JP2003304671A - コイル巻装体含浸樹脂硬化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】省エネ効果に優れるとともに製造設備を簡素化
することも可能なコイル巻装体含浸樹脂硬化方法を提供
すること。 【解決手段】予熱されたランデルポール型回転子１０に
樹脂液含浸した後、保温室３０にて所定時間保持する。
ランデルポール型回転子のランデルポールコアは大きな
熱容量をもつため、この保温による緩慢な温度低下中に
含浸樹脂液は十分に重合硬化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイル巻装体含浸
樹脂硬化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
ランデルポール型回転子において、界磁コイルには大き
な遠心力が作用するために、製造時に界磁コイルを樹脂
にて一体化するのが通常であり、具体的にはランデルポ
ール型回転子を予熱室で１８０℃程度に予熱し、回転す
るランデルポールコアに巻装された界磁コイルに樹脂液
又は樹脂粉末を塗布し、この塗布工程にて冷えたランデ
ルポール型回転子を第一の対流加熱炉にて対流加熱して
その温度を１６０℃程度まで再上昇させて含浸樹脂液の
硬化をなし、ランデルポール型回転子を９０度回動させ
てその回転軸を垂直方向にセットし、コア端面に沿って
延在するコイル端子とスリップリングから延在する導線
端子との接続部分に樹脂液を塗布し、この塗布工程にて
冷えたランデルポール型回転子を第二の対流加熱炉にて
対流加熱してその温度を１６０℃程度まで再上昇させて
含浸樹脂液の硬化をなし、完成させていた。ランデルポ
ール型回転子製造における樹脂液含浸工程の従来例を図
７に示す。

【０００３】このような樹脂一体化コイル巻装体および
その含浸樹脂液硬化方法は、ランデルポール型回転子だ
けでなく、多くのコイル巻装体において広く用いられて
いる。なお、樹脂注入ノズルなどにおける樹脂硬化を回
避するために、樹脂液又は樹脂粉末の塗布は、低温環境
で行われるのが通常である。また、第一の対流加熱炉に
てランデルポール型回転子を十分に高温まで加熱すれ
ば、第二の対流加熱炉を省略して第一の対流加熱炉でコ
イル巻装体に与えた熱エネルギーだけで、上記二回目の
は加熱を省略できる可能性は存在している。

【０００４】しかしながら、上記したコイル巻装体の樹
脂含浸工程は複雑であり、特に、含浸樹脂硬化を行うた
めの対流加熱炉は構造が複雑で熱エネルギーを多く費消
するという欠点があった。

【０００５】もちろん、対流加熱に代えて、放射加熱を
採用すればガスの排出などにより失われる熱エネルギー
損失を低減することができるが、この場合にはコイル巻
装体の露出表面のみを加熱することになるため、コイル
巻装体各部の温度ばらつきが大きいという問題が生じて
しまう。もちろん、副次的に放射加熱を採用する場合は
別である。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、省エネ効果に優れるとともに製造設備を簡素化す
ることも可能なコイル巻装体含浸樹脂硬化方法を提供す
ることをその特徴としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のコイル巻
装体含浸樹脂硬化方法は、大きな熱容量を有する金属体
にコイルが巻装されてなるコイル巻装体を予熱室に収容
する搬入工程と、前記予熱室内で前記コイル巻装体を予
熱する予熱工程と、前記予熱室から前記コイル巻装体を
取り出す搬出工程と、所定温度以上で硬化する樹脂液を
前記コイル巻装体の前記コイルの間の隙間に含浸させた
状態とする樹脂液含浸工程と、前記コイル巻装体を保温
室内に収容する搬入工程と、前記保温室内で前記コイル
巻装体を搬入時温度以上とならない温度状態にて含浸樹
脂液の硬化をほとんど完了するのに十分な所定時間以上
保持する硬化工程と、前記保温室から前記コイル巻装体
を取り出す搬出工程とを順次実施することを特徴として
いる。

