(57)【要約】【課題】金型内に充填した樹脂にコイルエンド部を浸漬した状態でＩＨコイルにより金型を加熱することで樹脂を加熱硬化させてコイルエンド部に絶縁皮膜を形成するものにおいて、金型の加熱ムラを小さくし、樹脂の硬化のバラツキを抑制する。【解決手段】コイル皮膜形成装置２０は、底面部２２ｂとその両端から同方向に延在する内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏとによりコイルのコイルエンド部を凹状に囲む収容室２３を有する円環状の金型２２と、底面部２２ｂの背面に対向するように配置された扁平形のＩＨコイル２４とを備える。また、金型２２は、底面部２２ｂから内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏの延在方向とは反対側に延長された内側面延長部２２ｉｅおよび外側面延長部２２ｏｅとを有し、径方向断面がＨ字形状に形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルのコイルエンド部を熱硬化樹脂に浸漬した状態で、前記熱硬化樹脂を加熱することにより、前記コイルエンド部に絶縁皮膜を形成するコイル皮膜形成装置であって、
径方向断面視において底面部と該底面部の両端から同方向に延在する２つの側面部とにより前記コイルエンド部を凹状に囲むと共に前記熱硬化樹脂が充填される収容室が形成された円環状の金型と、
前記底面部の前記収容室とは反対側の面に対向するように配置され、誘導加熱により前記金型を加熱する扁平形のＩＨコイルと、
を備え、
前記金型は、前記底面部の両端から前記２つの側面部の延在方向とは反対側に延長された２つの側面延長部を有し、径方向断面がＨ字形状に形成されている、
コイル皮膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルのコイルエンド部を熱硬化樹脂に浸漬し、熱硬化樹脂を加熱することにより、コイルエンド部に絶縁皮膜を形成するコイル皮膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のコイル皮膜形成装置としては、コイルエンドのコイル接合部を収容する環状のキャップを備え、キャップの室内にコイル接合部を収容した状態で絶縁性樹脂を充填し、樹脂を加熱硬化させてコイル接合部の表面に絶縁皮膜を形成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０９８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、絶縁皮膜の形成方法としては、環状の金型内に充填した熱硬化樹脂にコイルエンド部を浸漬した状態で、ＩＨコイルを用いて金型を加熱することにより、型内の樹脂を加熱硬化させるものを考えることができる。しかし、金型に加熱ムラがあると、樹脂の硬化にバラツキが生じ、絶縁品質を十分に確保できない場合が生じる。
【０００５】
本発明のコイル皮膜形成装置は、金型内に充填した樹脂にコイルエンド部を浸漬した状態でＩＨコイルにより金型を加熱することで樹脂を加熱硬化させてコイルエンド部に絶縁皮膜を形成するものにおいて、金型の加熱ムラを小さくし、樹脂の硬化のバラツキを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコイル皮膜形成装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のコイル皮膜形成装置は、
コイルのコイルエンド部を熱硬化樹脂に浸漬した状態で、前記熱硬化樹脂を加熱することにより、前記コイルエンド部に絶縁皮膜を形成するコイル皮膜形成装置であって、
径方向断面視において底面部と該底面部の両端から同方向に延在する２つの側面部とにより前記コイルエンド部を凹状に囲むと共に前記熱硬化樹脂が充填される収容室が形成された円環状の金型と、
前記底面部の前記収容室とは反対側の面に対向するように配置され、誘導加熱により前記金型を加熱する扁平形のＩＨコイルと、
を備え、
