(57)【要約】【課題】作業環境を劣悪化させず、簡単な処理によりコイルをコアに固定でき、軽量で占積率の大きなコイルを得られるコイルの固定方法を提供する。【解決手段】コイルの固定方法は、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３を備える線材１１とコイル線９とを巻き回し形成したコイルをスロット部２に配置する工程と、該熱硬化性樹脂を加熱、溶融させて該コイルに含浸させ、この状態でさらに加熱、硬化させ、コイル線９同士を一体化し、コイルとスロット部２とを固着する工程とを備える。コイルの固定方法は、ティース部３に、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３を備える線材１１とコイル線９とを巻き回しコイルを形成し、スロット部２に配置する工程と、該熱硬化性樹脂を加熱、溶融させて該コイルに含浸させ、この状態でさらに加熱、硬化させて、コイル線９同士を一体化し、コイルとスロット部２とを固着する工程とを備える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとコイルとを樹脂を介して固定する方法であって、
熱硬化性樹脂からなる長尺状部材を備える線材とコイル線とを巻き回すことにより形成した該コイルを該コアのスロット部に配置する工程と、
該熱硬化性樹脂を加熱、溶融させて、該コイルに含浸させる工程と、
含浸させた該熱硬化性樹脂を加熱、硬化させて、該コイル線同士を一体化すると共に該コイルと該スロット部とを固着する工程とを備えることを特徴とするコイル固定方法。
【請求項２】
コアとコイルとを樹脂を介して固定する方法であって、
該コアのティース部に、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材を備える線材とコイル線とを巻き回すことにより該コイルを形成し、該コアのスロット部に配置する工程と、
該熱硬化性樹脂を加熱、溶融させて、該コイルに含浸させる工程と、
含浸させた該熱硬化性樹脂を加熱、硬化させて、該コイル線同士を一体化すると共に該コイルと該スロット部とを固着する工程とを備えることを特徴とするコイル固定方法。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂からなる長尺状部材は、熱可塑性樹脂チューブまたは繊維状チューブに内包されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のコイル固定方法。
【請求項４】
前記熱可塑性チューブまたは繊維状チューブは、潤滑素材を含有することを特徴とする請求項３記載のコイル固定方法。
【請求項５】
前記熱硬化性樹脂からなる長尺状部材は、潤滑素材を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のコイル固定方法。
【請求項６】
前記熱硬化性樹脂からなる長尺状部材は、柔軟性を有する材料を内包することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のコイル固定方法。
【請求項７】
前記線材は、三角形状の横断面を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のコイル固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアにコイルを固定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機のステータコアまたはロータコアにコイルを固定する方法として、該コアと該コイルとを樹脂を介して固定する方法が各種提案されている。
【０００３】
例えば、前記ステータコアのスロット部に配置された前記コイルに、液状樹脂（ワニス）を含浸させ、加熱し硬化させることにより、該コイルを一体化して該ステータコアに固定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記従来の方法に用いられる前記液状樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂またはエポキシエステル樹脂等の樹脂を有機溶剤に溶解したものを挙げることができる。しかし、前記有機溶剤は、有機溶剤中毒予防規則（有機則）、特定化学物質障害予防規則（特化則）等の法律で規制されるものが多く、作業環境の劣悪化を招く虞がある。
【０００５】
また、前記液状樹脂の含浸処理は、マスキング、滴下冶具取付、ワーク予熱、前記液状樹脂滴下、余滴・付着部除去、硬化冶具取付、硬化、前記液状樹脂補填、硬化、冷却、外観・重量検査等の多くの工程を必要とし、煩雑であるという問題もある。
【０００６】
また、前記ステータコアのスロット部に前記コイルを配置した状態で、ステータ全体を樹脂で封止することにより、該コイルを該ステータコアに固定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、前記ステータ全体を樹脂で封止するときには、所要の該樹脂の量が多くなるので、装置の重量が過大になる上、材料のコスト増が避けられない。また、前記樹脂として、有機溶剤に溶解したものを用いるときには、特許文献１の技術と同様の問題がある。
【０００８】
さらに、自己融着性を有する樹脂被膜層を外周に備えるコイル線を巻き回すことにより形成したコイルをステータコアのスロット部に配置し、該樹脂被膜層を加熱し溶融させて該コイル線同士を一体化すると共に、該コイルと該スロット部とを固着する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
