(57)【要約】【課題】樹脂によりステータコイルが固定されたステータコアを損傷させることなく当該ステータコアの内周面に付着した樹脂を削り取ることができる加工装置の提供。【解決手段】環状のステータコアと、当該ステータコアに樹脂により固定されるステータコイルとを含むステータの加工装置は、ステータコア内に進退自在であると共に軸心周りに回転するように回転駆動される回転部材と、回転部材の回転に伴ってステータコアの内周面に付着した樹脂を削り取るように回転部材により保持される少なくとも１つの刃具とを含み、回転部材は、刃具から先端に向かうにつれて先細になるように形成されたテーパ部を含む。【選択図】図４
2019221064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のステータコアと、前記ステータコアに樹脂により固定されるステータコイルとを含むステータの加工装置であって、
前記ステータコア内に進退自在であると共に軸心周りに回転するように回転駆動される回転部材と、
前記回転部材の回転に伴って前記ステータコアの内周面に付着した前記樹脂を削り取るように前記回転部材により保持される少なくとも１つの刃具とを備え、
前記回転部材は、前記刃具から先端に向かうにつれて先細になるように形成されたテーパ部を含むステータの加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、環状のステータコアと、当該ステータコアに樹脂により固定されるステータコイルとを含むステータの加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機のステータを構成するステータコアとして、複数の巻線用開口形スロットと、複数の鉄心歯部（ティース部）と、コアバック部とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このステータでは、各鉄心歯部の先端に整形部が形成されており、巻線用開口形スロットに巻線（ステータコイル）を配設した後に各整形部をコアバック側に押圧することで、各巻線用開口形スロットが半閉形スロットとして形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−４７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようなステータコアを含むステータでは、一般に、ステータコアに巻回されたステータコイルがワニス等の樹脂（熱硬化性樹脂）により当該ステータコアに固定（接着）される。ただし、このように樹脂を用いてステータコイルをステータコアに固定する場合、塗布された樹脂がステータコアの内周面に付着することがあり、当該内周面に付着した樹脂をステータコアを損傷させることなく除去することが必要となる。
【０００５】
そこで、本開示は、樹脂によりステータコイルが固定されたステータコアを損傷させることなく当該ステータコアの内周面に付着した樹脂を削り取ることができる加工装置の提供を主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のステータの加工装置は、環状のステータコアと、前記ステータコアに樹脂により固定されるステータコイルとを含むステータの加工装置であって、前記ステータコア内に進退自在であると共に軸心周りに回転するように回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転に伴って前記ステータコアの内周面に付着した前記樹脂を削り取るように前記回転部材により保持される少なくとも１つの刃具とを含み、前記回転部材が、前記刃具から先端に向かうにつれて先細になるように形成されたテーパ部を含むものである。
【０００７】
本開示の加工装置では、刃具を保持する回転部材に当該刃具から先端に向かうにつれて先細になるテーパ部が形成されている。これにより、テーパ部がステータコアの内周面によりガイドされるようにしながら当該ステータコア内に回転部材を挿入していくことができるので、刃具を保持する回転部材とステータコアとの軸心のズレを抑制することができる。この結果、回転部材と共に回転する刃具により、ステータコアを損傷させることなく当該ステータコアの内周面に付着した樹脂を削り取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の熱硬化性樹脂の状態推定方法が適用される回転電機のステータを示す概略構成図である。
