CN1312830C - 旋转电机的定子的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的旋转电机的定子的制造方法，具有清漆处理工序，该清漆处理工序包括：将定子预加热的预加热工序；一边将预加热后的定子绕轴心旋转，一边将调整成清漆涂敷时的定子温度下的粘度为16～105mPa·s的清漆从该定子的径向外侧向线圈端滴下的清漆涂敷工序，其中，定子的旋转速度设定为5～50r/min；对涂敷了清漆的定子加热以固化该清漆的清漆加热固化工序。本发明能制造高充填率地使清漆含浸在线圈端内、可提高线圈端的绝缘性及耐电化学腐蚀性、并能提高定子整体刚性的定子。能获得通过将定子的预加热温度中的清漆粘度在规定范围内加以调整、能简单且高充填率地使清漆含浸于线圈端内的旋转电机的定子的制造方法。

Description

旋转电机的定子的制造方法

技术领域

本发明涉及装载在轿车、卡车、轨道交通等的车辆上的旋转电机的定子的制造方法，尤其是涉及清漆以高充填率含浸在定子绕组的线圈端的定子的制造方法。

背景技术

以往的定子的清漆处理方法，例如日本专利特开平07-213029号公报所记载的那样，一边将加热到规定温度的定子旋转一边将清漆从径向外侧向定子绕组的线圈端的表面滴下，在清漆的粘性增大之前从径向外侧将低压的空气吹向线圈端，然后利用干燥炉使清漆固化。向线圈端的表面滴下的清漆，通过定子绕组的线圈间的间隙的毛细管作用而浸透线圈端内，但若清漆的滴下量少的话，清漆的浸透速度下降，无法浸透至线圈端整体。为此，清漆滴下后，将低压的空气吹向线圈端，强制性地将清漆浸透在线圈端内。由此，即使清漆的滴下量少的情况下也可使清漆浸透线圈端整体。

但是，以往的定子的清漆处理方法中，需要空气发生装置，清漆处理工序变为极大规模，是不适合的。

本案申请人着眼于清漆处理工序中预加热后的定子的温度下的清漆粘度，发现通过将清漆涂敷时的定子温度下的清漆粘度在规定范围内加以调整，浸透到线圈端内的清漆不会从线圈端滴落而留在线圈端内，可提高清漆充填率，从而产生了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通过将清漆涂敷时的定子温度下的清漆粘度在规定范围内加以调整、可简易且高充填率地使清漆含浸在线圈端内的旋转电机的定子的制造方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种旋转电机的定子的制造方法，包括：以切槽朝内径侧开口的形态在圆周方向上排列构成的圆筒状的定子铁心；安装在所述定子铁心上的定子绕组，清漆含浸在所述定子绕组的线圈端内，其特征在于，具有清漆处理工序，该清漆处理工序包括：将所述定子预加热的预加热工序；一边将预加热后的所述定子绕轴心旋转一边将调整成清漆涂敷时的定子温度下的粘度为16～105mPa·s的所述清漆从该定子的径向外侧向所述线圈端滴下的清漆涂敷工序；对涂敷了所述清漆的所述定子加热固化的清漆加热固化工序，而且，在所述清漆涂敷工序中，所述定子的旋转速度设定为5～50r/min。

较佳地，在上述旋转电机的定子的制造方法中，具有在所述清漆处理工序之前、将环状的隔板安装在所述定子上以至少覆盖所述线圈端的径向内周面的工序。

较佳地，在上述旋转电机的定子的制造方法中，所述隔板成形为覆盖所述线圈端的径向内周面及轴向外周面的J状截面。

较佳地，在上述旋转电机的定子的制造方法中，在所述清漆加热固化工序中，至少在初期的规定时间使所述定子绕轴心旋转。

在本发明的旋转电机的定子的制造方法中，清漆能高充填率地含浸到线圈端内，因而可提高定子绕组的绝缘性及耐电化学腐蚀性，而且可提高定子整体的刚性，作为装载在使用环境严酷的汽车等的车辆上的车辆用交流发电机等的旋转电机的定子的制造方法是有用的。

