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する。これにより、電機子コア（１０）の外側表面（１２ｂ）に風を当てることにより電機子コア（１０）を冷却する場合と異なり、隙間（１１ａ）に蓄熱し停滞した空気層（１１ａ）の空気と、隙間（１１ａ）に注入された比較的温度が低い気体（Ｇ）とを入れ換えることができる。この結果、複数の電磁鋼板（１１）の積層方向の隙間（１１ａ）の温度を迅速に低下させることができるので、加熱された電機子コア（１０）を冷却するための時間を短縮することができる。また、冷却するための時間を短縮することができる分、複数の電機子（１００）を連続的に製造する場合には、複数の電機子コア（１０）のうちの電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）が実施されている電機子コア（１０）の数を削減することができる。これにより、複数の電機子コア（１０）を冷却するための設備（２４０）を小型化することができる。

また、上記実施形態では、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）は、加圧された気体（Ｇ）を、隙間（１１ａ）に径方向から注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、加圧された気体（Ｇ）を準備することにより、電磁鋼板（１１）同士の隙間（１１ａ）に容易に気体（Ｇ）を注入することができる。

また、上記実施形態では、電機子コア（１０）は、環状のヨーク部（１２）と、ヨーク部（１２）から径方向内側に延びる複数のティース部（１３）とを含み、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）は、ヨーク部（１２）の外周表面（１２ｂ）に隣接する位置において、加圧された気体（Ｇ）が導入されることにより、気圧が外部よりも高い内部空間（Ｓ）を形成する気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）を介して、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、比較的複雑な形状を有する複数のティース部（１３）側から電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入する場合と異なり、比較的単純な形状を有するヨーク部（１２）の外周表面（１２ｂ）から電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することができる。また、上記実施形態のように、加圧した気体（Ｇ）を気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）に導入することにより、加圧された気体（Ｇ）を発生させる装置（２５１）から直接的に電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入する場合と異なり、気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）により容易に電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することができる。

また、上記実施形態では、気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）は、ヨーク部（１２）の径方向外側の少なくとも一部を覆うケース部（２５３、３５３ａ、３５３ｂ）と、内部空間（Ｓ）からの気体（Ｇ）の漏れを封止するためのシール部（２５４、３５４）とを含み、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）は、シール部（２５４、３５４）がケース部（２５３、３５３ａ、３５３ｂ）とヨーク部（１２）との径方向の間または軸方向の間に配置された状態で、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）から気体（Ｇ）が漏れ出すのをシール部（２５４、３５４）により防止することができるので、加圧された気体（Ｇ）をより効率的に電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に注入することができる。

また、上記第１実施形態では、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）は、シール部（２５４、３５４）に設けられた開口部（２５４ａ）を介して、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、一旦、電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に注入された気体（Ｇ）が、シール部（２５４、３５４）により電機子コア（１０）の径方向外側に漏れ出すのを防止することができる。この結果、注入された気体（Ｇ）が電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）を径方向に貫通するように通過させることができるので、効率的に電機子コア（１０）を冷却することができる。

また、上記第１実施形態では、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８）は、径方向に見て、開口部（２５４ａ）をスロット（１４）にオーバーラップする位置に配置した状態で、開口部（２５４ａ）を介して、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８）である。このように構成すれば、注入され、ヨーク部（１２）内を径方向に通過した気体（Ｇ）（冷気）を、スロット（１４）内において通過させることができる。この結果、気体（Ｇ）が注入された電機子コア（１０）の部分に加えて、スロット（１４）を構成するヨーク部（１２）の径方向内側の端面（１２ａ）およびティース部（１３）の周方向側面（１３ａ）を冷却することができる。

また、上記第１実施形態では、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８）は、開口部（２５４ａ）からの周方向の長さ（Ｌ１１、Ｌ１２）が、ヨーク部（１２）の径方向の長さ（Ｌ２）の２分の１よりも大きい、シール部（２５４、３５４）を有する気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）を介して、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、一旦、電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に注入された気体（Ｇ）が電機子コア（１０）の径方向外側に漏れ出すのを、比較的周方向の長さ（Ｌ１１、Ｌ１２）が大きいシール部（２５４、３５４）により効果的に防止することができる。

