(57)【要約】【課題】誘導加熱を用いて効率的に固定子を加熱する固定子の加熱装置、及び加熱方法の提供。【解決手段】固定子コア１１にコイル１２が装着されて固定子１０が形成され、固定子１０のコイルエンド１２ａ部の一方近傍に第１誘導コイル３２が配置され、他方近傍に第２誘導コイル３３が配置され、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に通電することで、コイルエンド１２ａ部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前加熱として、固定子１０を誘導加熱する固定子１０の加熱方法において、第１誘導コイル３２を固定子１０の軸方向に移動させる第１移動ユニット３８ａと、第２誘導コイル３３を固定子１０の軸方向に移動させる第２移動ユニット３８ｂと、を備え、第１移動ユニット３８ａによって、第１誘導コイル３２を移動し、第２移動ユニット３８ｂによって、第２誘導コイル３３を移動し、固定子１０を誘電加熱する。【選択図】図１
2008193875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着されて固定子が形成され、前記固定子のコイルエンド部の一方近傍に第１誘導コイルが配置され、他方近傍に第２誘導コイルが配置され、前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルに通電することで、前記コイルエンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、前記固定子を誘導加熱する固定子の加熱方法において、
前記第１誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第１コイル移動手段と、
前記第２誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第２コイル移動手段と、
を備え、
前記第１コイル移動手段によって、前記第１誘導コイルを移動し、前記第２コイル移動手段によって、前記第２誘導コイルを移動し、前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルに通電することで、前記固定子を誘電加熱することを特徴とする固定子の加熱方法。
【請求項２】
請求項１に記載の固定子の加熱方法において、
前記固定子の前記コイルエンド部及び前記固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、
前記温度測定手段によって測定した前記コイルエンド部と前記固定子コアとの温度差に基づいて、前記第１コイル移動手段によって、前記第１誘導コイルを移動させ、前記第２コイル移動手段によって、前記第２誘導コイルを移動させることを特徴とする固定子の加熱方法。
【請求項３】
請求項２に記載の固定子の加熱方法において、
前記温度差が設定値よりも大きい場合に、前記第１コイル移動手段、及び前記第２コイル移動手段によって、前記固定子コアから前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルを離間させることで、前記固定子の温度を調節することを特徴とする固定子の加熱方法。
【請求項４】
請求項１に記載の固定子の加熱方法において、
前記第１コイル移動手段及び前記第２コイル移動手段を制御する制御手段を備え、
前記制御手段が所定時間経過後に、前記第１コイル移動手段によって、前記第１誘導コイルを移動させ、前記第２コイル移動手段によって、前記第２誘導コイルを移動させることを特徴とする固定子の加熱方法。
【請求項５】
鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着された固定子の、コイルエンド部の一方近傍に配置される第１誘導コイルと、他方近傍に配置される第２誘導コイルと、を備え、前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルに通電することで、前記コイルエンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、前記固定子を誘導加熱する固定子の加熱装置において、
前記第１誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第１コイル移動手段と、
前記第２誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第２コイル移動手段と、
前記第１コイル移動手段及び前記第２コイル移動手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする固定子の加熱装置。
【請求項６】
請求項５に記載の固定子の加熱装置において、
前記固定子の前記コイルエンド部及び前記固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、
前記温度測定手段によって測定した前記コイルエンド部と前記固定子コア部との温度差に基づいて、前記制御手段が、前記第１コイル移動手段によって、前記第１誘導コイルを移動させ、前記第２コイル移動手段によって、前記第２誘導コイルを移動させることを特徴とする固定子の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの固定子に備えるコイルエンド部や固定子コアを、予備加熱やアニール処理等を行うために均一に加熱する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータに使われる固定子は、固定子コアに電線コイルが巻回された状態で、電線コイル間にワニスを含浸させて加熱し、ワニスを硬化させるワニス含浸法や、型を用いて固定子のコイルエンド部に樹脂を射出成形し、電線コイル間に絶縁樹脂を充填形成する樹脂モールド法が用いられ、コイルエンド部が絶縁、保護されている。