前記金型は、前記底面部の両端から前記２つの側面部の延在方向とは反対側に延長された２つの側面延長部を有し、径方向断面がＨ字形状に形成されている、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のコイル皮膜形成装置は、円環状の金型と、扁平形のＩＨコイルとを備えるものである。金型には、径方向断面視において底面部とその両端から同方向に延在する２つの側面部とによりコイルエンド部を凹状に囲むと共に熱硬化樹脂が充填される収容室を形成する。また、底面部の収容室とは反対側の面に対向するようにＩＨコイルを配置し、誘導加熱により金型を加熱する。更に、金型には、径方向断面がＨ字形状に形成されるように、底面部の両端から２つの側面部の延在方向とは反対側に延長された２つの側面延長部を設ける。これにより、金型の底面部をＩＨコイルから離間させて底面部への過剰な加熱を抑制すると共に、ＩＨコイルに近く昇温し易い側面延長部から底面部および側面部への熱伝達により底面部および側面部を昇温させることができる。したがって、底面部と側面部との温度差を小さくでき、金型の加熱ムラを小さくして熱硬化樹脂の硬化のバラツキを抑制することができる。この結果、コイルに被覆する絶縁皮膜の品質をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電動機用のステータ１０を製造するステータ製造装置の一部である本発明の一実施例としてのコイル皮膜形成装置２０の概略構成図である。
【図２】ステータコイル１５の組み付け手順を示す説明図である。
【図３】実施例のコイル皮膜形成装置２０の断面斜視図である。
【図４】実施例の金型２２にＩＨコイル２４の磁力線が作用する様子を示す説明図である。
【図５】比較例の金型１２２にＩＨコイル２４の磁力線が作用する様子を示す説明図である。
【図６】実施例の金型２２に磁力線を作用させたときの収容室の外側面部と内側面部と底面部における温度変化の様子を示す説明図である。
【図７】比較例の金型１２２に磁力線を作用させたときの収容室の外側面部と内側面部と底面部における温度変化の様子を示す説明図である。
【図８】実施例の金型２２を所定時間加熱したときの収容室の外側面部と内側面部と底面部の各部間の温度差を示す説明図である。
【図９】比較例の金型１２２を所定時間加熱したときの収容室の外側面部と内側面部と底面部の各部間の温度差を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、電動機用のステータ１０を製造するステータ製造装置の一部である本発明の一実施例としてのコイル皮膜形成装置２０の概略構成図である。電動機用のステータ１０はロータと組み合わされて３相交流発電電動機を構成し、例えば電気自動車やハイブリッド自動車などの走行用の電動機や発電機として用いられる。ステータ１０は、図１に示すように、内周側に周方向に等間隔で形成された複数のスロットを有するステータコア１２と、それぞれ複数のセグメント導体１４により構成される複数のステータコイル１５と、を備える。なお、ステータコア１２は、無方向性電磁鋼板を打ち抜いて形成されたステータプレートを複数積層することにより構成され、内周側に複数のスロットが形成されるように径方向内側に突出する複数のティースを有する。
【００１２】
セグメント導体１４は、当該セグメント導体１４の素材として平角導体が略Ｕ字状に曲げ成形されている。平角導体は、銅などの導電性の高い金属により断面が矩形状に形成され、その表面がステータコア１２との絶縁性を確保するためにエナメル樹脂などの絶縁性皮膜によって被覆されている。セグメント導体１４の端部１４ｅは、他のセグメント導体１４の端部１４ｅと接合されるため、絶縁性皮膜が除去されている。
【００１３】
ステータコイル１５の組み付けは、以下のようにして行なわれる。すなわち、まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、セグメント導体１４の一方の端部１４ｅをステータコア１２の対応するスロットに軸方向における一端側から他端側に向かって挿通させると共に他方の端部１４ｅを当該スロットから周方向に離間した他のスロットに軸方向における一端側から他端側に向かって挿通させる。セグメント導体１４の端部１４ｅは、ステータコア１２のスロットの軸方向における他端側から外部へ突出される。すべてのセグメント導体１４をステータコア１２に組み付けた後、図２（ｃ）に示すように、セグメント導体１４の端部１４ｅにおける長手側（フラットワイズ側）の側面と対応する他のセグメント導体１４の端部１４ｅにおける長手側の側面とが突き合わされるように、各セグメント導体１４のスロットから突出した部分を図示しない曲げ成形機を用いて曲げ成形する。次に、セグメント導体１４の端部１４ｅと対応する他のセグメント導体１４の端部１４ｅとを溶接により接合する。これにより、複数のステータコイル１５、すなわちＵ相コイル，Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが形成される。そして、図２（ｄ）に示すように、溶接部を絶縁するために実施例のコイル皮膜形成装置２０を用いてステータコイル１５のコイルエンド部１５ｅに絶縁皮膜を形成する。