また、上記第１実施形態では、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）は、開口部（２５４ａ）からの周方向の長さ（Ｌ１１、Ｌ１２）が、ヨーク部（１２）の径方向の長さ（Ｌ２）よりも大きい、シール部（２５４、３５４）を有する気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）を介して、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、注入された気体（Ｇ）がヨーク部（１２）を径方向に貫通する場合の距離（ヨーク部（１２）の径方向の長さ（Ｌ２））よりも、シール部（２５４、３５４）の周方向の長さ（Ｌ１１、Ｌ１２）が大きくなるので、一旦、電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に注入された気体（Ｇ）が電機子コア（１０）から径方向外側に漏れ出すのを、より一層防止することができる。

また、上記第１実施形態では、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）は、開口部（２５４ａ）からの周方向の長さ（Ｌ１２）が軸方向の長さ（Ｌ１３）よりも大きい、シール部（２５４、３５４）を有する気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）を介して、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、一旦、電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に注入された気体（Ｇ）が周方向に移動して、電機子コア（１０）から径方向外側に漏れ出すのを、比較的周方向の長さ（Ｌ１１、Ｌ１２）が大きいシール部（２５４、３５４）により、より効果的に防止することができる。

また、上記第１実施形態では、電機子コア（１０）を加熱する工程（Ｓ６）の後で、かつ、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８）に先立って、複数の気体注入治具（２５２）を等角度間隔でヨーク部（１２）よりも径方向外側に配置する工程（Ｓ７）をさらに備える。このように構成すれば、複数の気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）を用いて、電機子コア（１０）における複数の箇所を一斉に冷却することができるので、より一層冷却時間を短縮することができる。

また、上記第２実施形態では、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ１０２）は、気体注入治具（３５２ａ、３５２ｂ）がヨーク部（１２）の外周を覆うように配置された状態で、かつ、電機子コア（１０）の軸方向端面（１０ａ、１０ｂ）にシール部（３５４）が配置された状態で、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ１０２）である。このように構成すれば、ヨーク部（１２）の外周の全体から電磁鋼板（１１）の各隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することができるので、環状の電機子コア（１０）を略均一に冷却することができる。この結果、電機子コア（１０）のうちの温度が低下するのが比較的遅い部分が生じるのを防止することができるので、電機子コア（１０）の冷却時間を、より効果的に短縮することができる。

また、上記第２実施形態では、電機子コア（１０）を加熱する工程（Ｓ６）の後で、かつ、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ１０２）に先立って、軸方向に２分割された一対の気体注入治具（３５２ａ、３５２ｂ）のうちの少なくとも一方が、軸方向に移動されることにより、一対の気体注入治具（３５２ａ、３５２ｂ）がヨーク部（１２）の外周を覆うように配置され、かつ、電機子コア（１０）の軸方向端面（１０ａ、１０ｂ）にシール部（３５４）が配置されるように、一対の気体注入治具（３５２ａ、３５２ｂ）を電機子コア（１０）に配置する工程（Ｓ１０１）をさらに備える。ここで、気体注入治具（３５２ａ、３５２ｂ）のケース部（３５３ａ、３５３ｂ）とヨーク部（１２）（軸方向端面（１０ａ、１０ｂ））との軸方向の間にシール部（３５４）を配置する際に、気体注入治具（３５２ａ、３５２ｂ）のケース部（３５３ａ、３５３ｂ）を径方向に移動させた場合、ケース部（３５３ａ、３５３ｂ）とシール部（３５４）とが機械的に干渉して、シール部（３５４）の径方向の配置位置がずれてしまうことが考えられる。これに対して、上記実施形態のように、軸方向に２分割された一対の気体注入治具（３５２ａ、３５２ｂ）のうちの少なくとも一方を、軸方向に移動すれば、気体注入治具（３５２ａ、３５２ｂ）のケース部（３５３ａ、３５３ｂ）とヨーク部（１２）（軸方向端面（１０ａ、１０ｂ））との軸方向に間にシール部（２５４、３５４）を配置する際に、シール部（３５４）が径方向にずれてしまうことを防止することができる。この結果、ケース部（３５３ａ、３５３ｂ）とヨーク部（１２）（軸方向端面（１０ａ、１０ｂ））との軸方向に間にシール部（３５４）を配置する場合でも、適切にシール部（３５４）を配置することができる。

また、上記実施形態では、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）は、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することに加えて、送風装置（２６０）により、加熱された電機子コア（１０）の温度（Ｔ３）よりも低い温度（Ｔ５）を有する風（Ｗ）を当てることにより、電機子コア（１０）を冷却する工程（Ｓ８、Ｓ１０２）である。このように構成すれば、隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入することに加えて、送風装置（２６０）により電機子コア（１０）を冷却することができるので、さらに電機子コア（１０）を冷却するための時間を短縮することができる。

