WO2019220635A1 - 固定子、回転電機及び固定子の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a stator, a rotating electrical machine, and a stator manufacturing method in which a winding body is wound around a laminated iron core and connected.
- the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a stator having a high connection reliability between a connection terminal and a winding body and a short cycle time of an operation for wiring the winding body. To do.
- the present invention provides a winding body that has a laminated iron core in which magnetic steel sheets are laminated, a core wire, and an insulating coating that covers the core wire, and is wound around a tooth portion of the laminated core. And an insulating resin member that insulates the winding body and the tooth portion, and a connection terminal that is installed on the insulating resin member and has an end portion of the winding body entangled.
- the part of the winding body entwined with the connection terminal is covered with an insulating coating on the side facing the laminated core, and the core wire is exposed on the side opposite to the side facing the laminated core.
- the core wire exposed on the opposite side to the side facing the laminated iron core and the connection terminal are connected.
- the stator according to the present invention has an effect that the connection between the connection terminal and the winding body is highly reliable and the cycle time of the work for wiring the winding body is short.
- FIG. 1 Sectional drawing of the two stator pieces which the stator which concerns on Embodiment 1 adjoins. Sectional drawing which shows the state which attached the connection board to the stator piece of the stator which concerns on Embodiment 1.
- FIG. 1 The flowchart which shows the manufacturing method of the stator which concerns on Embodiment 1.
- FIG. 1 The figure which shows the laser apparatus which removes the insulation coating of the winding body of the stator which concerns on Embodiment 1
- the stator piece 11 includes a laminated iron core 2, an insulating resin member 4, a winding body 8 wound around the insulating resin member 4, a connection terminal 5 in which the winding body 8 is entangled, and a winding body 8 and a connection terminal. 5 and a solder 340 that obtains electrical connection with the electrical conductor 5.
- the connection terminals 5 of the stator pieces 11 are connected to each other.
- connection terminal 5 is formed of a conductive material such as copper.
- the cross section of the connection terminal 5 has a rectangular shape that can easily wind the winding body 8, but the cross section of the connection terminal 5 is not limited to a specific shape.
- a concave slot 6 is formed on both sides of the laminated iron core 2 by the back yoke portion 12, the tooth portion 13, and the protruding portion 14.
- the end portions of the jaw portions 121 on both sides of the back yoke portion 12 have abutment portions 15, and the abutment portions 15 come into contact with each other when the plurality of stator pieces 11 are arranged in an annular shape.
- the magnetic path is formed.
- a copper wire provided with an insulating coating 83 is used as the winding body 8.
- the insulating coating 83 include, but are not limited to, polyurethane, polyimide, polyester, and polyamideimide. The insulating coating 83 cannot be completely removed at the soldering temperature, or it takes time to remove it.
- the winding start end portion 81 of the winding body 8 is entangled with the connection terminal 5 of the one stator piece 11, and after being wound around the winding frame portion 18 through the one winding body introduction portion 41, It passes through the other winding body introduction part 41, passes through one winding body introduction part 41 of the adjacent stator piece 11, and is wound around the winding frame part 18.
- the winding end portion 82 of the winding body 8 is entangled with the connection terminal 5 through the other winding body introduction portion 41.
- the winding body 8 is wound around the connection terminal 5 once.
- the number of windings at the winding start end 81 and the winding end end 82 when the winding body 8 is wound around the connection terminal 5 is not limited to one.
- connection terminal 5 is provided in one stator piece 11, and the case where the winding body 8 is wound continuously over two adjacent stator pieces 11 has been described. Arrangement and connection of the winding body 8 when there are two connection terminals 5 in the piece 11 and the winding start end portion 81 and the winding end end portion 82 of the winding body 8 are entangled with different connection terminals 5. Regardless of the number of terminals 5, a configuration different from the example can be applied.
- FIG. 11 is a flowchart showing a method for manufacturing the stator according to the first embodiment.
- step S ⁇ b> 1 the insulating resin member 4 that insulates the laminated core 2 formed by laminating magnetic steel plates and the winding body 8 is disposed in the laminated core 2.
- a laminated steel core 2 is manufactured by punching a magnetic steel sheet using a mold and laminating a plurality of punched magnetic steel plates.
- the laminated core 2 is inserted into a molding die, and the insulating resin member 4 is integrally formed with the laminated core 2 by injection molding.
- the above-described winding frame portion 18, the winding body introduction portion 41, the connection terminal holding portion 42 that holds the connection terminal 5, and the like are formed. Thereafter, the connection terminal 5 is inserted into the connection terminal holding part 42.
- the winding body 8 is arranged along the surface of the insulating resin member 4 on the outer diameter side of the stator 10 through the other winding body introduction portion 41 and wound around the winding body introduction portion 41 of the adjacent stator piece 11.
- the line 8 is arranged. After winding the winding body 8 around the teeth portion 13 a set number of times, the winding end 8 of the winding body 8 is passed through the winding body introduction portion 41 and tied to the connection terminal 5, and then the unnecessary winding body 8 is wound. Disconnect.
- the frame may be press-fitted into the stator piece 11, or the stator pieces 11 arranged in an annular shape are integrally molded with resin. And may be fixed.