附图说明

图1是说明本发明的实施形态1的旋转电机的定子的制造方法的工序图。

图2是说明本发明的实施形态1的旋转电机的定子的制造方法中的清漆涂敷工序的立体图。

图3是表示通过本发明的实施形态1的旋转电机的定子制造方法所制造的定子的立体图。

图4是表示本发明的实施形态1的旋转电机的定子的制造方法中的线圈端的清漆含浸率与电磁音峰值的关系的图。

图5是表示通过本发明的实施形态2的旋转电机的定子制造方法所制造的定子的立体图。

图6是说明本发明的实施形态2的旋转电机的定子的制造方法中的定子组装体的定子绕组结构的立体图。

图7是表示本发明的实施形态2的旋转电机的定子的制造方法中的定子组装体的立体图。

图8是表示本发明的实施形态3的旋转电机的定子的制造方法中的绕组组件的平面图。

图9是表示构成图8所示的绕组组件的连续导线的主要部分的立体图。

图10是说明构成图8所示的绕组组件的连续导线的排列状态的图。

图11是从外径侧看到的本发明的实施形态3的旋转电机的定子的制造方法中的装有隔壁的定子组装体的主要部分的平面图。

图12是表示本发明的实施形态3的旋转电机的定子的制造方法中的装有隔壁的定子组装体的主要部分的剖视图。

图13是说明本发明的实施形态3的旋转电机的定子的制造方法中的清漆涂敷工序的立体图。

图14是表示通过本发明的实施形态3的旋转电机的定子制造方法所制造的定子的主要部分的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的较佳实施形态进行说明。

[实施形态1]

图1是说明本发明的实施形态1的旋转电机的定子的制造方法的工序图，图2是说明本发明的实施形态1的旋转电机的定子的制造方法中的清漆涂敷工序的立体图，图3是表示通过本发明的实施形态1的旋转电机的定子制造方法所制造的定子的立体图，图4是表示本发明的实施形态1的旋转电机的定子的制造方法中的线圈端的清漆含浸率与电磁音峰值的关系的图。

首先对定子组装工序100进行说明。

该定子组装工序100中，首先将磁性钢板层叠以制作圆筒状的定子铁心2。在该定子铁心2上，将36个槽方向作成轴向的切槽2a以朝径向内方开口的形态在圆周方向上以规定的间距排列。将由绝缘被覆的细铜线构成的导线卷绕规定匝数，从而制作环状绕组单元(未图示)，将该环状绕组单元成形为星形，从而制作星形绕组单元3a。随后将多个星形绕组单元3a装入定子铁心2内，得到图2所示的定子组装体1。

定子绕组3由安装在定子铁心2上的多个星形绕组单元3a构成。导线在每隔3个切槽的切槽2a上卷绕成波形绕组，以使导线从1个切槽2a朝定子铁心2的轴向一端侧伸出，在定子铁心2的轴向一端侧折返，进入相隔3个切槽的下一切槽2a内，然后从定子铁心2的轴向的另一端侧伸出，在定子铁心2的轴向另一端侧折返，进入相隔3个切槽的再下一切槽2a内。在定子铁心2的轴向的各端面侧，在隔开3个切槽的切槽2a间折返的导线的部位成为线圈端3f、3r。

接着，对清漆处理工序101进行说明。

将如此组装后的定子组装体1放置在干燥炉(未图示)内，预加热至规定温度(预加热工序102)。

将加热至规定温度的定子组装体1从干燥炉取出，如图2所示，一边将定子组装体1绕轴心A旋转一边将从清漆供给装置(未图示)送出的清漆4从径向外方向线圈端3f、3r滴下(清漆涂敷工序103)。

接着，将涂敷了规定量的清漆4的定子组装体1放置在干燥炉内，使干燥炉内的温度上升至清漆4加热固化温度，然后在清漆固化温度下保持规定时间使清漆4固化(清漆加热固化工序104)。将定子组装体1冷却至室温后，从干燥炉取出，得到图3所示的定子5。