【０００８】すなわち、この発明のコイル巻装体含浸樹
脂硬化方法によれば、予熱されたコイル巻装体に樹脂液
含浸した後、コイル巻装体の温度低下を抑止しつつ保持
して含浸樹脂液の硬化をほとんど完了させるので、従来
のように、樹脂液含浸されたコイル巻装体を均一加熱す
るための複雑な加熱手段（通常は対流加熱炉又は対流加
熱室）を必要とせず、また、この均一加熱のための熱エ
ネルギーの費消を節減して省エネ効果を向上することが
できる。更に説明すると、対流加熱炉（対流加熱室）
は、所定温度（コイル巻装体の絶縁樹脂劣化が生じない
範囲でできるだけ高温）のガスを形成し、これを対流加
熱室内で循環させ、新しい上記高温ガスを対流加熱室内
に送入するととともに同量のガスを対流加熱室から外部
に排出する。このため、循環ファンや送風ファンやガス
加熱手段を装備する。また、対流加熱室内の温度制御の
ための制御手段も通常装備する。

【０００９】これに対して、本発明によれば、樹脂液含
浸後のこのような加熱を本質的に必要としないので、こ
の均一加熱のための諸手段を省略することができ、製造
ラインの短縮、簡素化と省エネ効果の向上を実現するこ
とができるわけである。

【００１０】なお、ここでいう「樹脂液含浸」、樹脂液
を塗布しておこなってもよく、樹脂粉末を塗布してそれ
を溶融させて行ってもよい。また、「コイル巻装体の温
度低下の抑止」は、好適には断熱室にて単に保持するこ
とにより実現されるが、コイル巻装体を保温室に収容し
た時点の温度よりコイル巻装体の温度を少なくとも上昇
させない範囲でコイル巻装体の温度低下を抑制するため
にコイル巻装体を補助的に加熱してもよい。

【００１１】好適な態様１において、 前記予熱工程に
て、前記予熱工程後に前記コイル巻装体に付与される樹
脂の硬化に要する熱エネルギーのすべてを前記予熱工程
にて前記コイル巻装体に与える。この態様によれば、樹
脂液含浸後の硬化に際してコイル巻装体加熱を必要とし
ないので、製造設備の一層の簡素化と省エネ効果の一層
の向上とを実現することができる。なお、好適には、含
浸樹脂液の硬化時間短縮のために、コイル巻装体はその
被覆樹脂の熱劣化が生じない範囲でできるだけ高温度に
予熱することが好ましい。

【００１２】好適な態様２において、前記保温室は断熱
材により囲覆され、かつ、対流加熱手段又は加熱ガス環
流手段を持たないので、製造設備の一層の簡素化と省エ
ネ効果の一層の向上とを実現することができる。

【００１３】好適な態様３において、前記保温室は断熱
材により囲覆され、かつ、加熱手段および環流手段の両
方を持たないので、製造設備の一層の簡素化と省エネ効
果の一層の向上とを実現することができる。

【００１４】好適な態様４において、前記コイル巻装体
は、回転電機の回転子又は固定子からなる。回転電機の
回転子又は固定子は、上記金属体として機能するロータ
コアやステータコアをコイルに接して有するので、樹脂
液含浸のために予熱室から出た後のコイル巻装体の温度
低下は良好に抑止されることができる。

【００１５】好適な態様５において、前記コイル巻装体
は、回転電機のランデルポール型回転子からなる。ラン
デルポール型回転子の界磁コイルは強大な遠心力を受け
るために特に界磁コイルの一体化が要求されるので、本
発明の実施に特に適している。

【００１６】好適な態様６において、前記コイル巻装体
の前記金属体は、前記保温室内にて大熱容量および良熱
伝導性をもつベッドに熱伝導良好に接触しつつ保持され
るので、予熱室から出たコイル巻装体の温度低下を、ベ
ッドから金属体を通じてのコイルへの伝熱により良好に
抑止することができる。

【００１７】好適な態様７において、前記ベッドは、前
記予熱室にて前記コイル巻装体と同時に予熱されるの
で、簡素な工程でベッドを好適温度まで加熱することが
できる。

【００１８】好適な態様８において、前記搬入、搬出工
程は、搬送コンベヤにより実施され、前記搬送コンベヤ
は、前記搬送コンベヤ上の前記コイル巻装体を覆うフー
ドを有するので、予熱室から出たコイル巻装体の温度低
下を良好に抑止することができる。

