JP2007097238A - ステータコイルの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコイルに対する加熱作業の効率が良くなり、しかも、ステータコイルを適正加熱温度に保って良好なワニス塗布が適正に行えるステータコイルの製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】コアＦにコイル部Ｌが巻装されたステータコイルＭの前記コイル部Ｌに通電して自己発熱によりコイル部Ｌを加熱する工程と、前記加熱工程により加熱されたコイル部ＬにワニスＷを塗布して含浸させる工程と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車用発電機などに使用されるステータコイルの製造方法および製造装置に関する。

一般に、この種のステータコイルを製造する場合、コアにおける環状凹所内に巻装されたコイル部にワニスを含浸させるが、このワニス含浸工程に先立って、ステータコイルの前記コイル部を加熱する必要がある。

従来では、ワニス含浸に先立って、ステータコイルを加熱炉内に入れてステータコイルの全体を加熱するようにしていた。

ところが、上記従来では、作業者がステータコイルを加熱炉に挿入し、加熱後にステータコイルを加熱炉から取り出してワニス工程に送らなければならず、作業効率が悪い。

また、所定温度まで加熱されたステータコイルを加熱炉から取り出してワニス塗布工程に搬送するまでに手間がかかり、加熱したステータコイルを所望の温度に維持しにくく、その結果、ワニス塗布が良好にできなくなるおそれがあった。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ステータコイルに対する加熱作業の効率が良くなり、しかも、ステータコイルを適正加熱温度に保って良好なワニス塗布を適正に行えるステータコイルの製造方法および製造装置を提供することを課題としている。

上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）コアにコイル部が巻装されたステータコイルの前記コイル部に通電して自己発熱によりコイル部を加熱する工程と、前記加熱工程により加熱されたコイル部にワニスを塗布して含浸させる工程と、を含むことを特徴とするステータコイルの製造方法。
（２）前記コアを加熱することにより前記コイル部を加熱する工程をさらに含む前項１に記載のステータコイルの製造方法。
（３）前記コアの加熱は高周波誘導加熱により行われる前項２に記載のステータコイルの製造方法。
（４）コアにコイル部が巻装されたステータコイルの前記コイル部に通電して自己発熱によりコイル部を加熱する通電手段と、前記通電手段により加熱されたステータコイルの前記コイル部に、ワニスを塗布して含浸させるワニス塗布手段と、を備えたことを特徴とするステータコイルの製造装置。
（５）前記コアを加熱する加熱手段をさらに備えている前項４に記載のステータコイルの製造装置。
（６）前記コアを加熱する加熱手段は高周波誘導加熱手段である前項５に記載のステータコイルの製造方法。

前項（１）に記載の発明によれば、ステータコイルにワニスを含浸するにあたって、ステータコイルのコイル部に通電することにより、コイル部が自己発熱により加熱され、ワニス含浸工程によりコイル部にワニスが含浸される。このため、ステータコイルを加熱炉に入れたり出したりするような手間が不要となり、短時間でワニス含浸工程までの作業を行うことができ、作業性を改善できる。しかも、加熱炉から取り出してワニス塗布工程に搬送するまでに手間がかかり、加熱したステータコイルを所望の温度に維持できなくなるといった不都合もなくすことができる。

前項（２）に記載の発明によれば、コイル部への通電による自己発熱のみでは、自己発熱により加熱されたコイル部の熱がコアを介して放出され、コイル部の温度ばらつきが生じてしまう恐れがあるが、コアを加熱することによりコイル部を加熱保温することができ、コイル部への通電による自己発熱によって生じた熱のコアからの放出を防止しえて、コイル部の温度を均一に保持することができ、ワニス含浸工程によるコイル部へのワニスの含浸を、より良好に行うことができる。

前項（３）に記載の発明によれば、コアの加熱は高周波誘導加熱により行われるから、短時間で効率的にコアの加熱を行うことができる。

前項（４）に記載の発明によれば、通電手段によりステータコイルのコイル部に通電することにより、コイル部が自己発熱により加熱されるから、ステータコイルを加熱炉に入れたり出したりするような手間が不要となり、ワニス含浸工程までの作業性を改善できる。

前項（５）に記載の発明によれば、コアを加熱することによりコイル部を加熱保温し、コイル部の温度を均一に保持することができ、ワニス含浸工程によるコイル部へのワニスの含浸を、より良好に行うことができる。

前項（６）に記載の発明によれば、コアの加熱を短時間で効率的に行うことができる。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２は、それぞれこの発明の一実施形態に係るステータコイルの製造装置を示す概略全体平面図および正面図である。