前記樹脂被膜層を備えるコイル線を用いてコイルを形成する方法によれば、別途形成された該樹脂被膜層を加熱溶融させるので、前記液状樹脂を用いる場合の問題点を解決することができる。
【００１０】
しかしながら、前記方法は、前記コイル線がその外周に前記樹脂被膜層を備えるために、コイル一定容積当たりの前記コイル線の占積率が低くなるという不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−４８５５５号公報
【特許文献２】特開２００８−２２８４２４号公報
【特許文献３】特開２００４−６４８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、作業環境を劣悪化させることなく、簡単な処理によりコイルをコアに固定することができ、軽量で占積率の大きなコイルを得ることができるコイルの固定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、第１発明のコイル固定方法は、コアとコイルとを樹脂を介して固定する方法であって、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材を備える線材とコイル線とを巻き回すことにより形成した該コイルを該コアのスロット部に配置する工程と、該熱硬化性樹脂を加熱、溶融させて、該コイルに含浸させる工程と、含浸させた該熱硬化性樹脂を加熱、硬化させて、該コイル線同士を一体化すると共に該コイルと該スロット部とを固着する工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第１発明のコイル固定方法では、まず、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材を備える線材とコイル線とを巻き回すことにより前記コイルを形成する。前記コイルにおいて、前記線材は前記コイル線同士の間隙に配置される。前記コイルは、前記スロット部内に挿入されることにより該スロット部に配置される。
【００１５】
次に、前記コイルを加熱することにより、前記線材に含まれる前記熱硬化性樹脂を溶融させ、前記コイルに含浸させる。この結果、溶融した前記熱硬化性樹脂が前記コイル線同士の間隙と、該コイル及び前記スロット部の間隙とに含浸せしめられる。
【００１６】
次に、含浸した前記熱硬化性樹脂を、さらに加熱することにより硬化する。この結果、前記熱硬化性樹脂の硬化により形成された樹脂層により、前記コイル線同士が一体化されると共に前記コイルと前記スロット部とが固着される。
【００１７】
また、前記課題を解決するために、第２発明のコイル固定方法は、コアとコイルとを樹脂を介して固定する方法であって、該コアのティース部に、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材を備える線材とコイル線とを巻き回すことにより該コイルを形成し、該コアのスロット部に配置する工程と、該熱硬化性樹脂を加熱、溶融させて、該コイルに含浸させる工程と、含浸させた該熱硬化性樹脂を加熱、硬化させて、該コイル線同士を一体化すると共に該コイルと該スロット部とを固着する工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
第２発明のコイル固定方法では、まず、コアのティース部に、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材を備える線材とコイル線とを巻き回すことにより前記コイルを形成する。前記コイルにおいて、前記線材は前記コイル線同士の間隙に配置される。前記コイルは、この状態で前記スロット部に配置されている。
【００１９】
次に、前記コイルを加熱することにより、前記線材に含まれる前記熱硬化性樹脂を溶融させ、前記コイルに含浸させる。この結果、溶融した前記熱硬化性樹脂が前記コイル線同士の間隙と、該コイル及び前記スロット部の間隙とに含浸せしめられる。
【００２０】
次に、含浸した前記熱硬化性樹脂を、さらに加熱することにより硬化する。この結果、前記熱硬化性樹脂の硬化により形成された樹脂層により、前記コイル線同士が一体化されると共に前記コイルと前記スロット部とが固着される。
【００２１】
第１発明または第２発明のコイル固定方法によれば、熱硬化性樹脂を固体の長尺状部材として用いるので、熱硬化性樹脂を溶解するための有機溶剤は不要であり、作業環境を劣悪化させることなく処理することができる。
【００２２】
また、第１発明または第２発明のコイル固定方法によれば、前記固体の熱硬化性樹脂を加熱溶融させ硬化させるだけで、前記コイル線同士を一体化すると共に前記コイルと前記スロット部とを固着する処理を簡単に行うことができる。
【００２３】
また、第１発明または第２発明のコイル固定方法によれば、前記コイル線の間隙に形成される前記熱硬化性樹脂の樹脂層により前記コイル線同士を一体化するため、コイル一定容積当たりの前記コイル線の占積率を高くすることができる。
【００２４】
また、第１発明または第２発明のコイル固定方法によれば、前記樹脂層が前記コイル線同士の間隙に配置される構造を有することから、使用する樹脂の量を低減することができ、装置の重量を軽量化し、材料のコストを削減することができる。
【００２５】