【００１９】第二発明のコイル巻装体含浸樹脂硬化方法
は、コイルが巻装されたコイル巻装体を予熱する予熱工
程と、所定温度以上で硬化する樹脂液を前記コイル巻装
体の前記コイルの間の隙間に含浸させた状態とする樹脂
液含浸工程と、前記コイルに通電して前記樹脂液を硬化
させる硬化工程とを順次実施することを特徴としてい
る。

【００２０】本構成によれば、樹脂液含浸されたコイル
巻装体のコイルを通電加熱するので、正確に必要な熱量
をコイル各部に均一に与えることができ、更に含浸樹脂
液はこのコイル各部に隣接、密着しているので、コイル
から含浸樹脂液のすべてに熱を均一に与えることがで
き、対流加熱炉のような複雑かつ熱エネルギーを多く費
消する設備も必要とせず、更に上記した保温型の硬化方
法よりも温度を高く維持することができるので樹脂の重
合速度を向上して硬化速度を向上することができるとい
う効果を奏することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（実施例１）本発明のコイル巻装
体含浸樹脂硬化方法を用いたランデルポール型回転子の
製造方法の実施例を図１〜図３を参照して以下に説明す
る。

【００２２】まず、コイル巻装体としてのランデルポー
ル型回転子およびその界磁コイルへの樹脂液含浸形態に
ついて図１、図２を参照して説明する。

【００２３】１は回転軸、２はランデルポール型コア、
３は界磁コイル、４はスリップリング、５はスリップリ
ングから延在する中継導線、６は界磁コイル３の端部と
中継導線５とを接続する接続部、７、８は樹脂液を滴下
するノズルである。ランデルポール型回転子自体は周知
であるので、これ以上の説明は省略する。

【００２４】図１に示す界磁コイル含浸工程において、
ランデルポール型回転子の回転軸１を水平に保持し、ラ
ンデルポール型回転子を所定角度づつ回動しつつノズル
７から樹脂液を界磁コイル３の表面に滴下する。この
時、ランデルポール型回転子は予熱されているので、樹
脂液は界磁コイル３のコイル間のギャップに浸透し、界
磁コイル３に含浸される。

【００２５】図２に示す接続部囲覆工程において、ラン
デルポール型回転子の回転軸１を垂直に保持し、所定角
度づつ離れて配置された複数のノズル８（図２では１個
のみ表示）から樹脂液を接続部６に滴下する。滴下され
た樹脂液は適当な粘度をもち、この接続部６を囲覆す
る。

【００２６】これら塗布工程自体は従来と同じであり、
この実施例の要旨でもないので、これ以上の説明は省略
する。次に、本発明が適用されるランデルポール型回転
子の樹脂含浸硬化工程の全体プロセスを図３に示す工程
図を参照して以下に説明する。

【００２７】（予熱工程、搬出工程）まず、ランデルポ
ール型回転子を予熱するための予熱工程を行う。

【００２８】図３において、２０は予熱室、２１は加熱
バーナ、２２は循環ファン、２３はベッドであり、熱遮
断壁にて密閉された予熱室内に収容された所定個数のラ
ンデルポール型回転子１０は約１９０℃に温度調節され
た予熱室内にて予熱された後、搬送コンベヤ２４により
予熱室２０から搬出される。界磁コイル３の絶縁被覆樹
脂の耐熱温度は２１０℃に設定されており、この予熱に
より劣化は生じない。

【００２９】ベッド２３は、普通鋼により作製されは略
フランジ体（本発明でいう金属体）であり、ランデルポ
ール型回転子は、上方に突出するベッド２３の軸部に穿
設された穴に回転軸１を嵌入することにより保持され、
ベッド２３もランデルポール型回転子とともに同温度に
予熱される。

【００３０】（界磁コイル含浸工程）次に、図示しない
ハンドリングロボットによりランデルポール型回転子を
旋盤のチャック軸対様の回動装置（図示せず）に装着
し、前述した界磁コイル含浸工程を実施する。

【００３１】（接続部囲覆工程、搬入工程）次に、図示
しないハンドリングロボットによりベッド２３を搬送コ
ンベヤ２５上に載置し、このベッド２３に再びランデル
ポール型回転子をセットする。その後、前述した接続部
囲覆工程を実施する。次に、搬送コンベヤ２５を駆動し
て、ランデルポール型回転子およびベッド２３を保温室
３０に収容する。

