(57)【要約】【課題】ステータのコアに電線を巻回して形成された電線層をコア方向にプレスして、電線間の間隙を減少させる工程を有するステータの製造方法であって、プレス時に生じる電線のずれや電線間の滑りが抑制されたステータの製造方法を提供する。【解決手段】電線をコア上に巻回して電線層を形成する巻回工程、電線層を加熱する加熱工程、及び電線層をコア方向にプレスする圧縮工程を有するステータの製造方法であって、電線がその最外層に融着層を有し、融着層が、絶縁層のＴｇ未満の融着開始温度を有する融着材よりなり、圧縮工程が融着材の融着開始温度以上でかつ絶縁層のＴｇ未満の温度で行われる、又は、圧縮工程が加熱工程後電線層を冷却して融着層を固化した後行われることを特徴とするステータの製造方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線をコア上に巻回して電線層を形成する巻回工程、前記電線層を加熱する加熱工程、及び前記電線層をコア方向にプレスする圧縮工程を有するステータの製造方法であって、
前記電線が、導体線、その導体線を被覆する絶縁層、及び最外層にある融着層を有する絶縁被覆電線であり、
前記融着層が、前記絶縁層のＴｇ未満の融着開始温度を有する融着材よりなり、
前記加熱工程が、融着材の融着開始温度以上でかつ絶縁層のＴｇ未満の温度に前記電線を加熱する工程であり、かつ
前記圧縮工程が、前記融着材の融着開始温度以上でかつ前記絶縁層のＴｇ未満の温度で行われることを特徴とするステータの製造方法。
【請求項２】
電線をコア上に巻回して電線層を形成する巻回工程、前記電線層を加熱する加熱工程、前記加熱工程後前記電線層を冷却する冷却工程、及び前記冷却工程後前記電線層をコア方向にプレスする圧縮工程、を有するステータの製造方法であって、
前記電線が、導体線、その導体線を被覆する絶縁層、及び最外層にある融着層を有する絶縁被覆電線であり、
前記融着層が、前記絶縁層のＴｇ未満の融着開始温度を有する融着材よりなり、
前記加熱工程が、融着材の融着開始温度以上で、かつ絶縁層のＴｇ未満の温度に前記電線層を加熱する工程であり、かつ
前記圧縮工程が、前記冷却により前記融着材が固化した後行われることを特徴とするステータの製造方法。
【請求項３】
前記絶縁被覆電線の断面が、多角形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載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、モータや発電機を構成するステータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機、すなわち回転電機を、大型化することなくより高出力化するためには、回転電機のステータを構成する電線を、ステータのコア上に密に巻回すること、すなわち電線間の間隙の減少が望まれる。そのため、電線を可能な限り密接して巻回する方法、特にいわゆる整列巻する方法等が、特開平７−１８３１５２号公報や特開２００３−３３３７８２号公報等において提案されている。
【０００３】
電線間の間隙を減少する方法として、さらに、コア上に電線を巻回して、電線の列からなる層が複数積層された電線層を形成後、その電線層を外側からコア方向へプレスして圧縮する方法も挙げられる。
【特許文献１】特開平７−１８３１５２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３３７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この方法には、プレスの際に前記電線層を構成する電線間に断層ずれ（電線間のずれ）が生じやすい、電線同士の擦れが生じやすい、との問題がある。すなわち、巻回後の電線間はそれぞれの絶縁層表面で互いに接触しているが、絶縁層間は滑りやすいため、プレス時の応力により断層ずれや電線間の擦れが生じやすい。電線のずれが生じると電線間の間隙がかえって大きくなり、又、電線間の擦れは絶縁層の破壊につながることもあるのでこれらの抑制が望まれる。
【０００５】
磁束密度の増加と電線の巻回の容易化を図るため、ヨーク、つば及びヨークとつばを結合するティースからなるコア、コアを被覆する絶縁材（インシュレーター）、及びインシュレーターを介してティース上に電線を多層に整列巻してなる電線層（ソレノイド部）により構成される分割ステータを、ヨークを外周側にして円環状に配置してなるステータが広く用いられているが、このステータの場合は、前記のようなプレスによる電線層の圧縮が望まれることが多く、従って、特に、断層ずれや電線間の擦れの問題の解決が望まれている。以下、図によりこの問題をより具体的に説明する。
【０００６】