電線コイルにワニスを含浸させる方法には、固定子を回転させながらワニスを滴下含浸させる方法と、電線コイルの下部をワニス槽に漬けてワニスを毛細管現象により含浸させる浸積方法が知られている。
何れの場合にも、固定子のコイルエンド部に露出している電線コイルの水分除去及び巻線ストレス緩和（アニール処理）を行う予備乾燥工程、及びワニスを硬化させるための電線コイルを加熱する固定子加熱工程を成型工程前後に必要とする。
【０００３】
固定子のコイルエンド部を樹脂モールドする場合においても、固定子の前の予備加熱を必要とする。
樹脂モールドに使用される樹脂は、一般的に熱硬化性のタイプが使用されるため、金型に固定子を入れてインサート射出成形するときに、予め固定子が加熱されていないと樹脂を硬化させるのに時間がかかるためである。熱可塑性のタイプの樹脂を使用する場合でも、固定子が加熱されていないと、樹脂成形の際に流動性が著しく悪化し、未充填等の不具合を起こす可能性がある。
このような理由により、コイルエンド部を樹脂モールドする場合においても、固定子が予め一定温度範囲に均一に呼び加熱されている必要がある。なお、樹脂モールドに使用される樹脂は、例えば不飽和ポリエステル系、エポキシ系、ＰＰＳ系、ＬＣＰ系等の樹脂が挙げられる。
【０００４】
固定子は、固定子コアと固定子コアに装着された電線コイルとから構成される。なお近年では、電線コイルの代わりに薄板積層コイルや、エッジワイズ曲げコイルなどを用いる場合もある。
このような固定子は、先述の予備加熱する工程では均一に加熱されることを理想とする。そして、このような固定子の予備加熱については多くの文献が存在する。
例えば、特許文献１には、加熱コイルを用いた誘導加熱、及び赤外線の照射により固定子を予備加熱する方法が示されている。
ただし、特許文献１に記載されるような中空の加熱コイル内部に固定子を挿入して加熱する方式を採用する場合、加熱コイルから生じる磁束の多くがコアの外周部端部に作用してしまうという問題がある。これは固定子コアが珪素鋼板の積層体によって構成されていることが多く、通常銅で形成されるコイルよりも熱伝導率が低いこと等に起因する。
【０００５】
そこで、特許文献２に、出願人が開示した固定子の両端に備えられるコイルエンド部付近にそれぞれ高周波誘導加熱用コイルを配置することで、コイルエンド部に多くの高周波磁束が通過するようにでき、コア外周端部の局部加熱が防止されて、固定子の均一加熱が可能となる技術が開示している。
【特許文献１】特開昭６０−８２０５０号公報（第１〜２頁、図２及び図３等）
【特許文献２】特願２００６−２９７０１０号公報（段落３５〜４２、図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示される従来技術では、固定子を効率よく加熱するという課題に対しては十分に解決していないと考えられる。
（１）特許文献２においては、誘導加熱用コイルと遮蔽板を用いて、加熱量をコントロールしている。
誘導加熱により固定子を温める場合、前述したように固定子コアの方が導体コイルよりも加熱され易い。そして、透過した磁束が物質内で電流を発生させることで発熱するため、磁束の透過量が発熱に大きく影響する。発生している磁束密度は誘導加熱用コイルからの距離に反比例して少なくなるため、誘導加熱用コイルを数ｍｍ程度動かしただけで、加熱の状態が変わってしまう。
【０００７】
このため、固定子コアが加熱しすぎないように、磁束の一部を遮蔽板によって制限することで、固定子コアと導体コイルとの温度差を少なくしている。
しかし、磁束を遮蔽することで誘導加熱用コイルのエネルギーをロスすることになり、若干効率を犠牲にすることになる。誘導加熱は、効率の良い加熱方法とされているが、誘導加熱用コイルに大きな電力を流すと、冷却のために誘導加熱用コイル内に流している冷却水の冷却能力を高める必要がある。よって、発生した磁束を無駄なく固定子の加熱に変換することが望ましい。
【０００８】
（２）さらに、特許文献２のように、遮熱板を用いただけでは十分に固定子コアとコイルエンドの温度差は十分に縮められない。
誘導加熱はその性質上、誘導加熱用コイルに近い場所ほど加熱されやすい。したがって、例えば固定子コアの表面と内部では表面の方が加熱されやすく、均一な温度にするためには熱伝達に頼る必要がある。そこで、実際の工程では誘導加熱による予備加熱の後に、均熱処理時間を設けている。
予備加熱された固定子に温度ムラがあると、その後のワニス塗布工程や樹脂モールド工程において不良を発生しやすくなる等の弊害があるため通常は均熱処理を行い、具体的には熱伝達によって温度差が無くなるまで固定子を放置する。固定子コアとコイルエンドとの温度差が大きいと、必然的に固定子コアとコイルエンドの温度が同等になるまでの時間が長く必要となり、サイクルタイムが長くなってしまう。
よって、極力予備加熱工程において固定子コアとコイルエンドの温度差が小さくし、固定子の温度ムラを少なくすることが望ましい。
【０００９】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、誘導加熱を用いて固定子コアとコイルエンドの温度差が小さくなる効率の良い固定子の加熱方法、及び加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明による固定子の加熱方法は以下のような特徴を有する。
（１）鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着されて固定子が形成され、前記固定子のコイルエンド部の一方近傍に第１誘導コイルが配置され、他方近傍に第２誘導コイルが配置され、前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルに通電することで、前記コイルエンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、前記固定子を誘導加熱する固定子の加熱方法において、