该清漆加热固化工序104中，清漆4凝胶化期间，即干燥炉内温度上升过程的数分钟期间，使定子组装体1绕轴心旋转，然后使定子组装体1绕轴心的旋转停止。

这里，清漆4使用以不饱和聚酯树脂为主要成分，添加了THEIC(日文：セイク，耐热增强剂)、HOMA(反应性稀释剂)等的THEIC变性聚酯。对HOMA的添加量进行调整，以使清漆4在室温下的粘度为9000mPa·s，而在100℃时的粘度为22mPa·s。THEIC是トリヒドロキシェチルイソシアヌレ一ト(日文)，HOMA是2ヒドロキシェチルメタアクリレ一ト(日文)。在预加热工序102中，将定子组装体1预加热至150℃。在清漆涂敷工序103中，对从干燥炉取出后的定子组装体1迅速开始清漆的涂敷，在定子组装体1的温度下降至大约80℃时完成清漆4的涂敷。在该清漆涂敷工序103中，使定子组装体1以36r/min进行旋转。而且，在清漆加热固化工序104中，将定子组装体1在160℃、进行30分钟加热固化。

采用本实施形态1，在清漆涂敷工序103中，对清漆4进行了调整以使100℃下的清漆粘度为22mPa·s，故当清漆4涂敷在线圈端3f、3r的表面后，上升至线圈端3f、3r的温度，从而具有适度的流动性。在清漆涂敷中使定子组装体1绕轴心旋转，故具有适度流动性的清漆4不会从线圈端3f、3r滴下，通过构成线圈端3f、3r的线圈间的间隙的毛细管作用而浸透线圈端3f、3r内，充填在线圈端3f、3r内。因此，不需使用空气发生装置等，就可将清漆4高充填率地充填在线圈端3f、3r内。

在清漆加热固化工序104的温度上升过程中，充填在线圈端3f、3r内的清漆4的粘度下降，流动性增加。为此，在清漆加热固化工序104的初期的数分钟期间，将定子组装体1绕轴心A旋转。由此，增加了流动性的清漆4不会从线圈端3f、3r滴下，存积在线圈端3f、3r内而凝胶化。为此，不需要防止清漆4滴下用的工具，且可抑制气泡的发生，可高密度地充填。

如此制作的定子5，构成线圈端3f、3r的线圈被清漆4覆盖。为此，在搬动定子5时，可防止构成线圈端3f、3r的线圈相互之间接触而损伤绝缘被膜，而且将定子5装入车辆用交流发电机内时，可防止线圈端3f、3r与支架接触而损伤绝缘被膜，因而可显著提高绝缘性。在装载了定子5的车辆用交流发电机中，也可防止从外部进入的盐水等粘附在线圈端3f、3r上引起的线圈电化学腐蚀。而且，清漆4高充填率地充填在线圈端3f、3r内，故定子5整体的刚性增大。为此，在使装载了定子5的车辆用交流发电机动作时，可大幅度地降低电磁音的发生。

而且，清漆4高充填率地充填在线圈端3f、3r内，故可抑制清漆4内的空气堆积的发生。为此，在线圈端3f、3r发生的热量通过清漆4传递至线圈端3f、3r的外周面，通过冷却风能有效地冷却。由此，可抑制线圈端3f、3r的过度的温度上升，实现定子5的高输出化。

这里，将改变了线圈端清漆含浸率而制成的定子装入车辆用交流发电机内，对转速上升至3000r/min时的电磁音峰值进行测量所得到的结果如图4所示。线圈端清漆含浸率是指相对于线圈端的截面积的清漆与导线的比例。即，若发生气泡，则含浸率下降。

从图4可见，电磁音峰值取决于清漆含浸率。即，当清漆含浸率增大，定子本身的刚性增大，电磁音的发生被抑制。当清漆含浸率超过90％，则电磁音峰值稳定在63dB以下，因此清漆含浸率最好在90％以上。

在清漆涂敷时的定子组装体温度下的清漆粘度为16mPa·s以下的区域中，流动性过大，涂敷在线圈端3f、3r的表面的清漆4容易浸透到线圈端3f、3r内，但不会留在线圈端3f、3r内，浸透到切槽2a内或从线圈端3f、3r滴落。其结果，无法得到清漆4的充填率为90％以上的定子。另一方面，在清漆涂敷时的定子组装体温度下的清漆粘度为超过105mPa·s的区域中，流动性太小，涂敷在线圈端3f、3r的表面的清漆4不易浸透到线圈端3f、3r内，线圈端3f、3r内不能充分充填。其结果，无法得到清漆4的充填率为90％以上的定子。因此，最好将清漆涂敷时的定子组装体温度下的清漆粘度调整在16mPa·s～105mPa·s的范围内。