図１および図２おいて、このステータコイルの製造装置は、図３に示すステータコイルＭにワニスＷ（図４）を塗布するにあたって、加熱するために使用される。

ステータコイルＭは、図３及び図４に示すように、コアＦの環状凹所Ｆａ内に三相のコイル部Ｌを巻装してあり、コイル部Ｌには、三相の外部端子Ｔが設けられている。

このステータコイルＭの製造装置は、概ね、メイン作業台部１と、ステータコイルＭを移送するための移送機構２と、所定位置でステータコイルＭに対して高周波誘導加熱を行う高周波誘導加熱手段３と、ステータコイルＭに対する通電装置４と、ステータコイルＭに対するワニス塗布手段５とを備えている。

前記メイン作業台部１は、例えば左右方向へ長い矩形状に形成されており、その上面側は、右側からそれぞれ所定間隔を隔てて搬入用領域Ｓ１、加熱用領域Ｓ２、ワニス塗布用領域Ｓ３、搬出用領域Ｓ４として設定されている。

前記移送機構２は、前記メイン作業台部１の上方からステータコイルＭを搬入用領域Ｓ１から各領域Ｓ２，Ｓ３を経てコイル搬出領域Ｓ４まで搬送するものである。

この移送機構２は、例えば支柱２ａ，２ａで支持されて、メイン作業台部１の上方に位置で左右方向へ沿って配設されたレール２１、このレール２１により左右方向へ移動可能に支持されたトロリ２３、およびトロリ２３に対してワイヤ２３ａを介して昇降可能に吊持されたチャック装置２４などからなり、チャック装置２４におけるチャック２４ａにより、前記ステータコイルＭを把持するようになっている。

勿論、ステータコイルＭの移送機構２は、これらレール２１やトロリ２３を用いるものに限らず、各種搬送機構を採用可能であり、また、自走式のロボットなどを利用するようにしてもよい。

前記高周波誘導加熱手段３は、ステータコイルＭをワニス処理するに先立って、該ステータコイルＭを所定温度（例えば１４０°Ｃ）に加熱保持させるためのものであり、例えば高周波発振部３１と、加熱用領域Ｓ２に移送されたステータコイルＭの受取り台３２と、高周波発振部３１からケーブル３４を介して引き出されている加熱用コイルヘッド３３を、加熱用領域Ｓ２に搬送されたステータコイルＭ内に挿入・配置するコイルヘッド設定機構３５とを備えている。

また、高周波誘導加熱手段３は、操作パネル（図示せず）を介して、加熱温度、加熱時間などの加熱条件をワステータコイルＭの種類に応じて設定することが可能であり、設定した各種の加熱条件は加熱チャートとして記憶部（図示せず）に記憶されるものとなされている。そして、処理対象のステータコイルＭの種類に応じて、対応する加熱チャートを操作パネル等で選択指示することにより、加熱チャートを呼び出し、コンピュータ制御により、前記加熱チャートに基づいた条件で、ステータコイルＭの加熱が実行されるものとなされている。

前記受取り台３２の上面には、図示しない複数の支持ピンが立設されており、これらの支持ピンは、該受取り台３２に載置されたステータコイルＭおける複数の取付用孔Ｑ（図３）に挿入されて該ステータコイルＭを位置決めするようになっている。

勿論、この受取り台３２は、必須のものではなく、ステータコイルＭを前記作業台部１上に直接、受け取らせるようにしてもよい。

また、前記コイルヘッド設定機構３５は、例えばコイルヘッド３３を下側から保持するコイルヘッド保持部材３５１と、このコイルヘッド保持部材３５１を昇降駆動するシリンダ３５２とを備えており、前記ステータコイルＭが受取り台３２に載置された際に、ピストンロッド３５２ａを伸長させて、コイルヘッド３３をステータコイルＭの中央孔部Ｍａ（図３）に挿入させるように構成されている。

前記コイルヘッド保持部材３５１は、コイルヘッド３３を下方から支持できるものであればよい。

また、コイルヘッド設定機構３５は、上記構成に限定されるものではなく、例えばコイルヘッド３３を上方から前記ステータコイルＭの中央孔部Ｍａに挿入するものなど、任意の構成を採用可能である。

前記通電装置４は、前記高周波誘導加熱手段３により所定温度まで加熱されたステータコイルＭのコイル部Ｌに直接通電し、自己発熱で加熱させるものであり、例えば前記作業台部１の後方に配備された三相交流電源部４１と、この三相交流電源部４１に接続された三相用リード線４２とを備え、このリード線４２の先端がステータコイルＭのコイル部Ｌの三相用端子Ｔに接続される。

前記ワニス塗布手段５は、前記高周波誘導加熱により及び自己発熱により加熱されたワニス塗布用領域Ｓ３に移送されたステータコイルＭにワニスを塗布するためのものであり、例えば前記ステータコイルＭを受け取る受取り台５１と、前記作業台部１の後方に配備されたワニス供給部５２と、このワニス供給部５２からワニス供給パイプ５３を介して接続されて、前記ステータコイルＭの上方からワニスＷ（図６）を塗布するワニス塗布ガン５４とを備えている。