前記第１誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第１コイル移動手段と、前記第２誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第２コイル移動手段と、を備え、前記第１コイル移動手段によって、前記第１誘導コイルを移動し、前記第２コイル移動手段によって、前記第２誘導コイルを移動し、前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルに通電することで、前記固定子を誘電加熱することを特徴とする。
【００１１】
（２）（１）に記載の固定子の加熱方法において、
前記固定子の前記コイルエンド部及び前記固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、前記温度測定手段によって測定した前記コイルエンド部と前記固定子コアとの温度差に基づいて、前記第１コイル移動手段によって、前記第１誘導コイルを移動させ、前記第２コイル移動手段によって、前記第２誘導コイルを移動させることを特徴とする。
【００１２】
（３）（２）に記載の固定子の加熱方法において、
前記温度差が設定値よりも大きい場合に、前記第１コイル移動手段、及び前記第２コイル移動手段によって、前記固定子コアから前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルを離間させることで、前記固定子の温度を調節することを特徴とする。
【００１３】
（４）（２）に記載の固定子の加熱方法において、
前記温度差が設定値よりも小さい場合に、前記第１コイル移動手段、及び前記第２コイル移動手段によって、前記固定子コアに前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルを近接させることで、前記固定子の温度を調節することを特徴とする。
【００１４】
（５）（１）に記載の固定子の加熱方法において、
前記第１コイル移動手段及び前記第２コイル移動手段を制御する制御手段を備え、前記制御手段が所定時間経過後に、前記第１コイル移動手段によって、前記第１誘導コイルを移動させ、前記第２コイル移動手段によって、前記第２誘導コイルを移動させることを特徴とする。
【００１５】
また、前記目的を達成するために、本発明による固定子の加熱装置は以下のような特徴を有する。
（６）鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着された固定子の、コイルエンド部の一方近傍に配置される第１誘導コイルと、他方近傍に配置される第２誘導コイルと、を備え、前記第１誘導コイル及び前記第２誘導コイルに通電することで、前記コイルエンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、前記固定子を誘導加熱する固定子の加熱装置において、
前記第１誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第１コイル移動手段と、前記第２誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第２コイル移動手段と、前記第１コイル移動手段及び前記第２コイル移動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１６】
（７）（６）に記載の固定子の加熱装置において、
前記固定子の前記コイルエンド部及び前記固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、前記温度測定手段によって測定した前記コイルエンド部と前記固定子コア部との温度差に基づいて、前記制御手段が、前記第１コイル移動手段によって、前記第１誘導コイルを移動させ、前記第２コイル移動手段によって、前記第２誘導コイルを移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
このような特徴を有する本発明による固定子の加熱方法により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（１）に記載される発明は、鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着されて固定子が形成され、固定子のコイルエンド部の一方近傍に第１誘導コイルが配置され、他方近傍に第２誘導コイルが配置され、第１誘導コイル及び第２誘導コイルに通電することで、コイルエンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、固定子を誘導加熱する固定子の加熱方法において、第１誘導コイルを固定子の軸方向に移動させる第１コイル移動手段と、第２誘導コイルを固定子の軸方向に移動させる第２コイル移動手段とを備え、第１コイル移動手段によって、第１誘導コイルを移動し、第２コイル移動手段によって、第２誘導コイルを移動し、第１誘導コイル及び第２誘導コイルに通電することで、固定子を誘電加熱することを特徴とするので、以下の作用、効果が得られる。
【００１８】
前述したように、固定子コアに比べて導体コイルの加熱速度は遅い。よって、通常固定子コアの方が早く限界温度に達してしまう。これは固定コアと導体コイルの材料の抵抗値や形状の違いによるもので、理想的には固定子コアと導体コイルそれぞれに、必要なだけの磁束を通過させて、例えば固定子コアへの透過磁束量に比べ、導体コイルへの透過磁束量を昇温速度が同じになるような比率で供給することが望ましい。一方で、第１誘導コイル及び第２誘導コイルの形状を変更して磁束の量を最適化することは難しい。
