(57)【要約】【課題】回転電機の絶縁不良をより確実に抑制できる回転電機のステータの製造方法を提供する。【解決手段】ステータコア２１のスロットに、ステータコア２１の軸方向に沿って挿入されたコイル２２のコイルエンド２３の絶縁被膜が剥離された部分である第１の末端部２４までを金型１に貯留された熱硬化性樹脂１４に所定時間浸漬する第１の浸漬工程と、第１の浸漬工程の後、コイルエンド２３の第１の末端部２４よりステータコア２１側の第２の末端部２５まで熱硬化性樹脂１４に浸漬する第２の浸漬工程と、第２の浸漬工程の後、コイルエンド２３を第２の末端部２５まで熱硬化性樹脂１４に浸漬した状態で加熱して熱硬化性樹脂１４を硬化させる加熱硬化工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のステータコアの周方向に複数設けられたスロットに前記ステータコアの軸方向に沿って挿入されたコイルのコイルエンドの絶縁被膜が剥離された部分である第１の末端部までを金型に貯留された絶縁樹脂に所定時間浸漬する第１の浸漬工程と、
前記第１の浸漬工程の後、前記コイルエンドの前記第１の末端部より前記ステータコア側の第２の末端部まで前記絶縁樹脂に浸漬する第２の浸漬工程と、
前記第２の浸漬工程の後、前記コイルエンドを前記第２の末端部まで前記絶縁樹脂に浸漬した状態で加熱して前記絶縁樹脂を硬化させる加熱硬化工程と、
を備える、回転電機のステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステータコアのスロットに挿入されたコイルのステータコアの下端からステータコアの軸方向に沿って突出する部分（以下、「コイルエンド」と称する。）を金型に貯留された絶縁樹脂に浸漬した状態で当該絶縁樹脂を硬化させることにより、コイルエンドの絶縁を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８９０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、金型に貯留された絶縁樹脂へコイルエンドを浸漬する速度、コイルの状態、絶縁樹脂の粘度等の要因によって、隣り合うコイル間の狭い隙間よりも先に円環状に配置されたコイルの外周に絶縁樹脂が流動する。そのため、コイルエンドの絶縁被膜が剥離された部分（以下、「剥離部」と称する。）を覆う絶縁樹脂部分に、当該剥離部から絶縁樹脂の外部まで貫通するボイド（以下、「貫通ボイド」）が発生してしまう可能性がある。そして、当該貫通ボイドに鉄粉等が混入した場合、絶縁不良が発生してしまう可能性が考えられる。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、回転電機の絶縁不良をより確実に抑制できる回転電機のステータの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転電機のステータの製造方法は、円環状のステータコアの周方向に複数設けられたスロットに前記ステータコアの軸方向に沿って挿入されたコイルのコイルエンドの絶縁被膜が剥離された部分である第１の末端部までを金型に貯留された絶縁樹脂に所定時間浸漬する第１の浸漬工程と、前記第１の浸漬工程の後、前記コイルエンドの前記第１の末端部より前記ステータコア側の第２の末端部まで前記絶縁樹脂に浸漬する第２の浸漬工程と、前記第２の浸漬工程の後、前記コイルエンドを前記第２の末端部まで前記絶縁樹脂に浸漬した状態で加熱して前記絶縁樹脂を硬化させる加熱硬化工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る回転電機のステータの製造方法によれば、第１の浸漬工程において、コイルエンドの絶縁被膜が剥離された部分である第１の末端部（剥離部）が絶縁樹脂に所定時間浸漬されるため、当該剥離部における隣り合うコイル間の狭い隙間に毛細管現象によって絶縁樹脂が充填される。そして、第１の浸漬工程において剥離部の隣り合うコイル間の狭い隙間に絶縁樹脂が充填された後、第２の浸漬工程において、第１の末端部よりステータコア側の第２の末端部までコイルエンドが絶縁樹脂によって浸漬され、加熱硬化工程において絶縁樹脂が硬化される。