【００１４】
実施例のコイル皮膜形成装置２０は、図１に示すように、金型２２とＩＨコイル２４とを備える。コイルエンド部１５ｅへの絶縁皮膜の形成は、金型２２の円環状の収容室２３に熱硬化樹脂を充填し、ステータコイル１５のコイルエンド部１５ｅを収容室２３に挿入して熱硬化樹脂に浸漬し、ＩＨコイル２４を用いて金型２２を加熱して収容室２３内の熱硬化樹脂を加熱硬化させることにより行なう。
【００１５】
実施例のコイル皮膜形成装置２０の断面斜視図を図３に示す。金型２２は、図３に示すように、プラスチック金型用鋼などの金属（磁性体）により形成された円環状の金型である。金型２２は、図示するように、円盤状の底面部２２ｂと、底面部２２ｂの内周縁から上方に延在する円筒状の内側面部２２ｉと、底面部２２ｂの外周縁から上方に延在する円筒状の外側面部２２ｏとを有する。収容室２３は、底面部２２ｂの上面と内側面部２２ｉの外周面と外側面部２２ｏの内周面とにより、ステータコイル１５のコイルエンド部１５ｅを径方向断面視において凹状に囲む円環状の空間として形成される。
【００１６】
また、金型２２は、底面部２２ｂの内周縁から内側面部２２ｉの延在方向とは反対側（図中、下方）に延長される内側面延長部２２ｉｅと、底面部２２ｂの外周縁から外側面部２２ｏの延在方向とは反対側（図中、下方）に延長される外側面延長部２２ｏｅとを有する。金型２２は、底面部２２ｂ，内側面部２２ｉ，外側面部２２ｏ，内側面延長部２２ｉｅおよび外側面延長部２２ｏｅにより径方向断面が略Ｈ字形に形成されている。
【００１７】
ＩＨコイル２４は、底面部２２ｂの収容室２３とは反対側の面（背面）と対向するように設置された扁平かつ円環状のＩＨコイルであり、金型２２の外径よりも大きい外径を有すると共に金型２２の内径よりも小さい内径を有する。ＩＨコイル２４には図示しないインバータ回路を介して電源が接続されており、インバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御することによりＩＨコイル２４に高周波交流電流を印加する。これにより、金型２２には、ＩＨコイル２４の周囲に発生する磁力線（磁界）により渦電流が発生し、金型２２は、ジュール熱によって加熱される。
【００１８】
図４および図５は、金型にＩＨコイル２４の磁力線が作用する様子を示す説明図である。なお、図４は金型として実施例の金型２２を用いた場合の様子を示し、図５は金型として比較例の金型１２２を用いた場合の様子を示す。なお、比較例の金型１２２としては、図５に示すように、内側面延長部２２ｉｅと外側面延長部２２ｏｅとを備えておらず、径方向断面が角型Ｕ字状に形成されたものを用いた。比較例の金型１２２では、図５に示すように、内側面延長部２２ｉｅおよび外側面延長部２２ｏｅを備えていないため、ＩＨコイル２４に近い底面部２２ｂを通る磁力線が内側面部２２ｉや外側面部２２ｏに比して多くなる。このため、金型１２２の底面部２２ｂは、内側面部２２ｉや外側面部２２ｏに比して大きく昇温し、収容室２３内の熱硬化性樹脂に加熱ムラが生じる。これに対して、実施例の金型２２では、図４に示すように、内側面延長部２２ｉｅおよび外側面延長部２２ｏｅにより底面部２２ｂが比較例の金型１２２に比してＩＨコイル２４から離間した状態となっている。このため、実施例の金型２２では、底面部２２ｂ内を通る磁力線の数が比較例の金型２２に比して少なくなり、底面部２２ｂの過剰な昇温を抑制することができる。また、実施例の金型２２では、底面部２２ｂよりもＩＨコイル２４に近い内側面延長部２２ｉｅおよび外側面延長部２２ｏｅが大きく昇温し、内側面延長部２２ｉｅで発生した熱は底面部２２ｂと内側面部２２ｉとに熱伝達され、外側面延長部２２ｏｅで発生した熱は底面部２２ｂと外側面部２２ｏとに熱伝達される。したがって、実施例の金型２２では、比較例の金型１２２に比して、底面部２２ｂと内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏとの温度差を小さくすることができ、収容室２３内の熱硬化樹脂の加熱ムラを少なくすることができる。