そこで、第１誘導コイル及び第２誘導コイルを移動させ固定子コアからの距離を変化させることで、加熱時間内における固定子コアと導体コイルへの磁束の透過量の総量が理想的な比率になるように調節することが可能となり、加熱効率を上げて、固定子コアと導体コイルとの温度差を減少させ、固定子に発生する温度ムラを小さくすることを可能とする。
温度ムラが小さくなれば、その後に固定子の温度を均一化させるために熱風炉に入れておく時間を短縮することが可能となる。
【００１９】
また、（２）に記載の発明は、（１）に記載の固定子の加熱方法において、固定子のコイルエンド部及び固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、温度測定手段によって測定したコイルエンド部と固定子コアとの温度差に基づいて、第１コイル移動手段によって、第１誘導コイルを移動させ、第２コイル移動手段によって、第２誘導コイルを移動させることを特徴とするので、温度を監視しながら第１誘導コイル及び第２誘導コイルの位置を調整することが可能となり、より効果的な誘導加熱を可能とする。
加熱されやすい固定子コアの温度と、加熱されにくい導体コイルの温度は、誘導加熱することで温度差が生じ、周りに固定子コアのないコイルエンド部分と、固定子コアとで特に差が出やすい。例えばこのような温度差の生じやすい部分を温度測定手段によって測定して比較し、温度差が大きいと判断した場合に、第１誘導コイルと第２誘導コイルを移動させて、よりコイルエンドが加熱されやすく、固定子コアが加熱されにくい位置に移動することで、固定子コアとコイルエンドの温度差を効率よく小さくすることができる。
【００２０】
また、（３）に記載の発明は、（２）に記載の固定子の加熱方法において、温度差が設定値よりも大きい場合に、第１コイル移動手段、及び第２コイル移動手段によって、固定子コアから第１誘導コイル及び第２誘導コイルを離間させることで、固定子の温度を調節することを特徴とするので、温度差が大きい場合には固定子コアから離れることでコイルエンドを集中的に加熱し、温度差を縮めることができる。
加熱開始時には固定子コア及びコイルエンドを共に加熱できるような位置に第１誘導コイル及び第２誘導コイルを配置した場合、固定子コアの方が早く昇温して限界温度に達してしまい、一方、コイルエンドは十分加熱しきれないことが考えられるため、固定子コアとコイルエンドの温度差が一定値以上になった場合に、第１誘導コイル及び第２誘導コイルを固定子コアから離間させて、コイルエンドを集中的に加熱することで、固定子を効率的に加熱することが可能である。
【００２１】
また、（４）に記載の発明は、（２）に記載の固定子の加熱方法において、温度差が設定値よりも小さい場合に、第１コイル移動手段、及び第２コイル移動手段によって、固定子コアに第１誘導コイル及び第２誘導コイルを近接させることで、固定子の温度を調節することを特徴とするので、一定温度差以下になった場合には固定子コアと第１誘導コイル及び第２誘導コイルを近接させ、固定子コアを通過する磁束を増やすことで、固定子コアの加熱速度を上げることが出来る。
この（４）に記載の固定子の加熱方法では、（３）に記載の固定子の加熱方法とは逆に、加熱開始時にはコイルエンドを集中的に加熱できる位置に第１誘導コイル及び第２誘導コイルを配置する。この場合、コイルエンドが集中的に加熱されるため、固定子コアの昇温速度は鈍くなる。固定子コアの加熱速度に比べてコイルの加熱速度は遅いため、そのままの位置で加熱したのでは効率が良くない。よって、温度差をトリガーに第１誘導コイル及び第２誘導コイルを固定子コアに近づけてやることで、固定子コアの加熱速度を上げ、固定子を効率的に加熱することが可能となる。
【００２２】
また、（５）に記載の発明は、（１）に記載の固定子の加熱方法において、第１コイル移動手段及び第２コイル移動手段を制御する制御手段を備え、制御手段が所定時間経過後に、第１コイル移動手段によって、第１誘導コイルを移動させ、第２コイル移動手段によって、第２誘導コイルを移動させることを特徴とするので、（２）乃至（４）に記載の発明のように温度測定手段を必要とせず、第１誘導コイル及び第２誘導コイルを移動させることができ、効果的な固定子の加熱が可能となる。
固定子を量産する場合に、同じ大きさの固定子の加熱状況は同じように起こると考えられる。したがって、予め昇温状況のデータを採っておき、データを基に時間を設定し、制御手段が誘導加熱開始後所定時間経過した段階で、第１コイル移動手段及び第２コイル移動手段によって、第１誘導コイル及び第２誘導コイルを移動させることで、（３）及び（４）と同等の効果が得られ、固定子コアとコイルエンドの温度差を小さくすることが可能となり、効率的な固定子の加熱を安価に実現できる。
【００２３】
また、前記目的を達成するために、本発明による固定子の加熱装置は以下のような特徴を有する。
（６）に記載の発明は、鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着された固定子の、コイルエンド部の一方近傍に配置される第１誘導コイルと、他方近傍に配置される第２誘導コイルと、を備え、第１誘導コイル及び第２誘導コイルに通電することで、コイルエンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、固定子を誘導加熱する固定子の加熱装置において、第１誘導コイルを固定子の軸方向に移動させる第１コイル移動手段と、第２誘導コイルを固定子の軸方向に移動させる第２コイル移動手段と、第１コイル移動手段及び第２コイル移動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とするので、最適加熱できる位置に第１誘導コイル又は第２誘導コイルの位置を移動させ、効率的に加熱することができるので、固定子に発生する温度ムラを小さくすることが出来る。