［上記実施形態の構造の効果］
上記実施形態の製造方法では、以下のような効果を得ることができる。

上記実施形態では、加熱された電機子コア（１０）を冷却するための時間を短縮することが可能な電機子（１００）の製造装置（２００、３００）を提供することができる。

また、上記実施形態では、冷却部（２４０）は、電機子コア（１０）の環状のヨーク部（１２）に隣接する位置において、加圧された気体（Ｇ）が導入されることにより、気圧が外部よりも高い内部空間（Ｓ）を形成する気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）を含む。このように構成すれば、圧された気体（Ｇ）を発生させる装置（２５１）から直接的に電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に気体（Ｇ）を注入する場合と異なり、気体注入治具（２５２、３５２ａ、３５２ｂ）により容易に電磁鋼板（１１）の隙間（１１ａ）に気体を注入することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

（第１変形例）
たとえば、上記実施形態では、加圧気体発生装置のノズルを、気体注入治具の軸方向の端部の取り付け部に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１７に示す第１変形例による気体注入治具４５２のように、ノズル２５１ａが取り付けられる取り付け部４５３ａは、気体注入治具４５２の径方向の端部（壁部）に設けられていてもよい。

（第２変形例）
また、第２実施形態では、一対の気体注入治具をそれぞれ、周方向に見て略Ｌ字状に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１８に示す第２変形例による気体注入治具５５２ａおよび５５２ｂのように、気体注入治具５５２ａを周方向に見て、略Ｓ字状に形成するとともに、気体注入治具５５２ａを周方向に見て、略Ｉ字状に形成してもよい。この場合、気体注入治具５５２ａは、たとえば、円盤状に形成される。

（その他の変形例）
また、上記実施形態では、ステータおよびステータの製造方法に、本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータおよびロータの製造方法に、本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、コイル部を複数の平角導線を接合することにより、形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、平角導線を複数回巻回することにより、コイル部を形成してもよい。

また、上記実施形態では、加圧された気体を、複数の電磁鋼板の隙間に注入する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の電磁鋼板の隙間を減圧することにより、気体を、複数の電磁鋼板の隙間に注入してもよい。

また、上記実施形態では、気体を、径方向外側から複数の電磁鋼板の隙間に注入する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、気体を、径方向内側から複数の電磁鋼板の隙間に注入してもよい。

また、上記第１実施形態では、径方向に見て、開口部をスロットにオーバーラップする位置に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、径方向に見て、開口部をティースにオーバーラップする位置に配置してもよい。

また、上記実施形態では、複数の電磁鋼板の隙間に気体を注入することに加えて、送風装置により、加熱された電機子コアの温度よりも低い温度を有する風を当てる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、送風装置を設けないで、複数の電磁鋼板の隙間に気体を注入することのみにより、ステータコアを冷却してもよい。

また、上記第２実施形態では、一対の気体注入治具をステータコアに配置する際に、一対の気体注入治具の一方のみをステータコアに対して軸方向に移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、一対の気体注入治具の両方をステータコアに対して軸方向に移動させてもよい。

１０ ステータコア（電機子コア） １１ 電磁鋼板
１１ａ 空気層（隙間） １２ バックヨーク部（ヨーク部）
１２ｂ 外周表面 １４ スロット
２０ コイル部 １００ ステータ
２００、３００ 製造装置 ２１０ 加熱装置（加熱部）
２４０、３４０ 冷却装置（冷却部）
２５２、３５２ａ、３５２ｂ、４５２、５５２ａ、５５２ｂ 気体注入治具
２５３、３５３ａ、３５３ｂ ケース部
２５４、３５４ シール部
２５４ａ 開口部 ２６０ 送風装置

Claims (15)