- the insulation coating 83 of the winding body 8 has a side opposite to the side facing the laminated core 2 at the portion tangled around the connection terminal 5 as shown in FIG. Removed.
- a protective plate is disposed to provide the insulation coating. It is preferable to shield the laser beam 51 from hitting a portion where 83 is not removed.
- step S5 the core wire 84 exposed by peeling off the insulation coating 83 and the connection terminal 5 are connected.
- FIG. 15 is a diagram illustrating an appearance of a soldering apparatus that solders the connection terminals of the stator and the winding body according to the first embodiment.
- the solder 340 supplied by the solder supply device 60 is melted by being applied to the soldering iron 61, soldering is performed from the side where the insulating coating 83 is peeled off, and the winding body 8 and the connection terminals 5 are covered with the solder 340.
- connection terminals 5 of the stator piece 11 are connected.
- the distal end portion of the connection terminal 5 is inserted into a hole 19a provided in the connection plate 19 provided with a connection pattern leading to the power supply cable.
- the connection terminals 5 and the connection plate 19 are soldered to connect the connection terminals 5 to each other.
- the lead wire can be soldered to the connection terminal 5 for connection.
- the side of the winding body 8 facing the laminated core 2 is covered with an insulating coating 83, and the side opposite to the side facing the laminated core 2 is exposed without the core wire 84 being covered with the insulating coating 83.
- the core wire 84 and the connection terminal 5 exposed on the opposite side to the side facing the laminated core 2 are connected.
- the stator 10 according to the first embodiment since the insulating coating 83 on the opposite side to the side facing the laminated iron core 2 is removed in the entire portion entangled with the connection terminal 5, the winding body 8 is connected to the connection terminal 5 with respect to the connection terminal 5. Even when the number of times of winding is 1 time, the area for obtaining electrical conduction can be secured.
- the insulating coating 83 of the winding bodies 8 of all the stator pieces 11 arranged in an annular shape can be peeled from the lamination direction of the laminated core 2, the stator 10 with respect to the laser device 50. There is no need to change the posture, and the cycle time is short. Moreover, since the part from which the insulation coating 83 is peeled surrounds the connection terminal 5, the winding body 8 and the connection terminal 5 are firmly fixed.
- the winding end 108 is wound around the connection terminal 105 to form a coil.
- the insulating coating 183 is peeled off only on one side of the connection terminal 105.
- the distance between the connection terminal 105 and the portion where the insulation coating 183 is peeled and the core wire 184 is exposed is the distance between the laminated core 2 It becomes longer than the distance between the connection terminal 5 and the portion where the core wire 84 is exposed in the stator 10 according to the first embodiment where the insulating coating 83 on the opposite side and the opposite side is peeled off. Therefore, the stator 110 from which the insulation coating 183 on the opposite side to the connection terminal 105 is peeled is fixed to the winding body 108 and the connection terminal 105 in comparison with the stator 10 according to the first embodiment. And the electrical resistance also increases.
- the stator 10 according to the first embodiment has a fixed strength between the winding body 8 and the connection terminal 5 rather than the stator 110 from which the insulating coating 183 on the opposite side to the connection terminal 105 is peeled off. And the efficiency of the motor using the stator 10 can be increased. Therefore, the solder 340 that connects the winding body 8 and the connection terminal 5 due to vibration generated during the operation of the motor is difficult to peel off.
- the copper used for the material of the core wire 84 of the winding body 8 contracts more than the solder 340, so that tension may be applied to the soldered portion between the winding body 8 and the connection terminal 5.
- the cold region here refers to an environment at a temperature lower than the environment in which the winding body 8 and the connection terminal 5 are soldered. Since the rotating electrical machine using the stator 10 generates heat during use, when it is used intermittently in a cold region, stress is repeatedly applied to the solder 340 due to the expansion and contraction of the core wire 84, and the winding body 8 and the connection terminal 5 are connected. The solder 340 to be connected may be peeled off and the electrical connection may be impaired. Since the stator 10 according to the first embodiment can firmly fix the winding body 8 and the connection terminal 5, the electrical connection between the winding body 8 and the connection terminal 5 even when used intermittently in a cold region. There is no risk of damaging the connection.
- stator 10 in which the frame is shrink-fitted and fixed to the divided laminated core 2 has been described.
- the stator 10 is obtained by connecting the divided laminated cores 2 to each other by welding or the like. It may be an inserted structure. Moreover, it can implement similarly also in the connection iron core with which the laminated iron cores 2 were connected by the thin connection part.
- the winding body 8 and the winding end portion 82 or the winding start end portion 81, the connection terminal 5, and the connection plate 19 are made of thermosetting resin. And may be covered. Since the resin enters the gap and hardens, heat is easily transmitted and vibration and noise are reduced. As described above, since the stator 10 according to the first embodiment can firmly fix the winding body 8 and the connection terminal 5, it is connected to the winding body 8 and the winding end portion 82 or the winding start end portion 81. When the terminal 5 and the connection plate 19 are covered with a thermosetting resin, the winding body 8 and the connection terminal 5 are peeled off by the pressure of the resin, and there is no fear that the electrical connection is impaired.
- FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view of the stator according to Embodiment 2 of the present invention.
- FIG. 17 shows a cross section corresponding to the line IX-IX of the stator 10 according to the first embodiment.
- a winding end end portion 82 of the winding body 8 is pressed toward the laminated core 2 in the lamination direction of the laminated core 2 to form a cross-section deformed portion 85.
- the winding body 8 partially overlaps in the stacking direction of the stacked iron core 2. There is a deformed part in the lower step of the spiral.
- the manufacturing process of the stator 10 according to the second embodiment includes a process of forming the winding end 8 of the winding body 8 after the winding terminal 8 is bound to the connection terminal 5 in the process of manufacturing the stator 10 according to the first embodiment. Is added.
- FIG. 18 is a diagram illustrating a process of forming the winding end of the winding body of the stator according to Embodiment 2 after tying it to the connection terminal.
- FIG. 19 is a cross-sectional view after forming the winding end portion of the stator winding body according to the second embodiment.
- winding end portion 82 has been described, but the winding start end portion 81 can also be pressed and molded toward the laminated core 2 in the lamination direction of the laminated core 2 to reduce the dimension in the lamination direction. it can.
- the variation in the dimension H in the stacking direction of the winding end portion 82 is reduced, and the insulation coating 83 can be removed in a range close to the focal position, so the removal of the insulation coating 83 is stable. You can do it.
- FIG. FIG. 20 is a front view of one tooth of the stator according to Embodiment 3 of the present invention.
- the winding end end portion 82 of the winding body 8 entangled with the connection terminal 5 is pressed from the outer peripheral side of the winding body 8 to the connection terminal 5 side, so that the winding end end portion 82 is reached. It is shape
- the indentation 86 has a shape in which the outer shape of the connection terminal 5 is transferred.
- FIG. 21 is a diagram illustrating a process of forming the winding end of the winding body of the stator according to Embodiment 3 after the winding terminal is entangled with the connection terminal.
- An indentation 86 is formed on the winding body 8 by pressing the winding end portion 82 from the outer peripheral side of the winding body 8 in the radial direction of the stator 10 with the jig 30 and molding. The dimension W in the radial direction of the winding end 82 is reduced.