勿論、前記受取り台５１は必須のものではなく、加熱されたステータコイルＭを前記作業台部１上に直接、受け取るせるようにしてよい。

つぎに、上記構成の製造装置により、ステータコイルＭを加熱してワニスを塗布する方法を説明する。

まず、前の工程を経たステータコイルＭが作業台部１上の搬入用領域Ｓ１に搬入されると、図４（Ａ）に示すように、前記チャック装置２４のチャック２４ａによりステータコイルＭが把持される。

そして、トロリ２３の左方向への移動により、前記チャック２４ａに把持されたステータコイルＭが加熱用領域Ｓ２に移送される。

ステータコイルＭが加熱用領域Ｓ２に至ると、チャック２４ａに把持されたステータコイルＭが図４（Ｂ）に示すように、前記受取台３２に受け取られるともに、支持ピンがステータコイルＭにおける取付用孔Ｑに挿入されて位置決めされる。

この状態で、前記コイルヘッド設定機構３５におけるシリンダ３５１が駆動され、図５（Ｃ）に示すように、ピストンロッド３５２ａが伸長するので、コイルヘッド保持部材３５１を介して前記コイルヘッド３３が上昇変移し、これにより、コイルヘッド３３がステータコイルＭの中央孔部Ｍａに挿入して設定される。

そして、この状態で、まず、前記高周波誘導加熱手段３における高周波発振部３１を駆動すると、高周波出力がコイルヘッド３３に印加されるから、このコイルヘッド３３がステータコイルＭのコアＦに対して誘導作用を及ぼし、これにより、コアＦを介してコイル部Ｌが加熱される。また、コイル部Ｌの一部は、直接に高周波誘導加熱される。

なお、加熱条件については、高周波誘導加熱手段３の記憶部に予め記憶されている各種の加熱チャートの中から、ステータコイルＭに対応する加熱チャートを操作パネル等を用いて選択する。

前記加熱コイルヘッド３３による誘導加熱により、ステータコイルＭのコイル部Ｌが一定温度まで加熱されると、コイルヘッド３３による誘導加熱を停止する。

そして、図５（Ｄ）に示すように、前記シリンダ３５２におけるピストンロッド３５１を収縮させることにより、前記コイルヘッド３３を下降変移させステータコイルＭの中央孔部Ｍａから離脱させる。

ついで、前記ステータコイルＭの三相端子Ｔに、前記三相交流電源部４１のリード線４２を接続し、該交流電源部４１を駆動する。すると、ステータコイルＭのコイル部Ｌに三相交流が通電されるから、これに伴ってコイル部Ｌが自己発熱して加熱される。

このステータコイルＭのコイル部Ｌが自己発熱により加熱されると、このステータコイルＭが図６（Ｅ）に示すように、前記チャック２４ａにより把持されて、受取り台３２から図６（Ｆ）に示すように、ワニス塗布用領域Ｓ３における受取り台５１に移送されて載置される。

この時も、受取り台５１における複数の支持ピンがステータコイルＭの取付用孔Ｑに挿入されて、ステータコイルＭが位置決めされる。

この状態で、ワニス供給部５２を駆動すれば、図６（Ｆ）に示すように、ステータコイルＭに上方のワニス塗布ガン５からワニスＷがステータコイルＭに塗布され、コイル部ＬにワニスＷが含浸される。

このように、前記ワニス塗布にあたって、ステータコイルＭを加熱用コイルヘッド３３により誘導加熱することにより、コアＦを介してコイル部Ｌが加熱され、さらにコイル部Ｌへの通電によりコイル部Ｌが自己発熱により加熱されるから、加熱炉を使う場合のように、ステータコイルＭを炉に入れたり、出したりするような手間が要らず、作業効率が高められる。

ところで、前記加熱用コイルヘッド３３の誘導加熱により、ステータコイルＭを加熱する場合、主としてコアＦを介してコイル部Ｌが加熱されるから、コイル部Ｌでの加熱温度・時間特性は、コイル部Ｌの部位毎の温度差、つまり、図７の実線で示す温度の高い部位（上限値）と点線で示す温度の低い部位（下限値）との差が比較的大きく、この差はピーク値で最も大きい傾向になる。

従って、この状態のままでステータコイルＭを加熱用領域Ｓ２からワニス塗布用領域Ｓ３に移送した場合、下限値に対応している部位では、所望温度（例えば１４０°Ｃ）を下回ってしまうおそれがある。

そこで、前述したように、コイルヘッド３３による高周波誘導加熱を開始した後、ステータコイルＭのコイル部Ｌに通電して該コイル部Ｌを自己発熱させれば、ステータコイルＭにおけるコイル部Ｌの温度がピーク値で１７０°Ｃ付近まで上昇し、それから次第に温度が下降していく。