1. コイル部と、前記コイル部が配置されるスロットが設けられており、複数の電磁鋼板が積層されることにより形成された電機子コアとを備える、電機子の製造方法であって、
   前記コイル部を前記スロットに配置する工程と、
   前記コイル部を配置する工程の後、前記電機子コアを加熱する工程と、
   前記電機子コアを加熱する工程の後、前記電機子コアのヨーク部の外周表面に隣接する気体注入治具を介して、前記複数の電磁鋼板同士の積層方向の隙間に、加熱された前記電機子コアの温度よりも低い温度を有する気体を径方向から注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程とを備える、電機子の製造方法。
2. 前記電機子コアを冷却する工程は、加圧された前記気体を、前記隙間に径方向から注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項１に記載の電機子の製造方法。
3. 前記電機子コアは、環状の前記ヨーク部と、前記ヨーク部から径方向内側に延びる複数のティース部とを含み、
   前記電機子コアを冷却する工程は、前記ヨーク部の外周表面に隣接する位置において、前記加圧された気体が導入されることにより、気圧が外部よりも高い内部空間を形成する前記気体注入治具を介して、前記隙間に前記気体を注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項２に記載の電機子の製造方法。
4. 前記気体注入治具は、前記ヨーク部の径方向外側の少なくとも一部を覆うケース部と、前記内部空間からの前記気体の漏れを封止するためのシール部とを含み、
   前記電機子コアを冷却する工程は、前記シール部が前記ケース部と前記ヨーク部との径方向の間または軸方向の間に配置された状態で、前記隙間に前記気体を注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項３に記載の電機子の製造方法。
5. 前記電機子コアを冷却する工程は、前記シール部に設けられた開口部を介して、前記隙間に前記気体を注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項４に記載の電機子の製造方法。
6. 前記電機子コアを冷却する工程は、径方向に見て、前記開口部を前記スロットにオーバーラップする位置に配置した状態で、前記開口部を介して、前記隙間に前記気体を注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項５に記載の電機子の製造方法。
7. 前記電機子コアを冷却する工程は、前記開口部からの周方向の長さが、前記ヨーク部の径方向の長さの２分の１よりも大きい、前記シール部を有する前記気体注入治具を介して、前記隙間に前記気体を注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項５または６に記載の電機子の製造方法。
8. 前記電機子コアを冷却する工程は、前記開口部からの周方向の長さが、前記ヨーク部の径方向の長さよりも大きい、前記シール部を有する前記気体注入治具を介して、前記隙間に前記気体を注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項７に記載の電機子の製造方法。
9. 前記電機子コアを冷却する工程は、前記開口部からの周方向の長さが軸方向の長さよりも大きい、前記シール部を有する前記気体注入治具を介して、前記隙間に前記気体を注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項５～８のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
10. 前記電機子コアを加熱する工程の後で、かつ、前記電機子コアを冷却する工程に先立って、複数の前記気体注入治具を等角度間隔で前記ヨーク部よりも径方向外側に配置する工程をさらに備える、請求項４～９のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
11. 前記電機子コアを冷却する工程は、前記気体注入治具が前記ヨーク部の外周を覆うように配置された状態で、かつ、前記電機子コアの軸方向端面に前記シール部が配置された状態で、前記隙間に前記気体を注入することにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項４に記載の電機子の製造方法。
12. 前記電機子コアを加熱する工程の後で、かつ、前記電機子コアを冷却する工程に先立って、軸方向に２分割された一対の前記気体注入治具のうちの少なくとも一方が、軸方向に移動されることにより、前記一対の気体注入治具が前記ヨーク部の外周を覆うように配置され、かつ、前記電機子コアの軸方向端面に前記シール部が配置されるように、前記一対の気体注入治具を前記電機子コアに配置する工程をさらに備える、請求項１１に記載の電機子の製造方法。
13. 前記電機子コアを冷却する工程は、前記隙間に前記気体を注入することに加えて、送風装置により、前記加熱された電機子コアの温度よりも低い温度を有する風を当てることにより、前記電機子コアを冷却する工程である、請求項１～１２のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
14. コイル部と、前記コイル部が配置されるスロットが設けられており、複数の電磁鋼板が積層されることにより形成された電機子コアとを備える、電機子の製造装置であって、
    前記スロットに前記コイル部が配置された状態の前記電機子コアを加熱する加熱部と、
    前記電機子コアのヨーク部の外周表面に隣接し、前記複数の電磁鋼板同士の積層方向の隙間に、加熱された前記電機子コアの温度よりも低い温度を有する気体を径方向から注入することにより、前記電機子コアを冷却する冷却部とを備える、電機子の製造装置。
15. 前記冷却部は、前記電機子コアの環状のヨーク部に隣接する位置において、加圧された前記気体が導入されることにより、気圧が外部よりも高い内部空間を形成する気体注入治具を含む、請求項１４に記載の電機子の製造装置。

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