- the winding start end portion 81 is also pressed by the jig 30 in the radial direction of the stator piece 11 from the outer peripheral side of the winding body 8. By forming, the radial dimension of the winding start end portion 81 can be reduced.
- the winding body 8 entangled with the connection terminal 5 comes into contact with the connection terminal 5 and the peeling position is stabilized.
- the insulation coating 83 can be removed stably.
- the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
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Abstract
固定子(10)は、磁性鋼板を積層した積層鉄心(2)と、芯線(84)と、芯線(84)を覆う絶縁被覆(83)とを有し積層鉄心(2)のティース部に巻かれる巻線体(8)と、巻線体(8)とティース部とを絶縁する絶縁樹脂部材(4)と、絶縁樹脂部材(4)に設置されて、巻線体(8)の端部が絡げられた結線端子(5)とを有し、結線端子(5)に絡げた部分の巻線体(8)は、積層鉄心(2)に対向する側は、絶縁被覆(83)で覆われており、積層鉄心(2)に対向する側と逆側は、芯線(84)が露出しており、積層鉄心(2)に対向する側と逆側で露出している芯線(84)と結線端子(5)とが結線されている。
Description
本発明は、積層鉄心に巻線体を巻き付けて結線した固定子、回転電機及び固定子の製造方法に関する。
回転電機の固定子は、打ち抜いた積層鋼板を積層して作られる積層鉄心に、絶縁樹脂部材を取り付け、絶縁樹脂部材の上から巻線体を巻いた固定子片を円環状に組み合わせ、固定子片の巻線体を結線板に電気的及び機械的に接続して作成される。以下、電気的及び機械的に接続することを結線するという。電流が流れる巻線体には巻線体間又は他部材との絶縁のために絶縁被覆が施されているため、巻線体と結線板とを結線する際に、巻線体の結線部分に施されている絶縁被覆を除去する必要がある。
絶縁被覆は、薬品で溶融させる、バーナーで焼却する、回転する刃物を押し当てて削るといった方法で除去されるが、品質にばらつきが生じたり、サイクルタイムが長くなったり、管理項目が多くなったりするといったデメリットがある。はんだの融点よりも低温で溶解する特殊な絶縁被覆仕様の電線を用いる方法もあるが、標準品ではないためコストアップの原因になることに加え、特殊な絶縁被覆仕様の電線の調達が容易ではないという課題がある。
特許文献1には、結線端子に巻線体を絡げた後に、レーザで絶縁被覆を除去し、はんだで結線端子と巻線体とを結線する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示される技術によれば、結線端子と巻線体との結線に必要な剥離面積を得るために、巻線体を結線端子に絡げる部分で巻き付け回数を増やす必要があり、巻線体を配線する作業のサイクルタイムが長くなるとともに、巻線体の使用量が増大する。
したがって、特許文献1に開示される技術では、結線端子と巻線体との結線の信頼性が高く、巻線体を配線する作業のサイクルタイムが短い固定子を得ることはできなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、結線端子と巻線体との結線の信頼性が高く、巻線体を配線する作業のサイクルタイムが短い固定子を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、磁性鋼板を積層した積層鉄心と、芯線と、芯線を覆う絶縁被覆とを有し積層鉄心のティース部に巻かれる巻線体と、巻線体とティース部とを絶縁する絶縁樹脂部材と、絶縁樹脂部材に設置されて、巻線体の端部が絡げられた結線端子とを有する。結線端子に絡げた部分の巻線体は、積層鉄心に対向する側は、絶縁被覆で覆われており、積層鉄心に対向する側と逆側は、芯線が露出している。積層鉄心に対向する側と逆側で露出している芯線と結線端子とが結線されている。
本発明に係る固定子は、結線端子と巻線体との結線の信頼性が高く、巻線体を配線する作業のサイクルタイムが短いという効果を奏する。
以下に、本発明の実施の形態に係る固定子、回転電機及び固定子の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る固定子を用いた回転電機の断面図である。回転電機200は、ハウジング201に設置された固定子10と、シャフト202に固定された回転子20とを備えている。
図1は、本発明の実施の形態1に係る固定子を用いた回転電機の断面図である。回転電機200は、ハウジング201に設置された固定子10と、シャフト202に固定された回転子20とを備えている。
図2は、実施の形態1に係る固定子の正面図である。図3は、実施の形態1に係る固定子の側面図である。図4は、実施の形態1に係る固定子の結線端子と巻線体との間のはんだを除いた状態での正面図である。図5は、実施の形態1に係る固定子の結線端子と巻線体との間のはんだを除いた状態での側面図である。実施の形態1に係る固定子10は、複数の固定子片11が円環状に配置され、不図示のフレームに焼嵌め又は圧入されることで固定されている。固定子片11は、積層鉄心2と絶縁樹脂部材4と、絶縁樹脂部材4に巻かれる巻線体8と、巻線体8が絡げられた結線端子5と、巻線体8と結線端子5との固定及び電気的な導通を得るはんだ340とを備えている。各固定子片11の結線端子5は、互いに結線されている。