【００３２】保温室３０は、図３では模式図示されてい
るが、予熱室２０と同様、熱遮断壁にて密閉されてお
り、図示しないワーク送入口、ワーク搬出口を有してい
る。もちろん、これらワーク送入口、ワーク搬出口は、
ワーク送入期間およびワーク搬出口を除いて図示しない
熱遮断扉により閉鎖される。重要な点は、この保温室３
０は、予熱室２０や従来の加熱室（図６参照）と異なっ
て、加熱バーナや循環ファンを装備していないことであ
る。

【００３３】各ランデルポール型回転子は、保温室３０
にて３０分保持され、この保持期間に、前の工程にて滴
下された樹脂液はほぼ十分に硬化される。もちろん、こ
の保持期間において、ランデルポール型回転子は熱放射
その他の種々の冷却経路を通じて冷却され、温度低下す
るが、この実施例ではランデルポール型回転子の温度は
１６０℃以上を保つようにする。

【００３４】樹脂液としては未重合エポキシ系樹脂液を
採用しているが、粉末を溶剤に混入して塗布してもよ
い。この未重合エポキシ系樹脂液は１６０℃以上の温度
で好適に重合反応を生じ、保温室３０にてランデルポー
ル型回転子を３０分保持することにより、樹脂含浸、接
続部囲覆が完了する。

【００３５】なお、温度が高いほど重合反応速度が早く
なるが、簡易的には温度ー時間平面における１６０以上
の積分面積が重合完了に必要な所定値を超えるように設
計すれば十分である。

【００３６】（搬出工程、冷却工程）次に、図示しない
ハンドリングロボットによりベッド２３およびランデル
ポール型回転子を保温室３０から搬送コンベヤ２６上に
移送し、搬送コンベヤ２６を運転してランデルポール型
回転子の搬出を行う。また、この搬送コンベヤ２６上に
冷却ファン４０を設けて、ランデルポール型回転子の速
やかな冷却を行う。

【００３７】（変形態様）図４に変形態様を示す。

【００３８】この態様では、コンベヤ２４〜２６上には
断熱材製のフード２８が装着され、このフード２８の内
面は鏡面化されている。これにより、ランデルポール型
回転子搬送中におけるその温度低下を大幅に抑止するこ
とができる。 （実施例２）本発明のコイル巻装体含浸樹脂硬化方法を
用いたランデルポール型回転子の製造方法の他の実施例
を図５を参照して以下に説明する。

【００３９】この実施例では、図３に示す保温室３０に
おいて、各ランデルポール型回転子の一対のスリップリ
ング４、４間にブラシ２９、２９により所定電流を通電
して、界磁コイル３や接続部６を加熱し、これにより界
磁コイル３や接続部６に接して偏在する樹脂液部分だけ
を良好に加熱することにより保温に必要な時間を短縮す
るものである。

【００４０】この通電により、界磁コイル３の各部は抵
抗損失により均等に加熱され、発生熱量も厳密に制御す
ることができるので、従来の対流加熱炉に比較して格段
に省エネ効果を奏しつつ製造所要時間を短縮することが
可能となる。 （変形態様）変形態様を図６を参照して以下に説明す
る。図６は、多数のランデルポール型回転子の界磁コイ
ルを一挙に通電加熱する方法を示す模式平面図である。

【００４１】５０はプラスのブスバー、５１はマイナス
のブスバーである。ブスバー５０、５１は水平Y方向へ
互いに平行に延設されており、かつ、それぞれ水平X方
向に変位可能となっており、かつ、両ブスバー５０、５
１は高さ方向に所定距離（スリップリング４、４のピッ
チ）だけずれている。

【００４２】両ブスバー５０、５１は、Ｘ方向等位置に
凹部５００、５０１を有しており、両ブスバー５０、５
１を互いに近づくように駆動すれば、一列に並んだ各回
転軸１はこれらブスバー５０、５１により簡単かつ良好
に挟持されるので、ブスバー５０、５１間に通電すれ
ば、各界磁コイル１を同時に加熱することができる。

【００４３】このような加熱を行えば、ランデルポール
型回転子の樹脂液含浸部位の温度低下のみを選択的に防
止することができるので、保温室３０の構造を簡素化し
たり、省略したりすることができる他、夏場と冬場とで
通電電流を変更することにより良好に樹脂液含浸部位の
温度の一定制御を実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の界磁コイル含浸工程を示すランデル
ポール型回転子の側面図である