温度ムラが小さくなれば、その後に固定子の温度を均一化させるために熱風炉に入れておく時間を短縮することが可能となるので、効率的に固定子の温度を均一化させることが可能となる。
【００２４】
また（７）に記載の発明は、（６）に記載の固定子の加熱装置において、固定子のコイルエンド部及び固定子コア部の温度を測定する温度測定手段を備え、温度測定手段によって測定したコイルエンド部と固定子コアとの温度差に基づいて、制御手段が、第１コイル移動手段によって、第１誘導コイルを移動させ、第２コイル移動手段によって、第２誘導コイルを移動させることを特徴とするので、固定子の温度ムラを極力小さくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施例の加熱方法及び加熱装置の構成について概略を簡単に説明する。
図１に、本実施例の加熱装置３０の概略図を示す。また、図２には図１の固定子１０周辺を拡大した断面図を示す。
加熱装置３０は、電源装置３１と第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３と測温システム３４を備えている。
電源装置３１は交流電源を発生し、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に電源供給を行う。第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３は、直径十ｍｍ程度の中空パイプが円形に巻かれて形成されている。中空パイプは銅等の導電性の良い材質が用いられており、内部には図示しないチラーから供給される冷却水が循環する。
第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３は、それぞれ固定子１０の軸方向に移動可能に構成されている。第１誘導コイル３２を移動するための第１移動ユニット３８ａと、第２誘導コイル３３を移動するための第２移動ユニット３８ｂは、位置調節装置３８に備えられ、第１移動ユニット３８ａ及び第２移動ユニット３８ｂはそれぞれ独立に固定子１０の軸方向に移動可能である。
【００２６】
位置調節装置３８を制御する制御ユニット３５は、接続される測温システム３４のデータに基づいて第１移動ユニット３８ａ及び第２移動ユニット３８ｂを駆動させることが可能である。これらの動力源は、例えば流体を利用したシリンダを用いた昇降機構でも良いし、モータを用いて昇降させる機構であっても良い。ただし、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３と絶縁されてこれらを保持している必要があるので、例えばアルミナなどの絶縁性のセラミックス等を用いて保持されている。
【００２７】
固定子１０は、図２に示されるように固定子コア１１とコイル１２からなる。固定子コア１１は鋼板が積層されて円筒形状に構成されており、コイル１２はインシュレータ１３に導線１４が巻回されて構成される。なお、説明の都合上、円筒形状に構成された固定子コア１１のコア端面１１ａから外側をコイルエンド１２ａと呼ぶことにする。
固定子コア１１及びコイル１２には、コア測温体３６とコイル測温体３７で温度を測定可能に測温システム３４に接続されている。なお、コア測温体３６及びコイル測温体３７は非接触の温度計測装置であっても良い。非接触の温度計測装置は、例えば赤外放射温度計や非接触関知式の熱電対などが考えられる。なお、固定子コア１１及びコイル１２の温度測定点は複数あっても構わない。
本実施例では、固定子コア１１の端部にコア測温体３６を接触させ、コイル１２のコイルエンド１２ａにコイル測温体３７を接触させて温度を計測している。これは、固定子コア１１の端部は温度が高くなりやすく、コイルエンド１２ａは温度が上がりにくいためである。つまり、コア測温体３６とコイル測温体３７で温度差が生じやすいポイントを選んでいる。ただし、外乱を受けにくいポイントであることが望ましいので、適宜変更は可能である。
測温システム３４は、コア測温体３６とコイル測温体３７の温度を測定し、温度差を算出することが可能である。ただし、単純に測温システム３４で計測したデータを制御ユニット３５に渡し、制御ユニット３５で温度差を算出するようにしても良い。
【００２８】
図３に、製造工程の一部を模式的に表した図を示す。
固定子１０の製造工程では、予め固定子１０を組み付けた後、加熱装置３０で固定子１０の予備加熱を行い、その後に熱風炉５０で均熱化を行い、均熱化を終えた固定子１０を樹脂モールドする樹脂モールド装置６０で、固定子１０のコイルエンド１２ａを樹脂モールドする。
搬送装置４０はトロリ等のより構成される横行装置４１にチャック４３とチャック４３を昇降する昇降装置４２が備えられている。横行装置４１は上部に設けられた梁４５を移動可能である。なお、作業工程が離れていれば搬送装置４０にベルトコンベアなどを組み合わせても構わないし、工業用ロボットにハンドリングさせても良い。
熱風炉５０は所定温度の熱風を固定子１０に吹き付けることにより、加熱装置３０で加熱された固定子１０の温度ムラを均熱化することができる。
樹脂モールド装置６０では、上型６１と下型６２で固定子１０を挟み込み、上型６１及び下型６２には図示しない射出成形機が接続されて、コイルエンド１２ａを樹脂モールドして絶縁する。
この樹脂モールド装置６０は、ワニス塗布装置に置き換えることも可能である。
このような工程を経て、固定子１０は形成される。
【００２９】
本実施例は上述したような構成になっているので、以下に説明するような作用を示す。
固定子１０は、加熱装置３０の前工程までに固定子コア１１にコイル１２が組み付けられ、接続端子等も接合されており、搬送装置４０によって加熱装置３０に搬送され、所定の位置にセットされる。
固定子１０は、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３が、固定子１０のコイルエンド１２ａの中心辺りに位置するように配置される。
加熱装置３０では、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に接続された電源から交流を通電して加熱を開始する。固定子１０は、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に交流電流が通電されることで、近接するコイルエンド１２ａや固定子コア１１を磁束が通過して渦電流が発生し、固定子１０の内部の抵抗によって発熱させる。
【００３０】
図４に、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３の位置を制御するフローの一例を示す。
加熱装置３０に固定子１０をセットした後、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に電源装置３１からの通電を開始する。
Ｓ１で、固定子１０の温度である固定子コア温度Ｔ１を計測する。そしてＳ２に移行する。
Ｓ２で、コイル１２の温度である導線温度Ｔ２を計測する。そしてＳ３に移行する。
Ｓ３で、固定子コア温度Ｔ１と導線温度Ｔ２の温度が設定限界温度を超えているかどうかを確認する。設定限界温度は、固定子１０に用いている例えばインシュレータ１３やコイル１２の導線１４を被覆しているエナメル等が焼損する等、固定子１０をモータに使用する際にモータの寿命を著しく縮めない程度に設定されている。固定子コア温度Ｔ１又は導線温度Ｔ２が設定限界温度以上であれば（Ｓ３：Ｙｅｓ）、通電を終了し誘導加熱を終了する。設定限界温度を越えていなければ（Ｓ３：Ｎｏ）、Ｓ４に移行する。
【００３１】
Ｓ４で、温度差ｄＴを算出する。ｄＴは固定子コア温度Ｔ１と導線温度Ｔ２の温度差を示している。そしてＳ５に移行する。
Ｓ５で、温度差ｄＴが規定温度差以下かどうかをチェックする。温度差ｄＴが規定温度差以下であれば（Ｓ５：Ｙｅｓ）、Ｓ１に移行する。温度差ｄＴが規定温度差よりも高ければ（Ｓ５：Ｎｏ）、Ｓ６に移行する。
Ｓ６で、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を移動させる。そして、Ｓ１に移行する。図１及び図２に示すように、最初に第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を実線で示す位置に配置し、移動後は破線で示す位置に移動させる。したがって、移動量は数ｍｍ程度となる。
なお、このフローは単純に記載しているが、例えばｄＴの算出間隔が短くならないようにタイマーを入れる等適宜変更することを妨げない。コア測温体３６及びコイル測温体３７がオーバーシュートをして、正確に温度変化に追従しないことも考えられるためである。
【００３２】
第１誘導コイル３２と第２誘導コイル３３は、図４に示すような手順によって固定子１０の固定子コア１１とコイル１２のコイルエンド１２ａの温度変化を確認しながら、その位置が調整される。
なお、このような位置調整は、固定子１０の加熱時間が数十秒程度と短いため、１〜２回行うことが適当だと考えられる。もちろん、誘導加熱時間を長く採る、更に効率の良い温度上昇を期待する等の事情があれば、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３の位置調整の回数を更に増やすことを妨げない。
【００３３】
加熱装置３０で、所定時間加熱した後、搬送装置４０で固定子１０を熱風炉５０に移動する。熱風炉５０内では、固定子１０に対して熱風を数分間吹き付けながら均熱化を図る。目標設定温度に対して若干高めの熱風を吹き付けて安置することで、温度のバラツキは熱伝導によって均一化されていく。
均熱化した固定子１０は、樹脂モールド装置６０の所定の位置に設置され、上型６１と下型６２で固定子１０を挟むようにして樹脂成形を行う。固定子１０のコイルエンド１２ａを樹脂モールドする際に、固定子１０が一定の温度に均熱化されていることで、樹脂が温度を奪われて途中で凝固してしまったり、成形不良を起こしてしまったりといった不良を減らすことが可能になる。
【００３４】
本実施例は上述したような構成、作用を有するので、以下に説明するような効果を奏する。
図５にコア温度とコイル温度の経時変化を表すグラフを示す。
縦軸は温度を示し、横軸は経過時間を示している。
実線で示すコア温度Ｔ１ａの変化及びコイル温度Ｔ２ａの変化は本実施例の第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を移動させた結果を示している。
また、破線で示すコア温度Ｔ１ｂの変化及びコイル温度Ｔ２ｂの変化は第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を移動させなかった場合の結果を示している。
加熱時間ｔ１は、図３に示す加熱装置３０で第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を用いて加熱している時間であり、均熱時間ｔ２は熱風炉５０で固定子１０に熱風を当てながら均熱処理を行った時間を示している。
【００３５】
固定子１０の発熱は、磁束の通過密度によって左右され、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３からの距離が近く、通過する磁束の多い方が加熱されやすい。
しかし、課題にも記載した通り固定子コア１１に比べてコイル１２の方が材質の導電性の違いから発熱しづらい。固定子コア１１は鋼板を積層して構成されているのに比べ、コイル１２は導線１４が巻回されて構成されている。導線１４は、一般的には銅やアルミニウムなど抵抗の低い材質が用いられるため、抵抗発熱しづらい。また、固定子コア１１とコイル１２の形状の差によっても通過する磁束の数が異なり、発熱しづらい要因となっている。
【００３６】
コア温度Ｔ１ａはコア温度Ｔ１ｂと比べ、初期の温度上昇は同じであるが、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３が移動した経過時間ｔ３からコア温度Ｔ１ａの温度上昇は緩やかになっている。これは、前述した固定子コア１１への透過磁束量が減ったことに起因するものである。
そして、コア温度Ｔ１ｂに比べてコア温度Ｔ１ａの加熱時間ｔ１経過後の温度は低くなっている。
一方、コイル温度Ｔ２ａはコイル温度Ｔ２ｂと比べ、初期の温度上昇は同じであるが、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３が移動した経過時間ｔ３から温度上昇は急になっている。これは、前述したコイルエンド１２ａへの透過磁束量が増えたことに起因するものである。
そして、コイル温度Ｔ２ｂに比べてコイル温度Ｔ２ａの加熱時間ｔ１経過後の温度は高くなっている。
【００３７】
第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を移動させることにより、図５に示したように、加熱時間ｔ１経過後の固定子コア１１の温度を低く、コイルエンド１２ａの温度を高くすることが出来る。したがって、均熱時間ｔ２経過後の固定子コア１１とコイルエンド１２ａの温度差である第１温度差ｄＴ１は、移動させなかった場合の第２温度差ｄＴ２よりも小さくなる。
したがって、均熱時間ｔ２をより短く設定することが出来るので、固定子製造工程における全体的なサイクルタイムの短縮に繋がる。
【００３８】
本実施例において、出願人は第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を移動させた場合、移動させない場合よりも均熱時間ｔ２を１割程度短縮できることを確認している。
固定子１０の製造工程におけるサイクルタイムの短縮は、生産工程当たりの生産量を増やすことができ、リードタイムを減らすことが出来るのでコストダウンにも繋がる。
このような簡易な方法で、コストダウンに貢献できるのでコストメリットは高い。また、同じ生産ラインに違う品種の固定子１０を流す場合にも、対応しうるなどのメリットも考えられる。
さらに、測温システム３４によって温度で管理するため、固定子１０の製造時の寸法公差によるバラツキなどを吸収しうる。固定子１０の固定子コア１１は鋼板を積層する方法で形成しているし、コイル１２についても導線１４を巻回する方法で形成しており、寸法公差によるバラツキは若干生じる。一方で、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３の位置は数ｍｍ変わっただけでも固定子１０の加熱状態が変化することから、製品の寸法公差によっても若干は加熱状態が変化するものと考えられるが、温度で管理しているのでこのような寸法公差があったとしても精度良く追従できると考えられる。
また、このような効果が得られる本発明の加熱装置は、量産時に均熱時間ｔ２を最も短縮できる位置を模索するための試験機的な使用も可能である。
【００３９】
また、量産ラインに使用する場合には、測温システム３４を用いて温度管理せずとも、事前に固定子１０の温度が最適となる経過時間ｔ３のデータを得て、制御ユニット３５に経過時間ｔ３を記憶させ、誘導加熱開始後、経過時間ｔ３が経過した後、第１移動ユニット３８ａ及び第２移動ユニット３８ｂによって、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を移動させても良い。
固定子１０を誘導加熱する場合、各部分の大きさが変わらず、同じ加熱装置３０を使用するのであれば、加熱条件は大きくは変わらないものと考えられる。前述したように温度管理する場合における寸法公差への追従性というメリットは失われるが、固定子１０をコア測温体３６及びコイル測温体３７で計測して、測温システム３４で温度差を算出するといった制御をする必要がなくなるため、装置の簡易化を図りコストダウンをすることが可能である。
さらに、測温システム３４、コア測温体３６、及びコイル測温体３７を用いた加熱装置３０に、経過時間ｔ３で制御する方法を組み合わせても良い。
【００４０】
以上に説明したように、本実施例に示した固定子の加熱方法及び加熱装置では以下に示すような、構成、作用、効果が得られる。
（１）鋼板が積層されて形成された固定子コア１１にコイル１２が装着されて固定子１０が形成され、固定子１０のコイルエンド１２ａ部の一方近傍に第１誘導コイル３２が配置され、他方近傍に第２誘導コイル３３が配置され、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に通電することで、コイルエンド１２ａ部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、固定子１０を誘導加熱する固定子１０の加熱方法において、第１誘導コイル３２を固定子１０の軸方向に移動させる第１移動ユニット３８ａと、第２誘導コイル３３を固定子１０の軸方向に移動させる第２移動ユニット３８ｂと、を備え、第１移動ユニット３８ａによって、第１誘導コイル３２を移動し、第２移動ユニット３８ｂによって、第２誘導コイル３３を移動し、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に通電することで、固定子１０を誘電加熱することを特徴とするので、最適加熱できる位置に第１誘導コイル３２又は第２誘導コイル３３を移動させ、固定子１０に発生する温度ムラを小さくすることが出来る。
温度ムラが小さくなれば、その後に固定子１０の温度を均一化させるために熱風炉に入れておく時間を短縮することが可能であるので、効率的に固定子１０の温度を均一化させることが可能となる。