積層鉄心2は、磁性鋼板のプレートが複数枚積層されて構成されている。磁性鋼板のプレートは、板材を金型で打ち抜いて形成される。
結線端子5は、銅といった導電性材料で形成されている。結線端子5の断面は、巻線体8を絡げやすい矩形形状としているが、結線端子5の断面の形状は特定の形状に限定されない。
図6は、実施の形態1に係る固定子の積層鉄心の正面図である。積層鉄心2は、固定子10の外径部を構成するバックヨーク部12と、バックヨーク部12の内周側から内径方向の中心に向かって突出するティース部13と、ティース部13の端部に設けられる突起部14とから構成されている。バックヨーク部12は固定子10の円周方向の両側に張り出す顎部121を有する。突起部14も同様に、固定子10の円周方向の両側に張り出す顎部141を有する。バックヨーク部12、ティース部13及び突起部14により、積層鉄心2の両側に凹状のスロット6が形成されている。バックヨーク部12の両側の顎部121の端部には突当部15を有しており、複数の固定子片11を円環状に配置する際に突当部15同士が接触して円環状の磁路を形成している。
図7は、実施の形態1に係る固定子の絶縁樹脂部材の正面図である。図8は、実施の形態1に係る固定子の隣り合う二つの固定子片を示す図である。絶縁樹脂部材4は、巻線体8が巻かれる積層鉄心2のティース部13を覆って積層鉄心2と巻線体8とを絶縁する巻枠部18と、巻枠部18に巻かれた巻線体8の巻始め端部81と巻終わり端部82が出入りする巻線体導入部41と、結線端子5が挿入された結線端子保持部42とを備えている。
絶縁樹脂部材4は、熱可塑性樹脂で形成される。熱可塑性樹脂は、ポリブチレンテレフタラート、液晶ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド及びポリアセタールを例示できるが、これらに限定はされない。
巻線体8は、絶縁被覆83が施された銅線が用いられる。絶縁被覆83には、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエステル及びポリアミドイミドを例示できるが、これらに限定はされない。絶縁被覆83は、はんだ付け温度では除去しきれなかったり、除去するのに時間を要したりする。
二つの固定子片11が1本の巻線体8で連続して巻かれている。巻線体8の巻始め端部81は、一方の固定子片11の結線端子5に絡げられており、一方の巻線体導入部41を通って巻枠部18に巻かれた後、他方の巻線体導入部41を通り、隣の固定子片11の一方の巻線体導入部41を通って、巻枠部18に巻かれている。巻線体8の巻終わり端部82は他方の巻線体導入部41を通って結線端子5に絡げられている。巻始め端部81及び巻終わり端部82において、巻線体8は結線端子5に1回巻き付けられている。ただし、巻始め端部81及び巻終わり端部82において、巻線体8を結線端子5に絡げる際に巻き付ける回数は1回に限定されない。
図9は、実施の形態1に係る固定子の隣り合う二つの固定子片の断面図である。図9は、図8中のIX-IX線に沿った断面を示している。巻線体8には巻線体8同士の間又は他部材との絶縁のため絶縁被覆83が施されているが、結線端子5に巻きつけられている巻終わり端部82の絶縁被覆83は、結線端子5に絡げた部分の積層鉄心2に対向する側と逆側が除去されている。はんだ340が結線端子5と巻終わり端部82を覆っている。巻始め端部81も、図9に示した巻終わり端部82と同様に、絶縁被覆83が除去され、はんだ340によって覆われている。巻線体8の絶縁被覆83が除去されている部分とはんだ340と結線端子5との間で電気的な導通がある。
図10は、実施の形態1に係る固定子の固定子片に結線板を取り付けた状態を示す断面図である。各固定子片11は、結線端子5に結線板19を結線することで結線される。結線板19は、結線端子5と結線するように配置された端子板を樹脂で板状に成形したものである。結線板19に設けられた穴19aの中に巻線体8を絡げた結線端子5の先端が配置され、結線端子5と結線板19とが導通されている。したがって、巻線体8と結線端子5と結線板19とがはんだ340で結線されており、結線板19を介して、巻線体8との結線がなされている。
ここで、一つの固定子片11に一つの結線端子5が設けられ、隣り合う二つの固定子片11に跨がって巻線体8が連続して巻かれる場合で説明したが、固定子片11に結線端子5が二つあり、巻線体8の巻始め端部81と巻終わり端部82とが別々の結線端子5に絡げられた場合など、巻線体8の配置及び結線端子5の本数にかかわらず例示とは異なる構成でも適用可能である。
各固定子片11の巻線体8は、結線板19の代わりにリード線を用いて結線することも可能である。
固定子10を製造する方法について説明する。図11は、実施の形態1に係る固定子の製造方法を示すフローチャートである。ステップS1において、磁性鋼板を積層して形成される積層鉄心2と巻線体8とを絶縁する絶縁樹脂部材4を、積層鉄心2に配置する。金型を用いて磁性鋼板を打ち抜き、打ち抜いた磁性鋼板のプレートを複数枚積層して積層鉄心2を製作する。積層鉄心2を成形金型に挿入し、射出成形により絶縁樹脂部材4を積層鉄心2に一体成形する。この際に、前述の巻枠部18、巻線体導入部41及び結線端子5を保持する結線端子保持部42などを成形する。その後、結線端子5を結線端子保持部42に挿入する。
ステップS2において、積層鉄心2のティース部13に巻線体8を巻き、巻線体8の端部を絶縁樹脂部材4に設置された結線端子5に絡げ、固定子片11を形成する。巻線体8の巻き付け及び絡げは、巻線体8が通る穴を有するノズルを、巻線体8を配置したい経路に合わせて動作させることで行う。まず、隣り合う二つの固定子片11のうち、一方の固定子片11の結線端子5に巻線体8の巻始め端部81を結線端子5に絡げる。巻線体8を巻線体導入部41に通した後、ティース部13に巻線体8を設定回数巻き付ける。他方の巻線体導入部41を通して固定子10の外径側の絶縁樹脂部材4の面に沿うように巻線体8を配置し、隣り合う固定子片11の巻線体導入部41に巻線体8を配置する。ティース部13に巻線体8を設定回数巻き付けてから、巻線体8の巻終わり端部82を巻線体導入部41に通して結線端子5に絡げたのちに、不要な巻線体8を切断する。
