JP2008072825A - 固定子加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間で電線コイル間の温度ばらつきの少ない固定子加熱方法を提供すること。
【解決手段】 固定子コア１１に巻線コイル１２が装着された固定子に対して、巻線コイル１２間に絶縁樹脂を充填成形することにより巻線コイル１２を固定し、かつ電線コイルの熱を放熱するための電線コイル樹脂成形工程の前加熱、あるいは成形中の加熱、あるいは成形後の加熱として、固定子を加熱する固定子加熱方法であって、巻線コイ１２ルへの通電加熱と、固定子コア１１に対する誘導加熱とを、各々独立して行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は、モータの部品である固定子コアに電線コイルが装着された固定子に関し、さらに詳細には、電線コイル間に絶縁樹脂を充填成形することにより電線コイルを固定し、かつ電線コイルの熱を放熱するための電線コイル樹脂成形工程の前加熱、あるいは成形中の加熱、あるいは成形後の加熱として、前記固定子を加熱する固定子加熱方法に関するものである。

従来、固定子コアに電線コイルが装着された固定子に対して、電線コイルを成形固定する処理方法として、電線コイル間にワニスを含浸させて加熱してワニスを硬化させるワニス含浸法や、型を用いて樹脂材料を射出成形することにより、電線コイル間に絶縁樹脂を充填成形する樹脂モールド法が行われている。
そして、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。いずれの場合にも、水分除去及び巻線ストレス緩和（アニール処理）を行う予熱乾燥工程、及び熱硬化樹脂を硬化させるために電線コイルを加熱する固定子加熱工程を、成形工程前後に必要とする。
同様に、樹脂モールド法においても、樹脂は一般に熱硬化性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、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りすぎ、また樹脂が熱可塑性タイプの場合には、固定子が加熱されていないと、樹脂の成形で流動性が著しく悪化して、未充填等の不具合を起すため、電線コイルや固定子コアを一定温度範囲内に予め均一加熱しておく固定子加熱工程を必要とする。例えば、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル系、エポキシ系、ＰＰＳ系、ＬＣＰ系等の樹脂がある。

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が、特に電線コイル全体が短時間で均一に加熱されることを理想とする。少なくとも、短時間で電線コイル全体の温度分布が所定の範囲内に入ることを必要とする。
しかし、電線コイルは、絶縁被覆が付けられ電気用端子を備えるので、通電することにより容易に加熱できるが、固定子コアは絶縁被覆がなく通電することが困難な上、熱容量も大きく短時間で加熱することが困難である。
固定子コアを加熱する方法として、特許文献１には、電線コイルに通電して通電加熱すると同時に、乾燥炉内に熱風を供給してコイル全体を加熱する方法が開示されている。
また、特許文献２乃至４には、電線コイルに２０ｋＨｚの高周波電力を直接投入することで、電線コイルを通電加熱すると同時に、固定子コアに対して誘導加熱することが開示されている。

特開2004-096876号公報 特開2005-102404号公報 特開2005-086954号公報 特開2005-110493号公報

しかしながら、従来の固定子加熱方法には、以下の問題があった。
すなわち、特許文献１の方法では、熱風で固定子コアを加熱しているので、固定子コアを所定温度に加熱するのに数時間を必要とする問題があった。特に、通電加熱された電線コイルの熱が固定子コアに奪われるため、電線コイル間や部位により著しい温度のバラツキが発生する問題があり、または、そのバラツキをなくして電線コイル温度を均一にするために長い養生時間を必要とする問題があった。
同様に、特許文献２乃至特許文献４の方法では、電線コイルに高周波電力を直接供給することで、電線コイルが自己発熱すると同時に、電線コイルを介した磁界が生じて、特にスロット部において、電線コイルに接する面に位置する固定子コアの内面近くに渦電流が発生し加熱されることを利用して、スロット部を含めた電線コイル全体を加熱することができる。
しかし、電線コイルの通電加熱と固定子コアの誘電加熱とを、電線コイルに通電する同じ高周波電力で行っているため、電線コイルの加熱と固定子コアの加熱とが、同じタイミングでしか行えず、また、常に同じ電力でしか行えないため、熱容量の大きい固定子コアにはパワー不足で昇温が遅く、電線コイルから固定子コアに熱が奪われ、電線コイルの温度が低下し、電線コイルの部位間の温度の大きなバラツキが依然として問題であった。具体的には、コイルエンドにある電線コイルより、固定子コアのスロット部内にある電線コイルの温度が、６０℃〜１００℃低くなるという電線コイルの部位間の温度バラツキが発生している。