【図２】図１のステータを示す平面図である。
【図３】図１および図２に示すステータのセグメントコイルを樹脂により固定する様子を示す拡大図である。
【図４】本開示のステータの加工装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１０】
図１は、本開示の熱硬化性樹脂の状態推定方法が適用される回転電機のステータ１を示す概略構成図であり、図２は、ステータ１を示す平面図である。これらの図面に示すステータ１は、図示しないロータと共に、例えば電気自動車やハイブリッド車両の走行駆動源あるいは発電機として用いられる３相交流電動機を構成するものである。本実施形態のステータ１は、ステータコア２と、ステータコイル３ｕ（Ｕ相コイル）と、ステータコイル３ｖ（Ｖ相コイル）と、ステータコイル３ｗ（Ｗ相コイル）とを含む。
【００１１】
ステータコア２は、例えばプレス加工により円環状に形成された電磁鋼板２ｐ（図２参照）を複数積層することにより構成され、全体として円環状を呈する。ステータコア２は、図示しないロータが配置される中心孔部２ｈと、環状の外周部から周方向に間隔をおいて径方向内側に突出する複数のティース部２ｔと、それぞれ互いに隣り合うティース部の間に形成されて中心孔部２ｈで開口する複数のスロット２ｓとを含む（何れも図２参照）。複数のスロット２ｓは、それぞれステータコア２の径方向に延在すると共に一定の間隔をおいて周方向に並ぶ。なお、ステータコア２は、例えば強磁性粉体を加圧成形すると共に焼結させることより一体に形成されてもよい。
【００１２】
各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、ステータコア２の複数のスロット２ｓに差し込まれる複数のセグメントコイル４を電気的に接合することにより形成される。セグメントコイル４は、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が表面に成膜された平角線（導電体）を略Ｕ字状に曲げ加工することにより形成され、それぞれ絶縁被膜が除去された先端部４１を有する一対の脚部４０（何れも図１参照）を含む。複数のセグメントコイル４は、脚部４０の長辺側の側面が互いに当接するように重ね合わされた状態で複数のスロット２ｓの各々から同数かつ偶数個（例えば、６−１０個）の脚部４０が突出するようにステータコア２に組み付けられる。各セグメントコイル４の一対の脚部４０は、それぞれステータコア２の互いに異なるスロット２ｓに挿通され、各脚部４０のステータコア２の一端面（図１における上端面）から突出した部分には、図示しない曲げ加工装置を用いた曲げ加工が施される。
【００１３】
曲げ加工により、ステータコア２の軸心側から奇数番目（奇数層上）の脚部４０は、ステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における一側に倒され、偶数番目（偶数層上）の脚部４０は、ステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における他側に倒される。更に、各脚部４０は、曲げ加工により先端部４１がステータコア２の軸方向に延在するように曲げられる。そして、各先端部４１は、対応する他のセグメントコイル４の先端部４１に電気的に接合（溶接）される。これにより、複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗがステータコア２に対して巻回され、各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、それぞれステータコア２の軸方向における端面から外側に突出する２つの環状のコイルエンド部３ａ，３ｂを有する。なお、ステータコア２の各スロット２ｓ内には、図示しないインシュレータ（絶縁紙）が配置される。
【００１４】