ステップS3において、固定子片11を円環伏に配置する。固定子片11を並べて円環状にして治具で保持した状態で、加熱したフレームを挿入して、固定子片11を焼嵌め固定する。
ここでは、焼嵌めでフレームを固定子片11に固定する方法を説明したが、固定子片11にフレームを圧入してもよいし、円環状に並べた固定子片11を樹脂で一体に成形して固定してもよい。
ステップS4において、結線端子5に絡げた巻線体8の積層鉄心2と対向する側と逆側の絶縁被覆83を積層鉄心2と対向する側と逆側から剥離する。図12は、実施の形態1に係る固定子の巻線体の絶縁被覆を除去するレーザ装置を示す図である。図13は、実施の形態1に係る固定子の固定子片に巻き回した巻線体の絶縁被覆をレーザ装置で除去している状態を示す図である。図14は、実施の形態1に係る固定子の固定子片の結線端子に巻き回した巻線体の絶縁被覆を除去した状態を示す図である。図12及び図13に示すように、固定子10の結線端子5が設けられている側にレーザ装置50を配置し、レーザ光51を結線端子5に絡げた巻線体8に照射し、絶縁被覆83を除去する。
固定子10の結線端子5が設置された側の端部全体がレーザ装置50のレーザ光51の照射範囲内に収まるようにレーザ装置50と固定子10との距離をとれば、固定子10の位置を変えなくても全ての固定子片11の巻線体8の絶縁被覆83をレーザ光51で除去可能である。レーザ光51の走査速度は、固定子10を搬送装置で移動させる速度よりも速くできるため、固定子10の位置を変えながら各固定子10の巻線体8の絶縁被覆83を除去する方法と比較して、絶縁被覆83を除去する作業に要する時間を短縮できる。
積層鉄心2の積層方向からレーザ光51を照射するため、巻線体8の絶縁被覆83は、図14示すように結線端子5を中心として絡げた部分の積層鉄心2に対向する側と逆側が除去される。巻線体8の位置のばらつき及びレーザ光51の反射などに起因して、絶縁被覆83を除去する必要でない部分で絶縁被覆83が除去されてしまう場合には、防護板を配置して絶縁被覆83を除去しない部分にレーザ光51が当たらないように遮蔽するとよい。
レーザ装置50は、CO2レーザをレーザ源に適用できるが、絶縁被覆83を除去できるのであれば、他の波長のレーザ源を適用してもよい。絶縁被覆83の除去が進み、絶縁被覆83が薄くなった場合には、絶縁被覆83に吸収されるレーザ光51のエネルギが減少し、絶縁被覆83の温度が上昇せず、絶縁被覆83を除去しきれない場合がある。この場合でも、絶縁被覆83が薄くなっているため、はんだ付け時のはんだ340の熱で絶縁被覆83が溶け、結線端子5と巻線体8との導通が得られる。
ステップS5において、絶縁被覆83が剥離されて露出した芯線84と結線端子5とを結線する。図15は、実施の形態1に係る固定子の結線端子と巻線体とをはんだ付けするはんだ付け装置の外観を示す図である。はんだ供給装置60で供給したはんだ340をはんだごて61に当てて溶かし、絶縁被覆83を剥離した側からはんだ付けを行って、巻線体8と結線端子5とをはんだ340で覆う。
ステップS6において、固定子片11の結線端子5間を結線する。給電用のケーブルに通じる結線パターンが施された結線板19に設けられている穴19aに、結線端子5の先端部を挿入する。そして、結線端子5と結線板19とをはんだ付けすることにより、結線端子5同士が結線される。なお、リード線を結線端子5にはんだ付けして結線することもできる。
図16は、実施の形態1に係る固定子とは異なる固定子の絶縁被覆が剥離された部分におけるはんだ付け状態を示す図である。図9に示した実施の形態1に係る固定子10は、磁性鋼板を積層して形成される積層鉄心2と、芯線84及び絶縁被覆83を有し積層鉄心2のティース部13に巻かれる巻線体8と、巻線体8とティース部13とを絶縁する絶縁樹脂部材4と、巻線体8の端部が絡げられる結線端子5とを有し、結線端子5に絡げた部分の巻線体8は、積層鉄心2に対向する側は、絶縁被覆83で覆われており、積層鉄心2に対向する側と逆側は、芯線84が絶縁被覆83に覆われずに露出しており、積層鉄心2に対向する側と逆側で露出している芯線84と結線端子5とが結線されている。
実施の形態1に係る固定子10は、結線端子5に絡げた部分全体で、積層鉄心2に対向する側と逆側の絶縁被覆83が除去されているため、巻線体8を結線端子5に絡げる際に巻き付ける回数が1回であっても、電気的な導通を得る面積は確保できる。実施の形態1に係る固定子10は、円環状に並べた全ての固定子片11の巻線体8の絶縁被覆83を積層鉄心2の積層方向から剥離できるため、レーザ装置50に対する固定子10の姿勢を変える必要がなく、サイクルタイムが短い。また、絶縁被覆83が剥離された部分は、結線端子5を囲んでいるため、巻線体8と結線端子5とは強固に固定される。
一方、特許文献1に開示される発明のように、積層鉄心102の積層方向と垂直な方向からレーザ光を照射して絶縁被覆183を剥離させる場合には、固定子110又はレーザ装置の位置を途中で変えないと全ての固定子片111の絶縁被覆183を剥離できない。したがって、特許文献1に開示される発明を適用して絶縁被覆183を剥離させた固定子110は、実施の形態1に係る固定子10よりも、固定子110の加工時間が長くなってしまう。また、積層鉄心102の積層方向に垂直な方向からレーザ光を照射して絶縁被覆183を剥離させるため、結線端子105に巻線体108が巻き付けられてコイル状になっている巻終わり端部182において、結線端子105の一方の側でしか絶縁被覆183は剥離されていない。結線端子105に対向する側と逆側に供給されるはんだ134は少ないことに加え、絶縁被覆183が剥離されて芯線184が露出している部分と結線端子105との距離は、積層鉄心2に対向する側と逆側の絶縁被覆83を剥離させた実施の形態1に係る固定子10での芯線84が露出している部分と結線端子5との距離よりも長くなる。したがって、結線端子105に対向する側と逆側の絶縁被覆183を剥離させた固定子110は、実施の形態1に係る固定子10と比較すると、巻線体108と結線端子105との固定強度が低くなるとともに、電気的な抵抗も大きくなる。