第１発明または第２発明のコイル固定方法において、前記熱硬化性樹脂からなる長尺状部材は前記線材の外周面を形成するものであってもよいが、熱可塑性樹脂チューブまたは繊維状チューブに内包されていることが好ましい。熱硬化性樹脂と比較して熱可塑性樹脂チューブまたは繊維状チューブは柔軟性を有するので、前記線材は前記構成を備えることにより優れた柔軟性を得ることができる。
【００２６】
第１発明または第２発明のコイル固定方法において、前記熱可塑性チューブまたは繊維状チューブは、潤滑素材を含有することが好ましい。前記構成を備える線材によれば、該線材の表面の潤滑性が向上するので、前記コイル線と共に該線材を巻き回すことにより、前記コイル線に潤滑性を付与して、該コイル線同士を容易に整列させることができ、容易に前記コイルを形成することができる。
【００２７】
また、第１発明または第２発明のコイル固定方法において、前記熱硬化性樹脂からなる長尺状部材は、潤滑素材を含有することが好ましい。前記構成を有する線材によれば、前記熱硬化性樹脂からなる長尺状部材が該線材の外周面を形成する場合には、該線材の表面の潤滑性が向上する。従って、前記コイル線と共に該線材を巻き回すことにより前記コイル線に潤滑性を付与して、該コイル線同士を容易に整列させることができ、容易に前記コイルを形成することができる。
【００２８】
また、前記構成を有する線材によれば、前記熱硬化性樹脂からなる長尺部材が熱可塑性樹脂チューブまたは繊維状チューブに内包される場合には、該熱硬化性樹脂からなる長尺状部材と該熱可塑性樹脂チューブまたは該繊維状チューブとの間で潤滑性を得ることができる。
【００２９】
第１発明または第２発明のコイル固定方法において、前記熱硬化性樹脂からなる長尺部材は、柔軟性を有する材料を備えていることが好ましい。前記線材は、前記構成を備えることによっても優れた柔軟性を得ることができる。
【００３０】
第１発明及び第２発明のコイル固定方法において、前記線材は、三角形状の横断面を備えることが好ましい。前記線材は、前記構成を備えることにより、相接している３本のコイル線に囲まれることによって形成される空間に有利に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ステータを示す説明的断面図。
【図２】本実施形態のステータコアの要部を拡大して示す説明的断面図。
【図３】本実施形態のコイルの形成方法を示す説明図。
【図４】熱硬化性樹脂からなる長尺部材を備える線材を示す説明的断面図。
【図５】本実施形態のコイル固定方法の第１工程を示す工程図。
【図６】本実施形態のコイル固定方法の第２工程を示す工程図。
【図７】本実施形態のコイル固定方法の第３工程を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。
【００３３】
ステータコア１は、図１に示すように、積層電磁鋼板の環状体からなり、内周面に雫形状の凹部からなるスロット部２と、隣り合うスロット部２同士が形成する凸部からなるティース部３とを複数備えている。ステータコア１は、スロット部２内に図示しないコイルが配置されることによりステータ４を構成する。
【００３４】
ステータ４は、図１に示すように、内周側に所定の間隔を存して環状のロータ５が配置されている。また、ステータ４の内周面とロータ５の外周面との間には、環状の永久磁石６が配置されている。
【００３５】
なお、本実施形態において、ステータ４は、内周面にスロット部２を備えるようにしているが、内周面に代えて、外周面にスロット部２を備えるようにしてもよい。その場合には、環状のロータ５は、ステータ４の外周側に、所定の間隔を存して配置され、環状の永久磁石６は、ステータ４の外周面とロータ３の内周面との間に配置される。
【００３６】
また、本実施形態においては、ステータコア１のスロット部２にコイルを備えるようにしているが、ロータ５のロータコアにスロット部を設け、該スロット部にコイルを備えるようにしてもよい。
【００３７】
次に、図２乃至図５を参照して、本実施形態におけるコイル固定方法の各工程を説明する。
【００３８】
図２は、図１に示したステータコア１のＡ部に対応する部分の拡大図である。
【００３９】
まず、ステータコア１のスロット部２に配置するコイルを形成する。
【００４０】
本実施形態では、図３に示すように、巻枠７に対し、マグネットワイヤボビン８から供給されるコイル線９と、樹脂線ボビン１０から供給される線材１１とを、共に巻き回すことによりコイルＣが形成される。
【００４１】
コイル線９は、図示しない絶縁被膜で被覆されている。線材１１は、図４(ａ)に示すように、熱可塑性樹脂からなる材料１２を内包する熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３が、さらに熱可塑性樹脂チューブ１４に内包された３層構造の複合樹脂線である。該長尺状部材１３と該チューブ１４とは、いずれも潤滑素材１５を含有する。
【００４２】
前記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等を挙げることができる。
【００４３】
前記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等を挙げることができる。
【００４４】
前記潤滑素材１５としては、例えば、パラフィン類、ワックス等を挙げることができる。
【００４５】
線材１１は、まず、熱可塑性樹脂のような柔軟な材料１２を熱硬化性樹脂浴に通すことにより、材料１２の外周面に熱硬化性樹脂の長尺状部材１３を形成し、さらに、外周面に長尺状部材１３が形成された材料１２を熱可塑性樹脂浴に通すことにより長尺状部材１３の外周面に熱可塑性樹脂チューブ１４を形成することにより得られる。
【００４６】
なお、前記熱硬化性樹脂浴及び熱可塑性樹脂浴を構成する樹脂は、いずれも潤滑素材１５を含んでいる。
【００４７】
前記線材１１は、熱硬化性樹脂と比較して柔軟性をもつ熱可塑性樹脂からなる材料１２及び熱可塑性樹脂チューブ１４を備えるので、優れた柔軟性を有する。また、前記線材１１は外周面に、潤滑性素材１５を含有する前記熱可塑性樹脂チューブ１４を備えているので、表面の潤滑性が向上し、コイル線９と共に線材１１を巻き回すことによりコイル線９に潤滑性を付与して、コイル線９同士を容易に整列させることができ、コイルＣを容易に形成することができる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、線材１１は、熱可塑性樹脂からなる材料１２が熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３に内包されているが、材料１２は、柔軟性を備えるものであれば他の素材でも良い。また、本実施形態においては、線材１１は、熱可塑性樹脂チューブ１４が熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３を内包しているが、熱可塑性樹脂チューブ１４の代わりに繊維状チューブを用いても良い。
【００４９】
前記繊維状チューブを形成する繊維素材としては、例えば、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ＰＰＳ繊維等を挙げることができる。
【００５０】
図５に示すように、コイルＣは、スロット部２内に挿入されることによりスロット部２に配置される。このとき、スロット部２内において、線材１１はコイル線９同士の間隙に配置される。
【００５１】
次に、コイルＣをスロット部２の壁面に押圧した状態で、コイルＣが収容されたスロット部２を８０〜１５０℃の範囲の温度で１０〜６０分熱処理する。
【００５２】
前記熱処理により、図６に示すように、線材１１から溶融した熱硬化性樹脂１６が、コイル線９同士の間隙と、コイル線９及びスロット部２の壁面の間隙とに含浸せしめられる。
【００５３】
この状態でさらに、コイルＣが収容されたスロット部２を１００〜２００℃の範囲の温度で１０〜６０分熱処理する。
【００５４】
前記熱処理により、図７に示すように、線材１１から溶融した熱硬化性樹脂が硬化される。この結果、前記熱硬化性樹脂の硬化により形成された樹脂層１６により、図示しない絶縁被覆層を介して、コイル線９同士が一体化されると共にコイルとスロット部２とが固着される。
【００５５】
前記熱処理は、必ずしもコイルＣをスロット部２の壁面に押圧した状態で行わなくてもよいが、コイルＣをスロット部２の壁面に押圧した状態で行うことにより、コイルをスロット部２へより強固に固定することができる。
【００５６】
本実施形態では、図４（ａ）に示す線材１１を用いているが、線材１１の熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３または熱可塑性樹脂チューブ１４は、潤滑素材１５を含有しないものであってもよい。
【００５７】
例えば、線材１１は、図４（ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂からなる材料１２を備えず、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３を熱可塑性樹脂チューブ１４が内包する２層構造の複合樹脂線であってもよい。また、線材１１は、図４(ｃ)に示すように、熱可塑性樹脂チューブ１４を備えず、熱可塑性樹脂からなる材料１２を熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３が内包する２層構造の複合樹脂線であってもよい。
【００５８】
さらに、線材１１は、図４(ｄ)に示すように、熱可塑性樹脂からなる材料１２及び熱可塑性樹脂チューブ１４を備えず、熱硬化性樹脂からなる長尺状部材１３の単層構造の樹脂線であってもよい。
【００５９】
また、本実施形態では円形の横断面を備える線材１１を用いたが、線材１１は、図４（ａ）〜(ｄ)に示すような、どのような層構造をとるかにかかわらず、図４（ｅ）に示すような、三角形状の横断面を備えるものであってもよい。
【００６０】
特に、前記三角形状は、図４（ｆ）に示すような、正三角形の各辺が、コイル線９の横断面の円弧で形成されている正三角形に類似した形状が好ましい。かかる形状を備えた線材１１は、図４（ｇ）に示すように、相接している３本のコイル線９に囲まれることによって形成される空間に有利に配置することができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、巻枠７にコイル線９と線材１１とを巻き回すことにより形成したコイルＣを、スロット部２内に挿入し配置してステータ４を形成しているが、ステータコア１のティース部３に、コイル線９と線材１１とを巻き回すことによりコイルＣを形成し、スロット部２に配置してステータ４を形成してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…ステータコア、  ２…スロット部、  ３…ティース部、  ４…ステータ、  ９…コイル線、  １１…線材、  １２…材料、  １３…長尺状部材、  １４…チューブ、  １５…潤滑素材、  １７…樹脂層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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