そのため、剥離部から絶縁樹脂の外部まで貫通するボイド（以下、「貫通ボイド」）が発生するのを抑制することができる。よって、回転電機の絶縁不良をより確実に抑制できる回転電機のステータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る金型の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る金型の一例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るステータの一例を示す側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの製造方法における金型に貯留された熱硬化性樹脂の液面高さを説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの製造方法における金型に貯留された熱硬化性樹脂の液面高さを説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの製造方法における第１の浸漬工程の条件についての検討実験を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る回転電機のステータの製造方法における第１の浸漬工程の条件についての検討実験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１、図２に、本発明の実施の形態１に係る金型１の一例を示す。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。なお、図２において、金型１の断面ハッチングは省略されている。また、図３に、実施の形態１に係るステータの一例を示す。
【００１０】
図１、図２に示すように、本実施の形態１に係る金型１は、当該金型１の上面に、上方に突起して形成された円環状の内径部１１と、内径部１１より外側であって、上方に突起して形成された円環状の外径部１２と、内径部１１と外径部１２の間において、周方向に沿って溝状に形成された貯留部１３を備える。
【００１１】
また、図２に示すように、外径部１２の壁部は、上端側どうしの間隔が、下端側の間隔に比べて広くなるようにテーパ状に設けられている。なお、内径部１１の壁部も、同様に、テーパ状に設けられていてもよい。
また、溝状の貯留部１３には、コイルエンド２３の絶縁皮膜として用いられる熱硬化性樹脂（絶縁樹脂）１４が貯留される。
【００１２】
図３に示すように、ステータ２は、円環状のステータコア２１と、当該ステータコア２１の周方向に複数設けられたスロット（図示省略）に、ステータコア２１の軸方向に沿って挿入されたコイル２２と、を備える。また、コイル２２の端部は、ステータコア２１の下端からステータコア２１の軸方向に沿って突出している。コイル２２の当該突出する部分を、以下、コイルエンド２３と称する。本実施の形態１では、ステータ２が金型１の上方に配置された状態から下降することにより、コイルエンド２３が貯留部１３に挿入される。
【００１３】
次に、図４を参照しながら、本実施の形態１に係る回転電機のステータ２の製造方法を説明する。具体的には、回転電機のステータ２の製造方法における、コイルエンド２３の絶縁被膜の形成方法について説明する。本実施の形態１に係るコイルエンド２３の絶縁被膜の形成方法では、金型１を用いてステータ２のコイルエンド２３の絶縁皮膜を形成する。
【００１４】
まず、図４（Ａ）に示すように、金型１の貯留部１３に熱硬化性樹脂１４を投入する。熱硬化性樹脂１４は絶縁樹脂であり、樹脂の量（貯留部１３に貯留される樹脂の深さ、図２に示す液面高さＤ１）は、コイルエンド２３を絶縁皮膜する深さ方向の範囲で決定する。すなわち、コイルエンド２３を熱硬化性樹脂１４によって被膜する厚さに応じて、貯留部１３に投入する熱硬化性樹脂１４の量を決定する。
【００１５】
次に、金型１を加熱する。これにより、貯留部１３に投入された熱硬化性樹脂１４の粘度を低下させる。ここで、金型１の温度は約５０℃〜１７０℃が望ましいが、この温度範囲に限られない。
【００１６】
次に、図４（Ａ）に示すように、金型１の上方から、ステータ２を徐々に下降させることにより、コイルエンド２３が液体状の熱硬化性樹脂１４内に徐々に挿入される。次に、コイルエンド２３の第１の末端部２４まで熱硬化性樹脂１４に浸漬した時点で、ステータ２の下降を停止する。次に、図４（Ｂ）に示すように、コイルエンド２３の第１の末端部２４を所定時間浸漬する（第１の浸漬工程）。なお、第１の末端部２４は、絶縁被膜が剥離された部分（剥離部）である。これにより、図５（Ａ）に示すように、毛細管現象により、熱硬化性樹脂１４がコイルエンド２３の隣り合うコイル間の狭い隙間にも染み込む。
【００１７】
次に、図４（Ｃ）に示すように、ステータ２の下降を再開し、コイルエンド２３の第１の末端部２４よりステータコア２１側の第２の末端部２５まで熱硬化性樹脂１４に浸漬する（第２の浸漬工程）。このとき、図５（Ｂ）に示すように、毛細管現象によってコイルエンド２３の隣り合うコイル間の狭い隙間に染み込んだ熱硬化性樹脂１４も第２の末端部２５の上部まで上昇する。
なお、第１の浸漬工程及び第２の浸漬工程において、ステータ２を下降させるのではなく、ステータ２を固定して金型１を上昇させることで、コイルエンド２３を金型１に貯留された熱硬化性樹脂１４に浸漬しても良い。
【００１８】
次に、コイルエンド２３の第２の末端部２４の上部まで熱硬化性樹脂１４に浸漬された後、ステータ２の下降を停止し、熱硬化性樹脂１４を硬化させる（加熱硬化工程）。このとき、金型１の温度は約１３０〜１９０℃であり、１０分〜１２０分間で硬化を行う。
【００１９】
次に、熱硬化性樹脂１４が硬化したら、ステータ２を上昇させる。このとき、コイルエンド２３に熱硬化性樹脂１４が付着した状態で取り出される。取り出しの際の金型１の温度は、熱硬化性樹脂１４の硬化温度以下であればよい。なお、取り出しが行われる際の熱硬化性樹脂１４の状態は、型取りが目的であるため、半硬化状態であっても良い。
【００２０】
次に、図６、図７を参照しながら、本実施の形態１に係る回転電機のステータ２の製造方法における金型１に貯留された熱硬化性樹脂１４の液面高さについて、説明する。
まず、上述したように、金型１の貯留部１３に投入する熱硬化性樹脂１４の量（図２に示す液面高さＤ１）は、コイルエンド２３を熱硬化性樹脂１４によって被膜する厚さに応じて、決定する。例えば、本実施の形態１では、Ｄ１が８ｍｍであるとする。
【００２１】
次に、第１の浸漬工程において、図６に示すように、コイルエンド２３の第１の末端部２４の上部まで熱硬化性樹脂１４に浸漬する。このときの熱硬化性樹脂１４の液面高さは、液面高さＤ１より上昇し、図６に示すＤ２となる。例えば、本実施の形態１では、Ｄ２が９ｍｍとなる。
【００２２】
次に、第２の浸漬工程において、図７に示すように、コイルエンド２３の第２の末端部２５の上部まで熱硬化性樹脂１４に浸漬する。このときの熱硬化性樹脂１４の液面高さは、液面高さＤ２より上昇し、図７に示すＤ３となる。例えば、本実施の形態１では、Ｄ３が１２ｍｍとなる。
このように、第１の浸漬工程において、コイルエンド２３の隣り合うコイル間の狭い隙間で、毛細管現象によって、液面高さＤ２から熱硬化性樹脂１４が吸い上げられるべき高さは、液面高さＤ３と液面高さＤ２との差分となる。本実施の形態１の例では、毛細管現象によって液面高さＤ２から熱硬化性樹脂１４が吸い上げられるべき高さは、３ｍｍとなる。
【００２３】
そこで、図８に示すように、予め実験を行って、第１の浸漬工程において、毛細管現象によって液面高さＤ２から熱硬化性樹脂１４が３ｍｍ吸い上げられる条件について調べた。本実施の形態１では、応答曲面法を用いて、実験結果を解析する。そこで、毛細管現象によって液面高さＤ２から熱硬化性樹脂１４が３ｍｍ吸い上げられる条件としてどのような条件について調べるかを実験計画法に基づいて選定する。具体的には、本実施の形態１では、当該条件として、コイルエンド２３の隣り合うコイル間の隙間の大きさ、熱硬化性樹脂１４の粘度を選定した。なお、他の条件、例えば、第１の浸漬工程において、コイルエンド２３の第１の末端部２４を熱硬化性樹脂１４に浸漬する時間（上記所定時間）等、について、予め、同様な実験を行ってもよい。また、第１の浸漬工程において、毛細管現象によって液面高さＤ２から熱硬化性樹脂１４が３ｍｍ吸い上げられる条件を調べる方法は、応答曲面法に限定されるものではない。
【００２４】
まず、図８（Ａ）に示すように、コイルエンド２３の隣り合うコイルを模した２本のコイル３０，３０を、金型１を模した所定の容器４０に貯留された熱硬化性樹脂１４に向かって下降させ、コイル３０，３０の下端を熱硬化性樹脂１４の液面に接触させる。
次に、図８（Ｂ）に示すように、２本のコイル３０，３０の下端が熱硬化性樹脂１４の液面に接触した状態で所定時間、本実施の形態１では、１秒間、２本のコイル３０，３０を停止させ、毛細管現象によって、２本のコイル３０，３０の間に、熱硬化性樹脂１４を吸い上げる。その後、容器４０を、例えば、１９０℃に加熱して、熱硬化性樹脂１４を硬化させる。
次に、図８（Ｃ）に示すように、２本のコイル３０，３０を上昇させて、２本のコイル３０，３０の間に吸い上げられた熱硬化性樹脂１４の高さ（充填距離）を計測する。
【００２５】
上記の実験を、２本のコイル３０，３０の間の隙間の大きさ（ｍｍ）、熱硬化性樹脂１４の粘度（Ｐａ・ｓ）を変えて、行った。具体的には、２本のコイル３０，３０の間の隙間を０．１ｍｍ、０．４ｍｍ、０．７ｍｍとしたとき、熱硬化性樹脂１４の粘度を２Ｐａ・ｓ、７Ｐａ・ｓ、２０Ｐａ・ｓ、４０Ｐａ・ｓとしたときの２本のコイル３０，３０の間に吸い上げられた熱硬化性樹脂１４の高さ（ｍｍ）を計測した。当該実験の結果を、図９に示す。
【００２６】
図９において、横軸は熱硬化性樹脂１４の粘度（Ｐａ・ｓ）を示し、縦軸は２本のコイル３０，３０の間の隙間の大きさ（ｍｍ）を示す。図９に示す実験結果を応答曲面法によって解析すると、図９に示す太い実線よりも熱硬化性樹脂１４の粘度（Ｐａ・ｓ）が低い範囲において、２本のコイル３０，３０の間に毛細管現象によって熱硬化性樹脂１４が４ｍｍ以上吸い上げられることが分かる。この結果から、第１の浸漬工程において、熱硬化性樹脂１４の粘度が７Ｐａ・ｓ以下であれば、コイルエンド２３の第１の末端部２４を１秒間浸漬すれば、２本のコイルの間の隙間が最大０．７ｍｍであっても、熱硬化性樹脂１４が２本のコイルの間の隙間に０．３ｍｍ以上吸い上げられることが分かる。
【００２７】
以上に説明した、実施の形態１に係る回転電機のステータ２の製造方法によれば、第１の浸漬工程において、コイルエンド２３の絶縁被膜が剥離された部分である第１の末端部（剥離部）２４が熱硬化性樹脂１４に所定時間浸漬されるため、当該剥離部２４における隣り合うコイル間の狭い隙間に毛細管現象によって熱硬化性樹脂１４が充填される。そして、第１の浸漬工程において剥離部２４の隣り合うコイル間の狭い隙間に熱硬化性樹脂１４が充填された後、第２の浸漬工程において、第１の末端部２４よりステータコア２１側の第２の末端部２５までコイルエンド２３が熱硬化性樹脂１４によって浸漬され、加熱硬化工程において熱硬化性樹脂１４が硬化される。そのため、剥離部２４から熱硬化性樹脂１４の外部まで貫通するボイド（以下、「貫通ボイド」）が発生するのを抑制することができる。よって、回転電機の絶縁不良をより確実に抑制できる回転電機のステータ２の製造方法を提供することができる。
【００２８】
また、予め、第１の浸漬工程において、毛細管現象によって液面高さＤ２から熱硬化性樹脂１４が必要な高さ（Ｄ３−Ｄ２）まで吸い上げられる条件について調べておくことによって、より確実に、貫通ボイドの発生を抑制することができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、金型１は、１つの金型であるものとして説明したが、複数の金型を組み合わせたものであっても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１  金型
１１  内径部
１２  外径部
１３  貯留部
１４  熱硬化性樹脂
２  ステータ
２１  ステータコア
２２  コイル
２３  コイルエンド
２４  第１の末端部（剥離部）
２５  第２の末端部
３０  コイル
４０  容器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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