このため、実施の形態1に係る固定子10は、結線端子105に対向する側と逆側の絶縁被覆183を剥離させた固定子110よりも、巻線体8と結線端子5との固定強度を高めることができ、かつ固定子10を用いたモータの効率を高めることができる。したがって、モータの運転時に発生する振動に起因して巻線体8と結線端子5とを結線するはんだ340が剥離しにくい。
寒冷地においては、巻線体8の芯線84の材料に用いられる銅がはんだ340よりも縮むことによって、巻線体8と結線端子5とのはんだ付け部分に張力が加わる可能性がある。ここでの寒冷地とは、巻線体8と結線端子5とをはんだ付けした環境よりも低温の環境を指す。固定子10を用いた回転電機は、使用時に発熱するため、寒冷地において間欠的に使用すると、芯線84の伸び縮みによってはんだ340に繰り返し応力が作用し、巻線体8と結線端子5とを結線するはんだ340が剥離して、電気的な接続が損なわれる可能性がある。実施の形態1に係る固定子10は、巻線体8と結線端子5とを強固に固定できるため、寒冷地において間欠的に使用しても、巻線体8と結線端子5との電気的な接続が損なわれる恐れがない。
また、巻線体8を巻き付ける途中で絶縁被覆83を剥離する場合、コイルの伸びのばらつき又は位置決めのばらつきを考慮して絶縁被覆83の剥離長さを決める必要があるが、実施の形態1に係る固定子10は、結線端子5に巻線体8を絡げた後に絶縁被覆83を剥離するため、結線に必要な部分のみ絶縁被覆83を剥離でき、剥離長さを短くできる。したがって、直材費の低減と調達性の向上とを図ることができる。また、巻線体8を巻き付ける工程と絶縁被覆83を剥離する工程とを別にできるため、巻回機のサイクルタイムを短縮し、加工コストを低減できる。
ここでは、分割された積層鉄心2にフレームを焼嵌めして固定した固定子10を説明したが、固定子10は、分割された積層鉄心2が互いに溶接等で連結されていたものをフレームに挿入した構造であってもよい。また、積層鉄心2同士が薄肉連結部で連結された連結鉄心でも同様に実施することができる。
なお、振動下での巻線体8の保持状態及び伝熱性の改善のため、熱硬化性樹脂で巻線体8と巻終わり端部82又は巻始め端部81と結線端子5と結線板19とを覆ってもよい。樹脂が隙間に入って硬化するため、熱が伝わりやすくなり、振動及び騒音が小さくなる。上記のように、実施の形態1に係る固定子10は、巻線体8と結線端子5とを強固に固定できるため、巻線体8と巻終わり端部82又は巻始め端部81と結線端子5と結線板19とを熱硬化性樹脂で覆う際に、樹脂の圧力によって巻線体8と結線端子5とが剥離し、電気的な接続が損なわれる恐れはない。
上記の説明において、巻線体8と結線端子5との結線にはんだ340を用いたが、巻線体8と結線端子5とは、導電性接着剤で結線しても良いし、ろう付けで結線しても良いし、巻線体8の芯線84をレーザで溶融させて結線してもよい。
実施の形態2.
図17は、本発明の実施の形態2に係る固定子の断面図である。図17は、実施の形態1に係る固定子10のIX-IX線に相当する断面を示している。巻線体8の巻終わり端部82が、積層鉄心2の積層方向において積層鉄心2側に押圧されて断面変形部85が形成されている。巻終わり端部82では、積層鉄心2の積層方向において、巻線体8が一部重なっている。螺旋の下の段に変形している部分が存在する。
図17は、本発明の実施の形態2に係る固定子の断面図である。図17は、実施の形態1に係る固定子10のIX-IX線に相当する断面を示している。巻線体8の巻終わり端部82が、積層鉄心2の積層方向において積層鉄心2側に押圧されて断面変形部85が形成されている。巻終わり端部82では、積層鉄心2の積層方向において、巻線体8が一部重なっている。螺旋の下の段に変形している部分が存在する。
実施の形態2に係る固定子10の製造工程は、実施の形態1に係る固定子10を製造する工程に、巻線体8の巻終わり端部82を結線端子5に絡げた後に成形する工程が追加される。図18は、実施の形態2に係る固定子の巻線体の巻終わり端部を結線端子に絡げた後に成形する工程を示す図である。図19は、実施の形態2に係る固定子の巻線体の巻終わり部を成形した後の断面図である。積層鉄心2の積層方向から治具29で巻終わり端部82を押さえて成形することで、巻終わり端部82に断面変形部85が形成され、積層鉄心2側と逆側において巻線体8の芯線84の断面が変形している。実施の形態2においては、治具29の巻線体8と接する部分が平坦であるため、断面変形部85においては、巻線体8の芯線84の断面に弦状の部分が形成されている。また、積層鉄心2の積層方向から治具29で巻終わり端部82を押さえて成形することによって、積層鉄心2の積層方向において巻線体8が一部重なっており、巻終わり端部82の積層方向の寸法Hが成形前よりも小さくなっている。
ここでは、巻終わり端部82のみを説明したが、巻始め端部81も同じく積層鉄心2の積層方向において積層鉄心2側に押圧して成形することで、積層方向の寸法を小さくすることができる。
実施の形態2に係る固定子10は、実施の形態1に係る固定子10が備える効果に加え、結線端子5に絡げられた巻線体8の積層鉄心2の積層方向の位置が安定するため、絶縁被覆83の除去を安定して行える効果が得られる。レーザ装置50が発振するレーザ光51は、焦点位置から離れるとスポット径が大きくなり、単位面積当たりの出力が小さくなるため、積層鉄心2の積層方向において巻線体8の位置が不揃いであると、絶縁被覆83を除去する際にばらつきが生じる原因となる。実施の形態2に係る固定子10は、巻終わり端部82の積層方向の寸法Hのばらつきが小さくなり、焦点位置に近い範囲で絶縁被覆83の除去を行えるため、絶縁被覆83の除去を安定して行える。
実施の形態3.