また、ステータコア２のスロット２ｓに挿通された多数のセグメントコイル４のうち、３本のセグメントコイル４ｕ，４ｖ，４ｗの一方の端部は、他のセグメントコイル４に接合されず、図１および図２に示すように、図示しない曲げ加工装置によりステータコア２の外周に向けて折り曲げられると共に、図１中上方に向けて折り曲げられる。以下、このようにステータコア２の外周側に引き出される３本のセグメントコイル４ｕ，４ｖ，４ｗの一方の脚部４０を、引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗという。引出線Ｌｕは、Ｕ相のステータコイル３ｕに含まれるものであり、引出線Ｌｖは、Ｖ相のステータコイル３ｖに含まれるものであり、引出線Ｌｗは、Ｗ相のステータコイル３ｗに含まれるものである。
【００１５】
ステータコイル３ｕの引出線Ｌｕは、図２に示すように、Ｕ相の端子６ｕに電気的に接合された動力線５ｕの先端部に溶接により電気的に接合される。また、ステータコイル３ｖの引出線Ｌｖは、Ｖ相の端子６ｖに電気的に接合された動力線５ｖの先端部に溶接により電気的に接合される。更に、ステータコイル３ｗの引出線Ｌｗは、Ｗ相の端子６ｗに電気的に接合された動力線５ｗの先端部に溶接により電気的に接合される。また、動力線５ｕ，５ｖ，５ｗは、それぞれ樹脂製の保持部材７に固定される。端子６ｕ−６ｗは、回転電機のハウジングにステータ１が組み付けられた際に当該ハウジングに設置（固定）された図示しない端子台に固定され、図示しない電力線を介してインバータ（図示省略）に接続される。
【００１６】
そして、ステータコア２には、図１中下側のコイルエンド部３ｂ側から図１中上側のコイルエンド部３ａ側に向けて熱硬化性樹脂ＴＲ（本実施形態では、ワニス）が塗布され、その後、コイルエンド部３ａ側かコイルエンド部３ｂ側に向けて熱硬化性樹脂ＴＲ（本実施形態では、ワニス）が塗布される。熱硬化性樹脂ＴＲの塗布に際しては、直流電源から直流電流を印加してステータコア２に巻回された各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗを所定温度（ワニスの場合、例えば、１６０℃）に加熱した後、熱硬化性樹脂ＴＲの塗布設備に設けられた回転テーブル（図示省略）上にステータコアを位置決めする。更に、図３に示すように、ステータコア２を軸心周りに回転させながら（図中矢印参照）、回転テーブルの上方に設置されたノズルＮの滴下口Ｎｏから熱硬化性樹脂ＴＲを連続的に滴下し、互いに隣り合うセグメントコイル４（脚部４０）同士の隙間や、セグメントコイル４とステータコア２との隙間に熱硬化性樹脂ＴＲを浸透させていく。
【００１７】
これにより、熱硬化性樹脂ＴＲが固化すると、当該熱硬化性樹脂ＴＲにより互いに隣り合うセグメントコイル４同士が固定されると共に、各セグメントコイル４や図示しないインシュレータがステータコア２に固定される。また、セグメントコイル４の先端部４１同士の接合部や引出線Ｌｕ−Ｌｗと動力線５ｕ−５ｗとの接合部といった導電体の露出部には、絶縁用の粉体が塗布される。ただし、導体の露出部に絶縁用の粉体を塗布する代わりに、ステータ１に対して、コイルエンド部３ａを覆う環状の樹脂モールド部が形成されてもよい。
【００１８】
ここで、熱硬化性樹脂ＴＲによりステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗをステータコア２に固定する際には、ノズルＮから飛散した熱硬化性樹脂ＴＲやスロット２ｓからはみ出た熱硬化性樹脂ＴＲがステータコア２の内周面（各ティース部２ｔの端面）に付着して、そこで固化することがある。このため、本実施形態のステータ１では、ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗをステータコア２に固定した後、図４に示すような加工装置５０を用いてステータコア２の内周面に付着した熱硬化性樹脂ＴＲが削り取られる。
【００１９】
図４に示す加工装置５０は、ステータコア内に進退自在に形成された回転部材５１と、当該回転部材５１を軸心の周りに回転させる回転駆動装置５２と、回転部材５１の回転に伴ってステータコア２の内周面に付着した熱硬化性樹脂ＴＲを削り取るように当該回転部材５１により保持される複数（例えば、３〜４個）の刃具５３と、回転部材５１と回転駆動装置５２とを一体に当該回転部材５１の軸方向に移動（昇降）させる図示しない昇降機構とを含む。本実施形態において、回転駆動装置５２は、回転部材５１に連結される回転軸を有するモータを含む。また、昇降機構は、手動操作により回転部材５１と回転駆動装置５２とを一体に昇降させるものであってもよく、電動駆動式、油圧駆動式あるいはエア駆動式の昇降機構であってもよい。
【００２０】
図４に示すように、回転部材５１は、ステータコア２の中心孔部２ｈの内径（ステータコア２の径方向に対向する一対のティース部２ｔの端面間の距離）よりも小さい円柱面状の外周面５１１と、回転駆動装置５２とは反対側の端部（図４における下端部）に形成されたテーパ部５１２とを含む。図示するように、複数の刃具５３は、テーパ部５１２の回転駆動装置５２側に位置すると共に、切れ刃部が回転部材５１の軸心と平行に延在し、かつ外周面５１１から僅かに径方向外側に突出するように回転部材５１に等間隔に固定される。また、本実施形態において、各刃具５３は、回転部材５１の軸心を中心とした各刃具５３の切れ刃部のエッジ部を含む円柱面の半径がステータコア２の内径よりも若干小さくなるように回転部材５１に固定される。そして、テーパ部５１２は、各刃具５３から先端に向かうにつれて先細になるように形成されており、円錐面状（環状）のテーパ面５１３を含む。なお、図４において二点鎖線で示すように、テーパ部５１２に複数の刃具５３が固定されてもよい。
【００２１】
上述のような加工装置５０を用いてステータコア２の内周面に付着した熱硬化性樹脂ＴＲを削り取る際には、ステータコア２に各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗが固定された状態のステータ１を回転部材５１の下方に同軸に位置決めする。ステータ１は、ステータコア２（電磁鋼板２ｐ）に形成された複数の孔部を利用して加工装置５０に対して位置決めされてもよい。続いて、回転部材５１を回転駆動装置５２により軸心の周りに回転させながら図示しない昇降装置によりステータ１に対して接近（下降）させてステータコア２の中心孔部２ｈ内に挿入していく。この際、加工装置５０では、各刃具５３から先端に向かうにつれて先細になるテーパ部５１２がステータコア２の内周面によりガイドされるようにしながら当該ステータコア２内すなわち中心孔部２ｈに回転部材５１を挿入していくことができる。この結果、回転部材５１とステータコア２との軸心のズレを抑制することができるので、回転部材５１と共に回転する複数の刃具５３により、ステータコア２を損傷させることなく当該ステータコア２の内周面に付着した熱硬化性樹脂ＴＲを削り取ることが可能となる。
【００２２】
以上説明したように、本開示の加工装置５０は、環状のステータコア２と、ステータコア２に熱硬化性樹脂ＴＲにより固定されるステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗとを含むステータ１の加工装置であって、ステータコア２内に進退自在であると共に軸心周りに回転するように回転駆動される回転部材５１と、回転部材５１の回転に伴ってステータコア２の内周面に付着した熱硬化性樹脂ＴＲを削り取るように当該回転部材５１により保持される複数の刃具５３とを含む。そして、回転部材５１は、各刃具５３から先端に向かうにつれて先細になるように形成されたテーパ部５１２を含む。これにより、回転部材５１と共に回転する複数の刃具５３により、ステータコア２を損傷させることなく当該ステータコア２の内周面に付着した熱硬化性樹脂ＴＲを削り取ることが可能となる。
【００２３】
なお、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本開示の発明は、ステータコアおよびステータコイルを含むステータの製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ステータ、２  ステータコア，２ｐ  電磁鋼板、２ｈ  中心孔部、２ｓ  スロット、２ｔ  ティース部、３ｕ，３ｖ，３ｗ  ステータコイル、３ａ，３ｂ  コイルエンド部、４，４ｕ，４ｖ，４ｗ  セグメントコイル、４０  脚部、４１  先端部、５ｕ，５ｖ，５ｗ  動力線、６ｕ，６ｖ，６ｗ  端子、７  保持部材、５０  加工装置、５１  回転部材、５２  回転駆動装置、５３  刃具、５１１  外周面、５１２  テーパ部、５１３  テーパ面、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ  引出線、Ｎ  ノズル、Ｎｏ  滴下口、ＴＲ  熱硬化性樹脂。
【図１】
2019221064.tif 000003
【図２】
2019221064.tif 000004
【図３】
2019221064.tif 000005
【図４】
2019221064.tif 000006