【００４１】
（２）（１）に記載の固定子１０の加熱方法において、固定子１０のコイルエンド１２ａ部及び固定子コア１１の温度を測定する測温システム３４を備え、測温システム３４によって測定したコイルエンド１２ａ部と固定子コア１１との温度差ｄＴに基づいて、第１移動ユニット３８ａによって、第１誘導コイル３２を移動させ、第２移動ユニット３８ｂによって、第２誘導コイル３３を移動させることを特徴とするので、温度を監視しながら第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３の位置を調整することが可能となり、より効果的な誘導加熱を可能とする。
【００４２】
（３）（２）に記載の固定子１０の加熱方法において、温度差ｄＴが設定値よりも大きい場合に、第１移動ユニット３８ａ、及び第２移動ユニット３８ｂによって、固定子コア１１から第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を離間させることで、固定子１０の温度を調節することを特徴とするので、温度差ｄＴが大きい場合には固定子コア１１から離れることでコイルエンド１２ａを集中的に加熱して温度差を縮めることができる。
【００４３】
（４）鋼板が積層されて形成された固定子コア１１にコイル１２が装着された固定子１０の、コイルエンド１２ａ部の一方近傍に配置される第１誘導コイル３２と、他方近傍に配置される第２誘導コイル３３と、を備え、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に通電することで、コイルエンド１２ａ部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、固定子１０を誘導加熱する固定子１０の加熱装置において、第１誘導コイル３２を固定子１０の軸方向に移動させる第１移動ユニット３８ａと、第２誘導コイル３３を固定子１０の軸方向に移動させる第２移動ユニット３８ｂと、第１移動ユニット３８ａ及び第２移動ユニット３８ｂを制御する制御ユニット３５と、を有することを特徴とするので、最適加熱できる位置に第１誘導コイル３２又は第２誘導コイル３３の位置を移動させ、効率的に加熱することがで、固定子１０に発生する温度ムラを小さくすることが出来る。
温度ムラが小さくなれば、その後に固定子１０の温度を均一化させるために熱風炉に入れておく時間を短縮することが可能となるので、効率的に固定子１０の温度を均一化させることが可能となる。
【００４４】
（５）（４）に記載の固定子１０の加熱装置において、固定子１０のコイルエンド１２ａ部及び固定子コア１１の温度を測定する測温システム３４を備え、測温システム３４によって測定したコイルエンド１２ａ部と固定子コア１１との温度差ｄＴに基づいて、制御ユニット３５が、第１移動ユニット３８ａによって、第１誘導コイル３２を移動させ、第２移動ユニット３８ｂによって、第２誘導コイル３３を移動させることを特徴とするので、固定子１０の温度ムラを極力小さくすることが可能となる。
【００４５】
以上において、実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、本実施例では固定子１０のコイル１２が導線１４を巻回して構成する旨記載しているが、コイル１２が薄板積層式のコイルであったり、エッジワイズ曲げコイルであったりすることを妨げない。
また、本実施例では第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を、当初の位置から固定子１０の固定子コア１１から離間するように、図５に示したようなフローに従い移動させている。しかし、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を固定子１０の固定子コア１１から離れた位置で最初に誘導加熱し、一定時間、あるいは所定の温度差を目安に固定子１０の固定子コア１１に第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３を近づける方法も考えられる。このように固定子１０を最適な温度にするために、制御を変更することを妨げない。
また、本実施例と例えば特許文献２に開示されるような方法を組み合わせて使用することも妨げない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施例の、加熱装置３０の概略図を示している。
【図２】本実施例の、図１の固定子１０周辺か拡大して表した断面図を示している。
【図３】本実施例の、製造工程の一部を模式的に表した図を示している。
【図４】本実施例の、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３の位置を制御するフローの一例を示している。
【図５】本実施例の、コア温度とコイル温度の径時変化を表すグラフを示している。
【符号の説明】
【００４７】
１０      固定子
１１      固定子コア
１１ａ      コア端面
１２      コイル
１２ａ      コイルエンド
１３      インシュレータ
１４      導線
３０      加熱装置
３１      電源装置
３２      第１誘導コイル
３３      第２誘導コイル
３４      測温システム
３５      制御ユニット
３６      コア測温体
３７      コイル測温体
３８      位置調節装置
３８ａ      第１移動ユニット
３８ｂ      第２移動ユニット
【図１】
2008193875.tif 000003
【図２】
2008193875.tif 000004
【図３】
2008193875.tif 000005
【図４】
2008193875.tif 000006
【図５】
2008193875.tif 000007