図３（ａ）は、前記のような分割ステータが、ステータの中心Ｏの周りに円環状に配置されている様子を示す概念図である。図示を分かりやすくするため、分割ステータは、その１つであるＡのみを示し、断面が円環状のステータそのものは点線で示している。又、分割ステータＡは、コア５と電線層７からなるが、電線層７は網掛けで示し個々の電線やインシュレーターの図示は省略している。
【０００７】
図３（ｂ）は、ヨーク１１とティース１２とつば１３からなるコア５の構造を示す斜視図である。図３（ｂ）より明らかなように、ヨーク１１はつば１３より長いため、電線を、互いに密接、整列させかつ隣接する分割ステータと干渉しない最大の範囲に巻回しようとすると、後述の図４（ａ）に示されるように、電線層７の最外層は階段状になり、段差が形成される。そして、プレス時には、この段差の部分が特に加圧されるので、後述の図４（ｃ）に示されるように、応力集中による断層ずれが生じやすく、又、電線同士の擦れ合いによる絶縁層の損傷等が生じやすい。
【０００８】
図４（ａ）は、コア５に電線２１が巻回された状態を示す概念断面図である。図４（ａ）は、図３（ａ）のＡのＣ−Ｃで区分けされた左右のいずれか一方を、詳細に示すものであり、Ｃ−Ｃ面に垂直な面（紙面に水平な面）で切断したときの断面図に相当する。なお、図４（ａ）において、同機能の部分は図３と同じ符号を用いている。
【０００９】
図４（ｂ）は、コア５に巻回される電線２１の断面図である。電線２１は、銅等よりなる導体線２３とその外周を被覆する絶縁層２４からなるエナメル線である。絶縁層２４の材質としてはポリアミドイミドやポリイミド等が用いられるが、これらからなる絶縁層は互いに滑りやすい。
【００１０】
電線層７は、電線間の間隙をより小さくするため、図４（ａ）に示されるように、図中の矢印Ｐの方向（コア５の方向）にプレスされる。絶縁層２４は互いに滑りやすいので、このプレスにより電線間に断層ずれや擦れ等が生じやすい。図４（ｃ）は、プレス後の電線のずれの様子を示す概念断面図である。図中の、楕円で囲まれた部分Ｂに、電線間のずれが生じていることが示されている。
【００１１】
本発明は、以上で説明したステータの製造における問題の解決を課題とする。すなわち、ステータのコアに電線を巻回して形成された電線層をコア方向にプレスして、電線間の間隙を減少させる工程を有するステータの製造方法であって、プレス時に生じる電線のずれや電線間の滑りが抑制されたステータの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、以下に示す構成からなる本発明により達成される。
【００１３】
本発明の第１の態様は、電線をコア上に巻回して電線層を形成する巻回工程、前記電線層を加熱する加熱工程、及び前記電線層をコア方向にプレスする圧縮工程を有するステータの製造方法であって、
前記電線が、導体線、その導体線を被覆する絶縁層、及び最外層にある融着層を有する絶縁被覆電線であり、
前記融着層が、前記絶縁層のＴｇ未満の融着開始温度を有する融着材よりなり、
前記加熱工程が、融着材の融着開始温度以上で、かつ絶縁層のＴｇ未満の温度に前記電線を加熱する工程であり、かつ
前記圧縮工程が、前記融着材の融着開始温度以上でかつ前記絶縁層のＴｇ未満の温度で行われることを特徴とするステータの製造方法（請求項１）である。
【００１４】
この第１の態様の製造方法は、電線をコア上に巻回して電線層を形成する巻回工程、及び、その後電線層をコア方向にプレスする圧縮工程を有する点では、前記で説明した従来のステータの製造方法、例えば図４により説明した例と同様である。
【００１５】
この第１の態様は、巻回される電線として、導体線と、その導体線を被覆する絶縁層と、電線の最外層にある融着層を有する絶縁被覆電線を用いること、及び、巻回工程後圧縮工程前に、電線層を加熱する加熱工程を有し、圧縮工程が加熱により昇温された状態で行われることを特徴とする。
【００１６】
巻回される電線を構成する導体線とその導体線を被覆する絶縁層に関しては、従来の電線、例えば図４（ｂ）に示される電線と同様である。しかし本発明で用いられる絶縁被覆電線は、その最外層、すなわち巻回後他の電線と接触する部分に融着層を有することを特徴とする。そしてこの融着層は、絶縁層のＴｇ未満の融着開始温度を有する融着材より形成される。
【００１７】
融着開始温度とは、融着層の溶融（軟化）により電線同士が自己融着する最低の温度である。又、Ｔｇとは、ガラス転移温度、すなわち高分子物質を加熱した場合にガラス状からゴム状に変わるガラス転移がおこる温度である。ガラス転移温度は、ＴＭＡ法、ＤＳＣ法、ＤＭＡ法等の方法により測定されるが、本発明においては、昇温速度２０℃／分のＤＳＣ法で測定したガラス転移温度の値をＴｇとする。
【００１８】
巻回工程後に、コア上に巻回された絶縁被覆電線の列からなる層が複数積層された電線層は、前記融着材の融着開始温度以上で、かつ絶縁層のＴｇ未満の温度に加熱される（加熱工程）。第１の態様では、この加熱され昇温された状態、すなわち融着材の融着開始温度以上でかつ絶縁層のＴｇ未満の温度で圧縮工程が行われる。
【００１９】
圧縮工程で電線層がプレスされる際、融着材はその融着開始温度以上に加熱されているので、融着層は柔軟となりプレス時の応力で変形可能となる。そして、柔軟になった融着層がクッションの役割を果たし、プレス時の電線同士のずれや滑りを抑制することができる。加熱温度が絶縁層のＴｇ以上であると、プレス時に絶縁層の変形が生じ絶縁不良等が生じやすくなる。
【００２０】
加熱され昇温された状態で行われるプレスにより、電線間の間隙、さらに電線とコア（インシュレーター）間の間隙が減少する。プレスの方法や条件は、従来の回転電機用のステータの製造方法において行われていた方法や条件と同様であり、例えば、フラットパンチ等を用いて行うことができる。
【００２１】
本発明の第２の態様は、電線をコア上に巻回して電線層を形成する巻回工程、前記電線層を加熱する加熱工程、前記加熱工程後前記電線層を冷却する冷却工程、及び前記冷却工程後前記電線層をコア方向にプレスする圧縮工程、を有するステータの製造方法であって、
前記電線が、導体線、その導体線を被覆する絶縁層、及び最外層にある融着層を有する絶縁被覆電線であり、
前記融着層が、前記絶縁層のＴｇ未満の融着開始温度を有する融着材よりなり、
前記加熱工程が、融着材の融着開始温度以上でかつ絶縁層のＴｇ未満の温度に前記電線層を加熱する工程であり、かつ
前記圧縮工程が、前記冷却により前記融着材が固化した後行われることを特徴とするステータの製造方法（請求項２）である。
【００２２】
この態様の巻回工程は、前記第１の態様の巻回工程と同様であり、又、巻回後電線層が加熱されることも前記第１の態様と同様である。又、コアに巻回される電線が、導体線、及びそれを被覆する絶縁層を有し、さらに最外層に融着層を有する絶縁被覆電線である点、この融着層が、絶縁層のＴｇ未満の融着開始温度を有する融着材より形成される点、さらに加熱工程がこの融着材の融着開始温度以上でかつ前記絶縁層のＴｇ未満の温度に前記電線を加熱して行われる点でも、前記第１の態様と同じである。
【００２３】
この第２の態様では、加熱工程後圧縮工程前に、電線層を冷却する冷却工程を有する点、及び圧縮工程が、冷却工程での冷却により融着材が固化した状態で行われる点で、前記第１の態様と相違する。
【００２４】
この第２の態様でも、加熱工程での加熱温度は、融着材の融着開始温度以上であるので、電線層を構成する電線は互いに融着するが、この加熱工程終了後、電線層は冷却され（冷却工程）融着材は固化されるので、互いに融着している電線間は固化した融着材により互いに固定される。その後圧縮工程が行われるが、電線同士は互いに固定されているので、プレスの際に電線間は滑らず、ずれが生じない。さらに、プレス時のスプリングバックを抑えることができるとの効果もある。
【００２５】
本発明は、さらにその好ましい態様として、前記のステータの製造方法であって、絶縁被覆電線の断面が、多角形であることを特徴とする製造方法を提供する（請求項３）。断面が多角形の場合は、断面形状同士を適合させることにより、間隙が生じにくいように電線を隣接することが容易であり、本発明の方法に適用することにより、電線間の間隙が特に小さいステータが得られる。断面が多角形の電線としては、平角線や六角線等が挙げられる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のステータの製造方法によれば、第１、第２のいずれの態様の場合も、電線間の間隙を減少できるとともに、電線のずれや擦れ等の発生を抑制することができ、モータ等の回転電機用として好適なステータを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に発明を実施するための最良の形態を、図を用いてより具体的に説明するが、本発明の範囲はこの形態に限定されるものではない。
【００２８】
図１は、本発明のステータの製造方法（第１、第２の態様）に用いられる電線１（絶縁被覆電線）の概念断面図である。図１に示されるように、電線１は、導体線２、その周りを被覆する絶縁層３、及びさらにその周りを被覆し最外層にある融着層４よりなる。
【００２９】
導体線２、その周りを被覆する絶縁層３としては、従来のステータ用の電線として使用されるエナメル線の場合と同様なものが使用される。すなわち、導体線２を形成する導体としては銅、銅合金、銀等が挙げられる。
【００３０】
本発明により製造されたステータは、第１、第２のいずれの態様により製造されたものも高温環境下での使用が想定される。そこで、絶縁層３の材質としては耐熱性が優れるものが好ましい。このような材質としては、ポリアミドイミドやポリイミド等の耐熱性の樹脂が挙げられる。なお、導体線２や絶縁層３の径や厚み等も従来のエナメル線と同様である。
【００３１】
融着層４を形成する融着材は、絶縁層３のＴｇ未満の融着開始温度を有する材質からなる。本発明により製造されたステータは高温環境下での使用が想定されるので、融着材としては、その融着開始温度が、絶縁層３のＴｇ未満であるとの条件を満たす範囲内で、想定される高温環境下での使用に耐えられる耐熱性を有するものが好ましい。このような融着材の材質としては、第１、第２のいずれの態様の場合も、ナイロン等のポリアミド系やポリエステル系等の熱可塑性樹脂が好ましく例示される。
【００３２】
本発明の製造方法の巻回工程では、前記の電線１を隣接する電線間が互いに密接するようにステータのコアに巻回し電線層が形成される。図２は、この電線１の巻回の様子を概念的に示す説明図であり、コアの回転軸に対し垂直方向の断面図である。図２の例では、コア５を時計方向に回転し、電線１をコア５の方向に供給して巻付ける方法により巻回が行われ電線層７が形成される。電線１は、図の左側より供給されるが、コア５に巻回される前に、逆反りローラ６を通り、巻回の際に曲げられる向きとは逆向きの反りが与えられている。逆反りローラ６を通すことにより、いわゆる巻き太りを抑制することができる。
【００３３】
互いに密接するように巻回する方法としては、前記の特許文献１〜２に記載する方法等、公知の方法を挙げることができる。例えば図２の例において、電線１がコア５に巻取られる直前の位置に、電線を整列させて巻くための電線ガイド（図示されていない。）を設けてもよい。
【００３４】
コア５の形状は図３（ｂ）に示される。コアとしては、例えばこのような形状であって鉄等の磁性体からなるものを用いることができる。通常、コアは、電線との絶縁性を確保するためのインシュレーターで被覆されている。
【００３５】
巻回工程により、図４（ａ）にその断面が示される電線層７が形成される。第１の態様では、巻回工程後電線層７は、融着層の融着開始温度以上でかつ絶縁層３のＴｇ未満の温度に加熱される（加熱工程）。絶縁層３のＴｇ未満の温度なので、絶縁層３の変形や絶縁不良等はほとんど生じない。
【００３６】
加熱方法としては、特に限定されないが、電線層７への温風の吹付け、恒温層に電線層７（及びそれが巻回されているコア５等）を入れる、電線１に通電してジュール熱で加熱する等の方法を採用することができる。電線１の絶縁層３としてポリアミドイミド又はポリイミドを用い、融着層４がナイロン等のポリアミド系、ポリエステル系の熱可塑性樹脂からなる場合、通常加熱温度は１２０〜１５０℃程度である。
【００３７】
融着開始温度以上に加熱されることにより融着層４は柔軟になる。第１の態様においてはその後、図４（ａ）に示されるように、コア５の方向にプレスされる。融着層４は加熱により柔軟になっているので、プレス時の応力によって塑性変形や弾性変形し、その結果電線１間のずれや擦れが抑制される。
【００３８】
第２の態様でも、巻回工程後電線層７は融着層４の融着開始温度以上でかつ絶縁層３のＴｇ未満の温度に加熱される（加熱工程）。加熱の方法やその程度等は第１の態様と同様である。融着開始温度以上に加熱されることにより、各電線の融着層４間が融着する。又、絶縁層３のＴｇ未満の温度なので、絶縁層３の変形や絶縁不良等はほとんど生じない。
【００３９】
第２の態様においては、加熱工程で融着層４間が融着された後、冷却され（冷却工程）融着層４は固化し、互いに接触する電線１間は強固に接着、固定される。冷却後の温度は通常室温であるが、融着層４が固化し強固な接着が形成されれば室温以上の温度であってもよい。その後、第１の態様と同様に電線層７はコア５の方向にプレスされる。電線１間は強固に接着されているので、プレス時の応力による電線１のずれや擦れは抑制されている。第１の態様、第２の態様のいずれも、プレスの方法や、その条件は特に限定されず、コア（電線層）の形状、大きさや電線の径等に応じた好ましい方法や条件が採用される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に用いられる絶縁被覆電線の概念断面図である。
【図２】電線の巻回工程の様子を示す説明図である。
【図３】ステータにおいて、分割ステータが配置されている様子及びそのコアを示す概念図である。
【図４】プレス前後のステータの電線層及びその周囲の様子、及び従来技術に用いられる絶縁被覆電線を示す概念断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、２１      電線
２、２３      導体線
３、２４      絶縁層
４            融着層
５            コア
６            逆反りローラ
７            電線層
１１          ヨーク
１２          ティース
１３          つば
１４          インシュレーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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