【図２】実施例１の接続部囲覆工程を示すランデルポー
ル型回転子の側面図である

【図３】実施例１の含浸、硬化工程全体を示す工程図で
ある。

【図４】変形態様を示す図である。

【図５】実施例２の変形態様を示す図である。

【図６】実施例２の変形態様を示す図である。

【図７】従来の含浸、硬化工程全体を示す工程図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松久 宏樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 塩月 定 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5H615 AA01 BB02 BB07 BB14 BB16 PP04 PP12 QQ02 QQ19 RR07 SS10 SS15 SS24 SS41 SS46 SS59 TT26

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大きな熱容量を有する金属体にコイルが巻
   装されてなるコイル巻装体を予熱室に収容する搬入工程
   と、 前記予熱室内で前記コイル巻装体を予熱する予熱工程
   と、 前記予熱室から前記コイル巻装体を取り出す搬出工程
   と、 所定温度以上で硬化する樹脂液を前記コイル巻装体の前
   記コイルの間の隙間に含浸させた状態とする樹脂液含浸
   工程と、 前記コイル巻装体を保温室内に収容する搬入工程と、 前記保温室内で前記コイル巻装体の温度低下を抑止しつ
   つ含浸樹脂液の硬化をほとんど完了するのに十分な所定
   時間以上保持する硬化工程と、 前記保温室から前記コイル巻装体を取り出す搬出工程
   と、 を順次実施することを特徴とするコイル巻装体含浸樹脂
   硬化方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のコイル巻装体含浸樹脂硬化
   方法において、 前記予熱工程にて、前記予熱工程後に前記コイル巻装体
   に付与される樹脂の硬化に要する熱エネルギーのすべて
   を前記予熱工程にて前記コイル巻装体に与えることを特
   徴とするコイル巻装体含浸樹脂硬化方法。
3. 【請求項３】請求項１記載のコイル巻装体含浸樹脂硬化
   方法において、 前記保温室は、 断熱材により囲覆され、かつ、対流加熱手段又は加熱ガ
   ス環流手段を持たないことを特徴とするコイル巻装体含
   浸樹脂硬化方法。
4. 【請求項４】請求項１記載のコイル巻装体含浸樹脂硬化
   方法において、 前記保温室は、 断熱材により囲覆され、かつ、加熱手段および環流手段
   を持たないことを特徴とするコイル巻装体含浸樹脂硬化
   方法。
5. 【請求項５】請求項１記載のコイル巻装体含浸樹脂硬化
   方法において、 前記コイル巻装体は、 回転電機の回転子又は固定子からなることを特徴とする
   コイル巻装体含浸樹脂硬化方法。
6. 【請求項６】請求項５記載のコイル巻装体含浸樹脂硬化
   方法において、 前記コイル巻装体は、 回転電機のランデルポール型回転子からなることを特徴
   とするコイル巻装体含浸樹脂硬化方法。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか記載のコイル巻
   装体含浸樹脂硬化方法において、 前記コイル巻装体の前記金属体は、 前記保温室内にて大熱容量および良熱伝導性をもつベッ
   ドに熱伝導良好に接触しつつ保持されることを特徴とす
   るコイル巻装体含浸樹脂硬化方法。
8. 【請求項８】請求項７記載のコイル巻装体含浸樹脂硬化
   方法において、 前記ベッドは、 前記予熱室にて前記コイル巻装体と同時に予熱されるこ
   とを特徴とするコイル巻装体含浸樹脂硬化方法。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれか記載のコイル巻
   装体含浸樹脂硬化方法において、 前記搬入、搬出工程は、搬送コンベヤにより実施され、 前記搬送コンベヤは、前記搬送コンベヤ上の前記コイル
   巻装体を覆うフードを有することを特徴とするコイル巻
   装体含浸樹脂硬化方法。
10. 【請求項１０】コイルが巻装されたコイル巻装体を予熱
    する予熱工程と、 所定温度以上で硬化する樹脂液を前記コイル巻装体の前
    記コイルの間の隙間に含浸させた状態とする樹脂液含浸
    工程と、 前記コイルに通電して前記樹脂液を硬化させる硬化工程
    と、 を順次実施することを特徴とするコイル巻装体含浸樹脂
    硬化方法。