図20は、本発明の実施の形態3に係る固定子の1ティース分の正面図である。なお、構造の理解を容易にするために、はんだの図示は省略している。実施の形態3に係る固定子10は、結線端子5に絡げた巻線体8の巻終わり端部82が巻線体8の外周側から結線端子5側に押圧されて、巻終わり端部82の径方向の寸法Wが小さくなるように成形されている。巻終わり端部82を成形する際に巻線体8は結線端子5に押し付けられるため、巻線体8には圧痕86が成形されている。圧痕86は、結線端子5の外形形状が転写された形状となっている。
図20は、本発明の実施の形態3に係る固定子の1ティース分の正面図である。なお、構造の理解を容易にするために、はんだの図示は省略している。実施の形態3に係る固定子10は、結線端子5に絡げた巻線体8の巻終わり端部82が巻線体8の外周側から結線端子5側に押圧されて、巻終わり端部82の径方向の寸法Wが小さくなるように成形されている。巻終わり端部82を成形する際に巻線体8は結線端子5に押し付けられるため、巻線体8には圧痕86が成形されている。圧痕86は、結線端子5の外形形状が転写された形状となっている。
実施の形態3に係る固定子10の製造工程は、実施の形態1に係る固定子10を製造する工程に、巻線体8の巻終わり端部82を結線端子5に絡げた後に成形する工程が追加される。図21は、実施の形態3に係る固定子の巻線体の巻終わり端部を結線端子に絡げた後に成形する工程を示す図である。巻線体8の外周側から固定子10の径方向に治具30で巻終わり端部82を押圧して成形することで、巻線体8に圧痕86が形成されている。巻終わり端部82の径方向の寸法Wが小さくなる。
ここでは、巻終わり端部82のみを説明したが、巻始め端部81も同じく巻線体8の外周側から固定子片11の径方向に治具30で巻始め端部81を押圧して成形することで、巻始め端部81の径方向の寸法を小さくすることができる。
実施の形態3に係る固定子は、実施の形態1に係る固定子が備える効果に加え、結線端子5に絡げられた巻線体8が結線端子5に接触し、剥離位置が安定するため、絶縁被覆83の除去を安定して行える。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
2,102 積層鉄心、4 絶縁樹脂部材、5,105 結線端子、6 スロット、8,108 巻線体、10,110 固定子、11,111 固定子片、12 バックヨーク部、13 ティース部、14 突起部、15 突当部、18 巻枠部、19 結線板、19a 穴、20 回転子、29,30 治具、41 巻線体導入部、42 結線端子保持部、50 レーザ装置、51 レーザ光、60 はんだ供給装置、61 はんだごて、81 巻始め端部、82,182 巻終わり端部、83,183 絶縁被覆、84,184 芯線、85 断面変形部、86 圧痕、121,141 顎部、134,340 はんだ、200 回転電機、201 ハウジング、202 シャフト。
Claims (6)
- 磁性鋼板を積層した積層鉄心と、
芯線と、該芯線を覆う絶縁被覆とを有し前記積層鉄心のティース部に巻かれる巻線体と、
前記巻線体と前記ティース部とを絶縁する絶縁樹脂部材と、
前記絶縁樹脂部材に設置されて、前記巻線体の端部が絡げられた結線端子とを有し、
前記結線端子に絡げた部分の前記巻線体は、前記積層鉄心に対向する側は、前記絶縁被覆で覆われており、前記積層鉄心に対向する側と逆側は、前記芯線が露出しており、
前記積層鉄心に対向する側と逆側で露出している前記芯線と前記結線端子とが結線されていることを特徴とする固定子。 - 前記結線端子に絡げた部分の前記巻線体は、前記結線端子に1回巻き付けられていることを特徴とする請求項1に記載の固定子。
- 前記結線端子に絡げた部分の前記巻線体は、前記積層鉄心と対向する側と逆側に前記芯線の断面形状が変形した断面変形部が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の固定子。
- 前記結線端子に絡げた部分の前記巻線体は、前記結線端子と対向する側に前記結線端子の外形形状が転写された圧痕が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の固定子。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の固定子を備えたことを特徴とする回転電機。
- 磁性鋼板を積層して形成される積層鉄心と巻線体とを絶縁する絶縁樹脂部材を、前記積層鉄心に配置する工程と、
前記積層鉄心のティース部に前記巻線体を巻き、前記巻線体の端部を前記絶縁樹脂部材に設置された結線端子に絡げて固定子片を形成する工程と、
前記固定子片を円環伏に配置する工程と、
前記結線端子に絡げた巻線体の前記積層鉄心と対向する側と逆側の絶縁被覆を前記積層鉄心と対向する側と逆側から剥離する工程と、
前記絶縁被覆が剥離されて露出した芯線と前記結線端子とを結線する工程とを有することを特徴とする固定子の製造方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019522588 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18918729 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18918729 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |