(57)【要約】【課題】コアの外周を塗装するに際し、工程を削減できると共に、予備加熱のサイクルタイムを短縮できる電機子の加熱方法、製造方法及び加熱装置を得る。【解決手段】本電機子の加熱方法では、ステータコア１４の外周が塗装されるステータ１２が塗装前に誘電加熱される。この誘電加熱時にはステータコア１４の外周の温度が計測されると共に、計測された温度に基づいて高周波電源２０が制御され、ステータ１２のインシュレータが焼損しない範囲の加熱温度でステータ１２が一定時間加熱される。これにより、ステータコア１４に付着した油分が蒸散されるので、ステータコア１４を塗装前に洗浄する工程を廃止することができる。しかも、誘電加熱によってステータコア１４の表面温度を短時間で目標温度まで上昇させることができるので、予熱炉においてステータ１２の全体を熱伝導により予備加熱する場合と比較して、予備加熱のサイクルタイムを大幅に短縮できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアの外周が塗装される電機子を塗装前に予備加熱する電機子の加熱方法であって、
誘電コイルの内側に前記電機子を配置し、高周波電源によって前記誘電コイルに通電すると共に、前記コアの外周の温度を計測し、計測した温度に基づいて前記高周波電源を制御することにより、前記電機子のインシュレータが焼損しない範囲の加熱温度で前記電機子を一定時間加熱し、前記コアに付着した油分を蒸散させる電機子の加熱方法。
【請求項２】
電磁鋼板をプレスにより打抜いて積層し、コアを製造するコア製造工程と、
前記コアにインシュレータ及び巻線を装着して電機子とする組立工程と、
請求項１に記載の電機子の加熱方法により前記電機子を予備加熱する予熱工程と、
前記予熱工程後の前記電機子における前記コアの外周を塗装する塗装工程と、
前記塗装工程後の前記電機子を硬化炉で加熱し、塗料を硬化させる硬化工程と、
を有する電機子の製造方法。
【請求項３】
コアの外周が塗装される電機子を塗装前に予備加熱する電機子の加熱装置であって、
前記電機子が内側に配置される誘電コイルと、
前記誘電コイルに通電する高周波電源と、
前記コアの外周の温度を計測する制御用温度計と、
前記制御用温度計の計測温度に基づいて前記高周波電源を制御する温度調節器と、
を備えた電機子の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアの外周が塗装される電機子を塗装前に予備加熱する電機子の加熱方法、製造方法及び加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動ファンモータ等のモータには、ステータコアの外周が防錆のために塗装されるものがある。このようなモータのステータは、例えば図６に示されるように、コア製造工程Ｐ１、コア洗浄工程Ｐ２、組立工程Ｐ３、予熱工程Ｐ４、塗装工程Ｐ５、硬化工程Ｐ６などの工程を経て製造される。コア製造工程Ｐ１及びコア洗浄工程Ｐ２は、ステータコアを製造する部品工場で行われる。コア製造工程Ｐ１では、電磁鋼板がプレスにより打抜かれて積層され、ステータコアが製造される。製造されたステータコアは、コア洗浄工程Ｐ２において脱脂洗浄される。これにより、ステータコアが完成する。完成したステータコアは、組立工場へ搬送される。
【０００３】
組立工場では、上記の組立工程Ｐ３、予熱工程Ｐ４、塗装工程Ｐ５及び硬化工程Ｐ６が行われる。組立工程Ｐ３では、ステータコアにインシュレータ及び巻線が装着され、ステータとされる。次いで予熱工程Ｐ４では、ステータが予熱炉（恒温槽）において予備加熱される。次いで塗装工程Ｐ５では、ステータにおけるステータコアの外周が塗装される。次いで硬化工程Ｐ６では、ステータが硬化炉（恒温槽）で加熱され、ステータコアの外周に付着した塗料が硬化される。その後、検査工程などを経て、ステータのサブアッセンブリが完成する。なお、下記特許文献１−４には、コアの外周塗装以外の目的でステータ等を予備加熱する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９３８７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−９７７９０号公報
【特許文献３】特開２０１３−１０２６２２号公報
【特許文献４】特開２０１５−１４９１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなステータコアの外周塗装では、ステータコアを塗装前に洗浄するためのコア洗浄工程及びコア洗浄設備が必要となる。また、ステータの予備加熱と塗料硬化のサイクルタイムが長くなる（例えば、予備加熱１０分；塗料硬化１０分）。このため、予備加熱及び塗料硬化のための設備が大型化し、台数も増加する。上記のようなことから、製品のコストアップが避けられなくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、コアの外周を塗装するに際し、工程を削減できると共に、予備加熱のサイクルタイムを短縮できる電機子の加熱方法、製造方法及び加熱装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電機子の加熱方法は、コアの外周が塗装される電機子を塗装前に予備加熱する電機子の加熱方法であって、誘電コイルの内側に前記電機子を配置し、高周波電源によって前記誘電コイルに通電すると共に、前記コアの外周の温度を計測し、計測した温度に基づいて前記高周波電源を制御することにより、前記電機子のインシュレータが焼損しない範囲の加熱温度で前記電機子を一定時間加熱し、前記コアに付着した油分を蒸散させる。
【０００８】
上記構成の電機子の加熱方法によれば、電機子が内側に配置された誘導コイルが高周波電源によって通電され、電機子が誘電加熱される。そして、電機子におけるコアの外周の温度が計測されると共に、計測された温度に基づいて高周波電源が制御される。これにより、電機子のインシュレータが焼損しない範囲の加熱温度で電機子が一定時間加熱され、コアに付着した油分が蒸散されるので、コアを塗装前に洗浄するコア洗浄工程を廃止することができる。しかも、誘電加熱によってコアの表面温度を短時間で目標温度まで上昇させることができるので、予熱炉（恒温槽）において電機子の全体を熱伝導により予備加熱する場合と比較して、予備加熱のサイクルタイムを大幅に短縮することができる。
【０００９】
また、本発明の電機子の製造方法は、電磁鋼板をプレスにより打抜いて積層し、コアを製造するコア製造工程と、前記コアにインシュレータ及び巻線を装着して電機子とする組立工程と、請求項１に記載の電機子の加熱方法により前記電機子を予備加熱する予熱工程と、前記予熱工程後の前記電機子における前記コアの外周を塗装する塗装工程と、前記塗装工程後の前記電機子を硬化炉で加熱し、塗料を硬化させる硬化工程と、を有している。
【００１０】
上記構成の電機子の製造方法によれば、先ずコア製造工程において、電磁鋼板がプレスにより打抜かれて積層され、コアが製造される。次いで組立工程では、コアにインシュレータ及び巻線が装着されて電機子とされる。次いで予熱工程では、前述した電機子の加熱方法により電機子が予備加熱される。次いで塗装工程では、予熱工程後の電機子におけるコアの外周が塗装される。次いで硬化工程では、塗装工程後の電機子が硬化炉で加熱され、塗料が硬化される。この製造方法では、上記のように、予熱工程において前述した電機子の加熱方法が適用されるので、前述した作用効果が得られる。
【００１１】
さらに、本発明の電機子の加熱装置は、コアの外周が塗装される電機子を塗装前に予備加熱する電機子の加熱装置であって、前記塗装前の電機子が内側に配置される誘電コイルと、前記誘電コイルに通電する高周波電源と、前記コアの外周の温度を計測する制御用温度計と、前記制御用温度計の計測温度に基づいて前記高周波電源を制御する温度調節器と、を備えている。
【００１２】
上記構成の電機子の加熱装置によれば、電機子が内側に配置された誘導コイルが高周波電源によって通電され、電機子が誘電加熱される。そして、電機子におけるコアの外周の温度が制御用温度計によって計測されると共に、計測された温度に基づいて温度調節器が高周波電源を制御する。この制御により、電機子のインシュレータが焼損しない範囲の加熱温度で電機子を一定時間加熱することができるので、当該加熱によりコアに付着した油分を蒸散させることができる。これにより、コアを塗装前に洗浄する工程を廃止することができる。しかも、誘電加熱によってコアの表面温度を短時間で目標温度まで上昇させることができるので、予熱炉（恒温槽）において電機子の全体を熱伝導により予備加熱する場合と比較して、予備加熱のサイクルタイムを大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に実施形態に係る電機子の製造方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電機子の加熱装置を示す模式図である。
【図３】図２に示される加熱装置の一部を拡大して示す拡大斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るステータの一部を拡大して示す拡大斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電機子の加熱方法により電機子を予備加熱した際のコア外周の温度と時間との関係を示す線図である。
【図６】従来の電機子の製造方法の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の実施形態に係る電機子の加熱方法、製造方法及び加熱装置１０について説明する。この実施形態では、電機子が図２〜図４に示されるステータ１２である場合について説明する。なお、図２では、ステータ１２を概略的に記載している。
【００１５】
上記のステータ１２は、ロータと共に回転電機（例えば電動ファンモータ）を構成するものであり、コアであるステータコア１４と、インシュレータ１５（図２及び図３では図示省略）と、巻線１６（図２では図示省略）とを有している。ステータコア１４は、多数枚の電磁鋼板が積層されてリング状に形成されている。ステータコア１４の外周部には、複数のティース１４Ａが放射状に形成されており、周方向に隣り合うティース１４Ａ同士の間にはスロットが形成されている。複数のティース１４Ａには、それぞれインシュレータ１５を介して巻線１６が巻回されている。
【００１６】
上記のステータ１２は、ステータコア１４の外周が防錆のために塗装される構成になっている。そして、本実施形態に係る電機子の加熱方法、製造方法及び加熱装置１０では、上記の塗装前にステータ１２を予備加熱する。先ず、本実施形態に係る電機子の製造方法について説明する。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態に係る電機子の製造方法は、コア製造工程Ｐ１と、組立工程Ｐ３と、予熱工程Ｐ４と、塗装工程Ｐ５と、硬化工程Ｐ６とを有している。コア製造工程は、ステータコア１４を製造する部品工場で行われる。このコア製造工程Ｐ１では、電磁鋼板１３がプレスにより打抜かれて積層され、ステータコア１４が製造される。製造されたステータコア１４は、組立工場に搬送される。組立工場では、上記の組立工程Ｐ３、予熱工程Ｐ４、塗装工程Ｐ５及び硬化工程Ｐ６が行われる。
【００１８】
組立工程Ｐ３では、ステータコア１４にインシュレータ１５及び巻線１６が装着され、ステータ１２とされる。次いで予熱工程Ｐ４では、ステータ１２が予備加熱される。次いで塗装工程Ｐ５では、予熱工程Ｐ４後のステータ１２におけるステータコア１４の外周が塗装される。次いで硬化工程Ｐ６では、塗装工程Ｐ５後のステータ１２が硬化炉（恒温槽）で加熱され、ステータコア１４の外周に付着した塗料が硬化される。その後、検査工程などを経て、ステータ１２のサブアッセンブリが完成する。
【００１９】
上記の予熱工程Ｐ４では、本実施形態に係る電機子の加熱方法によりステータ１２が予備加熱される。この加熱方法は、本実施形態に係る電機子の加熱装置１０（図２参照）を用いて実施される。この加熱方法では、誘電コイル１８の内側にステータ１２を配置し、高周波電源２０によって誘電コイル１８に通電する。そして、ステータコア１４の外周の温度を計測し、計測した温度に基づいて高周波電源２０を制御する。これにより、ステータ１２のインシュレータ１５が焼損しない範囲の加熱温度でステータ１２を一定時間加熱し、ステータコア１４に付着した油分（残留油分）を焼き切り蒸散させる。したがって、本実施形態に係る電機子の加熱方法が適用されたステータ１２には、油分が蒸散した痕跡が残る構成になっている。以下、加熱装置１０の構成について具体的に説明する。
【００２０】
上記の加熱装置１０は、複数（ここでは３つ）の誘電コイル１８と、高周波電源２０と、制御用温度計２２と、温度調節器２４と、複数（ここでは３つ）のモニタ用温度計２６とを備えている。つまり、この加熱装置１０では、１台の高周波電源２０に対して複数の誘電コイル１８（高周波コイル）が設けられ、全ての誘電コイル１８の出力を制御するための制御用温度計２２及び温度調節器２４が１台ずつ設けられている。
【００２１】
３つの誘電コイル１８は、螺旋形状に形成されると共に直列に繋がっており、高周波電源２０に対して直列に接続されている。各誘電コイル１８は、ステータ１２よりも大径に形成されており、内側にステータ１２を配置可能とされている。各誘電コイル１８の下方側には、ステータ１２を昇降可能なリフタテーブル２８（図３以外では図示省略）がそれぞれ配設されており、各リフタテーブル２８によってリフトアップされた３つのステータ１２が各誘電コイル１８の内側に配置される。
【００２２】
上記のように各誘電コイル１８の内側に各ステータ１２が配置された状態では、各ステータ１２が各誘電コイル１８に対して同心又は略同心に配置される構成になっている。具体的には、各ステータ１２と各誘電コイル１８との径方向の芯ずれが、例えば０．５ｍｍ以内となるように構成されている。また、誘電コイル１８における軸線方向の寸法Ｌ１は、ステータコア１４における軸線方向の寸法Ｌ２よりも大きく設定されている。これにより、上記の配置状態では、各ステータ１２の上端が各誘電コイル１８の上端より下方に位置し、各ステータ１２の下端が各誘電コイル１８の下端よりも上方に位置するように構成されている。
【００２３】
高周波電源２０は、例えば２０ＫＷ、３５ＫＨｚのものが適用されており、３つの誘電コイル１８に高周波電流を供給する。これにより、各誘電コイル１８が磁場を発生させ、各ステータ１２が誘電加熱される構成になっている。この際には、ステータコア１４の表面のみが電磁誘導により発熱し、それ以外の部位は熱伝導により発熱する。なお、誘電コイル１８の数は、高周波電源２０の容量や、予備加熱の設定温度などに応じて適宜変更することができる。
【００２４】
制御用温度計２２は、上記の磁場内に位置するステータコア１４の外周の温度を計測するものであるため、非接触での温度計測が可能な放射温度計とされている。この制御用温度計２２は、被測定物の外周から放射される赤外線を検知して温度を計測する構成とされており、温度を計測する領域にレーザを照射するレーザマーカを有している。この制御用温度計２２は、上記３つのステータコア１４のうちの１つ（図２では左側のステータコア１４）の外周の温度を計測する。詳細には、制御用温度計２２は、上記１つのステータコア１４が有する一のティース部１４Ａにおける先端面（四角い面）の中央部（図４において符号Ａを付した領域）の温度を計測する。この制御用温度計２２は、温度調節器２４と電気的に接続されており、計測した温度に対応する信号を温度調節器２４に出力する構成になっている。
【００２５】
温度調節器２４は、高周波電源２０と電気的に接続されている。この温度調節器２４は、制御用温度計２２によって上記１つのステータコア１４の温度上昇をリアルタイムにモニタし、高周波電源２０の電源電流をフィードバック制御（ＰＤＩ制御）することにより、全てのステータコア１４の温度を一定時間、一定の温度に保つ構成になっている。
【００２６】
具体的には、温度調節器２４は、図６に示されるように、各誘電コイル１８への通電開始から所定時間ｔ１が経過するまで（例えば５秒以内）にステータコア１４の外周温度を設定温度ＳＴ（例えば２５０℃）まで昇温させる。その後、温度調節器２４は、ステータコア１４の外周の加熱温度を一定の範囲ＴＲ（例えば２５０℃±１５℃）内に一定の保持時間ｔ２（例えば１５秒）だけ保持する構成になっている。上記の加熱温度の範囲Ａは、インシュレータ１５が焼損しない範囲（例えば２７０℃以下）に設定されると共に、硬化工程Ｐ６に用いられる硬化炉の設定温度（例えば１００℃）よりも高く設定されている。上記の保持時間ｔ２は、ステータコア１４の大きさなどに応じて適宜変更可能である。
【００２７】
３つのモニタ用温度計２６は、制御用温度計２２と同様に放射温度計とされており、３つのステータ１２におけるステータコア１４の外周の温度をそれぞれ計測する。これらのモニタ用温度計２６によって、各ステータコア１４の温度をリアルタイムにモニタすることができる構成になっている。これにより、例えば加熱温度の過不足などが生じた場合には、ＮＧ判定をすることができるようになっている。
【００２８】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
本実施形態では、ステータ１２が内側に配置された誘電コイル１８が高周波電源２０によって通電され、ステータ１２が誘電加熱される。そして、ステータコア１４の外周の温度が制御用温度計２２によって計測されると共に、計測された温度に基づいて温度調節器２４が高周波電源２０を制御する。この制御により、ステータ１２のインシュレータ１５が焼損しない範囲の加熱温度でステータ１２が一定時間加熱される。これにより、ステータコア１４に付着した油分が蒸散されるので、ステータコア１４を塗装前に洗浄するコア洗浄工程を廃止することができる。
【００２９】
しかも、誘電加熱によってステータコア１４の表面温度を短時間で目標温度まで上昇させることができるので、予熱炉（恒温槽）においてステータ１２の全体を熱伝導により予備加熱する場合と比較して、予備加熱のサイクルタイムを大幅に短縮することができる。また、予熱炉が大型化したり、予熱炉の台数が増加するという問題を解消できる。以上のことから、本実施形態によれば、ステータ１２の製造コストを大幅に低減することができ、安価で高性能な回転電機を大量生産することが可能になる。
【００３０】
さらに、複数の予熱炉による多大な熱エネルギの消費や、複数の予熱炉が常時発熱することによる温度上昇が無くなるため、環境への負荷を大幅に低減することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、ステータ１２が誘電コイル１８の内側に同心又は略同心に配置される構成になっている。これにより、ステータコア１４に焼きむらが生じることを防止又は抑制できる。さらに、本実施形態では、上記の誘電加熱によってステータコア１４の表面を高温酸化させることができるので、ステータコア１４の鉄損を低減することができる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、電機子がステータ１２である場合について説明したが、本発明に係る電機子はアーマチャであってもよい。
【００３３】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１０・・・加熱装置、１２・・・ステータ（電機子）、１３・・・電磁鋼板、１４・・・ステータコア（コア）、１５・・・インシュレータ、１６・・・巻線、１８・・・誘電コイル、２０・・・高周波電源、２２・・・制御用温度計、２４・・・温度調節器
【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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