【００１９】
本願の発明者らは、実施例の金型２２と比較例の金型１２２をそれぞれＩＨコイル２４で加熱し、収容室２３の外側面部，内側面部および底面部の温度を測定した。図６および図７は金型に磁力線を作用させたときの収容室の外側面部と内側面部と底面部における温度変化の様子を示す説明図であり、図８および図９は金型を所定時間加熱したときの収容室の外側面部と内側面部と底面部の各部間の温度差を示す説明図である。なお、図６および図８は実施例の金型２２における温度変化および温度差を示し、図７および図９は比較例の金型１２２における温度変化および温度差を示す。図示するように、実施例の金型２２を用いた場合には、収容室２３の底面部および外側面部間と底面部および内側面部間と内側面部および外側面部間とのいずれでも、比較例の金型１２２を用いた場合に比して、温度差が小さくなったことを確認した。
【００２０】
以上説明した本実施例のコイル皮膜形成装置２０では、金型２２には、径方向断面視において底面部２２ｂとその両端から同方向に延在する内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏとによりコイルエンド部１５ｅを凹状に囲むと共に熱硬化樹脂が充填される収容室２３を形成する。また、金型２２には、径方向断面がＨ字形状となるように、底面部２２ｂから内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏの延在方向とは反対側に延長された内側面延長部２２ｉｅおよび外側面延長部２２ｏｅを設ける。そして、底面部２２ｂの収容室２３とは反対側の面に対向するようにＩＨコイル２４を配置し、誘導加熱により金型２２を加熱する。これにより、金型２２の底面部２２ｂをＩＨコイル２４から離間させて底面部２２ｂへの過剰な加熱を抑制することができる。また、ＩＨコイル２４に近く昇温し易い内側面延長部２２ｉｅおよび外側面延長部２２ｏｅから底面部２２ｂ，内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏへの熱伝達により底面部２２ｂ，内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏを昇温させることができる。したがって、底面部２２と内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏとの温度差を小さくでき、金型２２の加熱ムラを小さくして熱硬化樹脂の硬化のバラツキを抑制することができる。この結果、コイルに被覆する絶縁皮膜の品質をより向上させることができる。
【００２１】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、底面部２２ｂが「底面部」に相当し、内側面部２２ｉおよび外側面部２２ｏが「側面部」に相当し、収容室２３が「収容室」に相当し、金型２２が「金型」に相当し、ＩＨコイル２４が「ＩＨコイル」に相当し、内側面延長部２２ｉｅおよび外側面延長部２２ｏｅが「側面延長部」に相当する。
【００２２】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２３】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、コイル皮膜形成装置の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ステータ、１２  ステータコア、１４  セグメント導体、１４ｅ  端部、１５  ステータコイル、１５ｅ  コイルエンド部、２０  コイル皮膜形成装置、２２，１２２  金型、２２ｂ，１２２ｂ  底面部、２２ｉ，１２２ｉ  内側面部、２２ｏ，１２２ｏ  外側面部、２２ｉｅ  内側面延長部、２２ｏｅ  外側面延長部、２３  収容室、２４  ＩＨコイル。
【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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【図８】
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【図９】
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