接着，对清漆涂敷工序103中的定子组装体1的旋转速度进行讨论。

使用粘度低的清漆时，最好提高定子组装体1的旋转速度，使用粘度高的清漆时最好降低定子组装体1的旋转速度。在涂敷粘度调整为16mPa·s的清漆时，定子组装体1的旋转速度大约从超过50r/min时开始，涂敷在线圈端3f、3r的表面的清漆开始朝径向外方飞散，随着旋转速度的加快，清漆的飞散量增多。其结果，无法确保所需的清漆含浸率。另外，涂敷粘度调整为105mPa·s的清漆时，定子组装体1的旋转速度不到5r/min时，涂敷在线圈端3f、3r的表面的清漆发生滴下。其结果，无法确保所需的清漆含浸率。因此，清漆涂敷工序中的定子组装体1的旋转速度最好设定在5～50r/min的范围内。

上述实施形态1中，作为清漆4使用了以不饱和聚酯树脂为主要成分，添加了THEIC、HOMA等的THEIC变性聚酯，但作为清漆，即使使用以不饱和聚酯树脂及环氧树脂为主要成分，添加了苯乙烯单体(反应性稀释剂)、BDMA(苯甲基二甲胺)等的环氧·亚胺变性聚酯也可得到同样的效果。

上述实施形态1中，清漆加热固化工序的初期的数分钟期间，使定子组装体1旋转，但定子组装体1的旋转时间并不特别限定，只要清漆4凝胶化，基本失去其流动性即可。而且，清漆加热固化工序中也可使定子组装体1旋转。

[实施形态2]

图5是表示通过本发明的实施形态2的旋转电机的定子制造方法所制造的定子的立体图，图6是说明本发明的实施形态2的旋转电机的定子的制造方法中的定子组装体的定子绕组结构的立体图，图7是表示本发明的实施形态2的旋转电机的定子的制造方法中的定子组装体的立体图。

本实施形态2中，利用由绝缘被覆的短的铜材料构成的导体片13制作定子绕组12。如图6所示，该导体片13成形为用U字形的转弯部13b将一对切槽收放部13a连接而成的U字形。又，定子铁心11，将磁性钢板层叠而作成圆筒形。如图7所示，在定子铁心11上，将96个槽方向作成轴向的切槽11a以朝径向内方开口的形态在圆周方向上以规定的间距排列。为了方便说明，将切槽11a内的切槽收放部13a的收放位置从切槽深度方向的最浅位置(最内周位置)起作为1号地址、2号地址…6号地址。

首先，定子组装工序中，将各3个导体片13从定子铁心11的轴向一端侧插入隔开6个切槽的各切槽11a对内。将从定子铁心11的轴向另一端侧伸出的导体片13的开放端部13c相互重叠，通过焊接呈一体化结合，得到图7所示的定子组装体10。导体片13的开放端部13c相互的焊接部成为结合部14。

这里，在各切槽11a内，6个切槽收放部13a在切槽深度方向上排列成1列。在定子铁心11的轴向一端侧，切槽对的一方的切槽11a内的1号地址、3号地址、5号地址的切槽收放部13a与另一方的切槽11a内的2号地址、4号地址、6号地址的切槽收放部13a分别通过转弯部13b连接。在定子铁心11的轴向一端侧，转弯部13b成为3列，在圆周方向上以1个切槽间距排列，构成线圈端12r。另一方面，在定子铁心11的轴向另一端侧，切槽对的一方的切槽11a内的2号地址、4号地址、6号地址的切槽收放部13a与另一方的切槽11a内的1号地址、3号地址、5号地址的切槽收放部13a分别通过结合部14连接。在定子铁心11的轴向另一端侧，结合部14成为3列，在圆周方向上以1个切槽间距排列，构成线圈端12f。定子绕组12由将每隔6个切槽的切槽11a内插入的切槽收放部13a用转弯部13b及结合部14交替连接构成的多个波形绕组构成。

随后，在清漆处理工序中，与上述实施形态1相同，首先将定子组装体10放在干燥炉内预加热至150℃。将加热至150℃的定子组装体10从干燥炉取出，一边将定子组装体10绕轴心以36r/min旋转一边将调整成100℃下的粘度为22mPa·s的清漆4从径向外方向线圈端12f、12r滴下、涂敷。接着，将涂敷了清漆4的定子组装体10配置在干燥炉内，加热至160℃。此时，在初期的数分钟期间，将定子组装体1绕轴心以36r/min旋转。此后，将定子组装体10在160℃下保持30分钟，使清漆4固化，得到图5所示的定子15。

在本实施形态2的清漆涂敷工序中，100℃时的清漆粘度被调整为22mPa·s，因为定子组装体10绕轴心旋转，故与上述实施形态1相同，能制造清漆4高充填率地充填到线圈端12f、12r内的定子15。

为此，在该定子组装体10中，成为3列并在圆周方向上以1个切槽的间距排列的结合部14通过焊接使铜材料露出，但通过实施该清漆处理工序，这些结合部14由清漆4可靠地覆盖，提高绝缘性及耐电化学腐蚀性。

定子绕组12由U字形的导体片13构成，故线圈端12f、12r是将转弯部13b及结合部14在圆周方向上排列构成的。为此，清漆4从转弯部13b之间的间隙、或结合部14之间的间隙顺利地浸透线圈端12f、12r内，可降低空气存积的发生。为此，在转弯部13b和结合部14发生的热量通过清漆4传递给线圈端12f、12r的外周面，通过冷却风有效地冷却。由此，可抑制线圈端12f、12r过度的温度上升，实现定子15的高输出化。

[实施形态3]

图8是表示本发明的实施形态3的旋转电机的定子的制造方法中的绕组组件的平面图，图9是表示构成图8所示的绕组组件的连续导线的主要部分的立体图，图10是说明构成图8所示的绕组组件的连续导线的排列状态的图，图11是从外径侧看到的本发明的实施形态3的旋转电机的定子的制造方法中的装有隔壁的定子组装体的主要部分的平面图，图12是表示本发明的实施形态3的旋转电机的定子的制造方法中的装有隔壁的定子组装体的主要部分的剖视图，图13是说明本发明的实施形态3的旋转电机的定子的制造方法中的清漆涂敷工序的立体图，图14是表示通过本发明的实施形态3的旋转电机的定子制造方法所制造的定子的主要部分的剖视图。

本实施形态3中，利用图8所示的绕组组件30构成定子绕组22。该绕组组件30通过将由绝缘被覆的铜线构成的12根连续导线31在同一平面上以1个切槽间距排列，一下子折叠制作而成。如图9所示，各连续导线31弯曲形成为由转弯部31b连接的直线部31a以6个切槽的间距(6P)排列的平面状图形。相邻的直线部31a通过转弯部31b错开连续导线31的宽度(W)大小。将形成这样的图形的2根连续导线31错开6个切槽的间距，将直线部31a重叠排列的导线对(参照图10)各错开1个切槽间距配置6对构成绕组组件30。连续导线31的端部在绕组组件30的两端的两侧各伸出6根。另外，转弯部31b与绕组组件30的两侧部对齐排列。

首先，定子组装工序中，将3个绕组组件30重叠安装在长方体的铁心(未图示)上，然后将长方体的铁心弄圆，将弄圆后的铁心的两端面对接并焊接一体化。将该弯曲的铁心的两端部焊接成一体化，能得到与上述实施形态2中的定子铁心11同等构成的定子铁心21。将从绕组组件30的两端的两侧伸出的连续导线31的端部相互结合，得到定子绕组22卷装在定子铁心21上的定子组装体20。

这里，在各切槽21a内，6个直线部31a在切槽深度方向上排列成1列。在定子铁心21的轴向一端侧，切槽对的一方的切槽21a内的1号地址、3号地址、5号地址的直线部31a与另一方的切槽21a内的2号地址、4号地址、6号地址的直线部31a分别通过转弯部31b连接。在定子铁心的轴向一端侧，转弯部31b成为3列，在圆周方向上以1个切槽间距排列，构成线圈端22r。同样，在定子铁心21的轴向另一端侧，切槽对的一方的切槽21a内的2号地址、4号地址、6号地址的切槽收放部31a与另一方的切槽21a内的1号地址、3号地址、5号地址的切槽收放部31a分别通过转弯部31b连接。在定子铁心21的轴向另一端侧，转弯部31b成为3列，在圆周方向上以1个切槽间距排列，构成线圈端22f。连续导线31的端部相互的结合部23从线圈端22f、22r上伸出。

如图11及图12所示，隔板24安装在定子组装体20的线圈端22f、22r上。该隔板24由绝缘性的树脂制成，成形为覆盖线圈端22f、22r的内周壁面及顶部的截面为J状的环状体。结合部23收放在形成于隔板24的罩部24a内。

随后，在清漆处理工序中，与上述实施形态1相同，将定子组装体20放在干燥炉内预加热至150℃。将预加热后的定子组装体20从干燥炉取出，如图13所示，一边将定子组装体20绕轴心A以36r/min旋转一边将调整成100℃时的粘度为22mPa·s的清漆4从径向外方向线圈端22f、22r滴下、涂敷。接着，将定子组装体20放置在干燥炉内，加热至160℃。此时，在初期的数分钟期间，将定子组装体20绕轴心A以36r/min旋转。此后，将定子组装体20的旋转停止，以160℃、加热30分钟，使清漆4固化，得到定子25。该定子25如图14所示，清漆4能充分含浸在线圈端22f、22r内。

本实施形态3中，因为调整为100℃时的清漆粘度成为22mPa·s，故与上述实施形态1相同，能制造清漆4高充填率地充填到线圈端22f、22r内的定子25。

为此，在该定子组装体20中，结合部23通过焊接使铜材料露出，但通过实施该清漆处理工序，这些结合部23由清漆4可靠地覆盖，提高绝缘性及耐电化学腐蚀性。

而且，采用本实施形态3，在清漆处理工序之前，将截面为J状的隔板24安装在定子组装体20上，故在清漆涂敷工序中，能可靠地防止清漆4的滴落。为此，没有清漆4朝内径侧的伸出，将定子25装载在车辆用交流发电机上时，清漆4不会与转子和风扇发生干扰。另外，线圈端22f、22r的径向内周面及轴向外周面由隔板24的平滑面构成，故将定子25装载在车辆用交流发电机上时，可降低风扇引起的冷却风与线圈端22f、22r的内壁面冲突而产生的风噪声。

另外，定子绕组22由绕组组件30构成，故线圈端22f、22r是将转弯部31b在圆周方向上对齐排列构成的。为此，清漆4从转弯部31b之间的间隙顺利地浸透线圈端22f、22r内，可降低空气存积的发生。为此，在转弯部31b发生的热量通过清漆4传递给线圈端22f、22r的外周面，能通过冷却风有效地冷却。由此，可抑制线圈端22f、22r过度的温度上升，实现定子25的高输出化。

隔板24只要具有电气绝缘性及耐热性即可，例如可使用玻璃环氧树脂或尼龙。

Claims (4)

1.一种旋转电机的定子的制造方法，包括：以切槽朝内径侧开口的形态在圆周方向上排列构成的圆筒状的定子铁心；安装在所述定子铁心上的定子绕组，清漆含浸在所述定子绕组的线圈端内，其特征在于，具有清漆处理工序，该清漆处理工序包括：

将所述定子预加热的预加热工序；一边将预加热后的所述定子绕轴心旋转一边将调整成清漆涂敷时的定子温度下的粘度为16～105mPa·s的所述清漆从该定子的径向外侧向所述线圈端滴下的清漆涂敷工序；对涂敷了所述清漆的所述定子加热固化的清漆加热固化工序，而且

在所述清漆涂敷工序中，所述定子的旋转速度设定为5～50r/min。

2.如权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，具有在所述清漆处理工序之前、将环状的隔板安装在所述定子上以至少覆盖所述线圈端的径向内周面的工序。

3.如权利要求2所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，所述隔板成形为覆盖所述线圈端的径向内周面及轴向外周面的J状截面。

4.如权利要求1所述的旋转电机的定子的制造方法，其特征在于，在所述清漆加热固化工序中，至少在初期的规定时间使所述定子绕轴心旋转。

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