この自己発熱でのコイル部Ｌの温度・時間特性は、温度上限値も下限値もほぼ図６の一点鎖線で示すようになる。つまり、コイル部Ｌの各部での温度差がほとんどない。

このため、前記誘導加熱のみの時のコイル部Ｌにおける温度上限値と下限値とで差があっても、前記自己発熱によって各部の温度差を全体的に見れば小さくできる。従って、加熱用領域Ｓ２からワニス塗布用領域Ｓ３に移送した際には、コイル部Ｌの全域での温度が所望温度１４０°Ｃ程度に保持され、良好なワニス塗布が行える。

また、高周波誘導加熱を行うことなくコイル部Ｌへの通電による自己発熱のみでも良いが、自己発熱により加熱されたコイル部Ｌの熱がコアＦを介して放出されるため、やはりコイル部Ｌの温度ばらつきが生じてしまう場合がある。そこで、高周波誘導加熱によりコアＦを加熱して保温し、コイル部Ｌへの通電による自己発熱によって生じた熱のコアＦからの放出を防止して、コイル部Ｌの温度を均一に保持する。従って、望ましくは、高周波誘導加熱とコイル部への通電による自己発熱の両方の加熱方式を併用するのが良い。

以上の実施形態では、コイルヘッド３３をステータコイルＭの中央孔部Ｍａに挿入してコアＦの内側からコアを高周波誘導加熱するものとしたが、環状のコイルヘッド３３をコアＦに外嵌め状態に配置して、コアＦの外側から加熱しても良い。望ましくは、コアＦの内外両側から高周波誘導加熱を施するのが、コアＦを短時間で所定の温度に加熱できる点で良い。ただ、コアＦの外側には、三相端子Ｔ等が突出しているため、コアＦの外側からの加熱は作業上行いにくく、またコアＦの外側にコイルヘッドを配置させるだけのスペースも必要となることから、作業性を考慮すると、少なくともコアＦの内側からコアを高周波誘導加熱するのが良い。

また、コアＦの加熱手段として高周波誘導加熱手段を用いたが、特に高周波誘導加熱手段に限定されることはない。しかし、コアＦを局部的に高速で加熱できる点で、高周波誘導加熱手段が望ましい。

この発明の一実施形態に係るステータコイルの製造装置を示す概略平面図である。 同じくステータコイルの製造装置を示す概略正面図である。 ステータコイルと加熱用コイルヘッドを示す斜視図である。 （Ａ）チャック装置によるステータコイルの移送状況の説明図である。（Ｂ）ステータコイルがコイル加熱用領域に移送した状況の説明図である。 （Ｃ）ステータコイルにコイルヘッドを挿入して誘導加熱する状況の説明図である。（Ｄ）ステータコイルに通電して自己発熱させる状況の説明図である。 （Ｅ）加熱後のステータコイルをワニス塗布用領域に移送する状況の説明図である。（Ｆ）加熱後のステータコイルにワニスを塗布する状況の説明図である。 ステータコイルにコイルヘッドで誘導加熱したときの温度特性と通電による自己発熱したときの温度特性とを示す図である。

符号の説明

３・・・・・・・・高周波誘導加熱手段
４・・・・・・・・通電手段
５・・・・・・・・ワニス塗布手段
３３・・・・・・・加熱用コイルヘッド
Ｆ・・・・・・・・ステータコイルのコア
Ｌ・・・・・・・・ステータコイルのコイル部
Ｍ・・・・・・・・ステータコイル
Ｍａ・・・・・・・ステータコイルの中央孔部
Ｗ・・・・・・・・ワニス

Claims (6)

1. コアにコイル部が巻装されたステータコイルの前記コイル部に通電して自己発熱によりコイル部を加熱する工程と、
   前記加熱工程により加熱されたコイル部にワニスを塗布して含浸させる工程と、
   を含むことを特徴とするステータコイルの製造方法。
2. 前記コアを加熱することにより前記コイル部を加熱する工程をさらに含む請求項１に記載のステータコイルの製造方法。
3. 前記コアの加熱は高周波誘導加熱により行われる請求項２に記載のステータコイルの製造方法。
4. コアにコイル部が巻装されたステータコイルの前記コイル部に通電して自己発熱によりコイル部を加熱する通電手段と、
   前記通電手段により加熱されたステータコイルの前記コイル部に、ワニスを塗布して含浸させるワニス塗布手段と、
   を備えたことを特徴とするステータコイルの製造装置。
5. 前記コアを加熱する加熱手段をさらに備えている請求項４に記載のステータコイルの製造装置。
6. 前記コアを加熱する加熱手段は高周波誘導加熱手段である請求項５に記載のステータコイルの製造方法。