電線コイルの部位間の温度のバラツキが大きいと、ワニスの場合には、電線コイル間に含浸したワニスが、部分的に非常に高い温度の部位では、ゲル化が早まって流動性が悪くなるため、部分的に浸透の流れがなくなったりし、電線コイル間の隙間を短時間で均一に満たすことができないという問題が発生する。あるいは、温度の高低でワニス温度に差が出て、部位により粘度差が生じて、表面張力が減るところでタレ落ちが悪化したりする。
また、樹脂モールドの場合も同様に、温度が高すぎると反応が早まり、ゲル化して流動停止してしまい、粘度が下がってバリが出る。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、短時間で電線コイル内の部位における温度バラツキの少ない固定子加熱方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の固定子加熱方法は、次のような方法を採用している。
（１）固定子コアに電線コイルが装着された固定子に対して、前記電線コイル間に絶縁樹脂を充填成形することにより前記電線コイルを固定し、かつ電線コイルの熱を放熱するための電線コイル樹脂成形工程の前加熱、あるいは成形中の加熱、あるいは成形後の加熱として、前記固定子を加熱する固定子加熱方法であって、電線コイルへの通電加熱と、固定子コアに対する誘導加熱とを、各々独立して行うことを特徴とする。
（２）（１）に記載する前記固定子コアの中心部の内周面に対向する内径式誘導加熱コイル、または前記固定子コアの外周面に対向する外径式誘導加熱コアのうち、少なくとも１つを備えることを特徴とする。

（３）（１）または（２）に記載するコイル加熱方法において、前記固定子コアが積層板により構成され、前記誘導加熱を行う誘導加熱コイルに関し、前記積層板の積層方向中心部に対向する位置におけるコイル密度を、前記積層板の端部に対向する位置におけるコイル密度より低くすることにより、前記積層板の積層方向中心部は、両端部より少ない熱を与えられることを特徴とする。
（４）（２）または（３）に記載するコイル加熱方法において、前記誘導加熱コイルが、前記固定子コアの両端より所定距離はみ出ていることを特徴とする。

（５）（１）に記載する固定子加熱方法において、前記誘導加熱を、前記通電加熱に対して、時間的に先行して行うことを特徴とする。
（６）（５）に記載する固定子加熱方法において、前記誘導加熱を開始した後、前記固定子コアが所定の温度になったとき、または、所定時間経過したときに、前記通電加熱を開始することを特徴とする。
（７）（５）に記載する固定子加熱方法において、前記固定子コアが、前記電線コイルのアニール温度（内部応力緩和温度）の１／５以上２／３以下の温度になったときに、前記通電加熱を開始することを特徴とする。

上記工程を有する固定子加熱方法の作用及び効果について説明する。
（１）に記載する固定子加熱方法によれば、電線コイルに対する通電加熱と、固定子コアに対する誘導加熱とを異なる電力で行っているので、電線コイルと固定子コアに対して各々最適な加熱条件を与えることができる。特に、電線コイル部位間の温度バラツキ、電線コイルと固定子コアとの温度バラツキ、固定子コアが板材を積層して構成されているため、発生する固定子コア間での温度バラツキ等は、加熱工程の初期段階で発生すると、発生した温度バラツキを是正するには多くの時間がかかってしまう。従って、初期段階から、電線コイル部位間等にできるだけ温度バラツキを発生しないように、電線コイル及び固定子コアを各々加熱していく必要がある。

直接固定子コアを加熱する（１）または（２）の方法では、内径式誘導加熱コイルと外径式誘導加熱コイルのうち、どちらか一方、または両方を使用しているので、固定子コアの内側端部、外側端部から加熱できる。
特に、両側から加熱することにより、加熱時間を更に短縮することができる。具体的には、一方だけの誘導加熱コイルを用いたときと比較して、両方の誘導加熱コイルを用いると１．５倍昇温速度を上げることができる。特に、固定子コアの内外径差が５０ｍｍを超える場合には、片方のみでは、板内を伝熱していく距離が長いことで、加熱時間が長くなってしまうので、両側から誘導加熱することによる効果は大きい。
さらに、昇温速度を上げるだけでなく、片側のみから加熱した場合に比べ、反対の端部から熱が放熱されることがなくなり、両側から加熱すると平板内での温度のバラツキも低減することができる。

また、固定子コアとして平板を積層した積層板を使用しているので、コーティング層、空気層で平板同士間は断熱傾向となり、伝熱は悪い。一方、中空円筒形状固定子コアの上下端面では、放熱により熱が奪われるため、積層された平板のうち、積層方向の中央部の温度が高くなってしまい、積層方向で、温度バラツキが発生する問題がある。（３）の方法によれば、積層板の中心部に対向する位置におけるコイル密度よりも、積層板の端部に対向する位置におけるコイル密度が大きいので、積層板の中心部よりも端部に多くの熱を与えることができ、積層方向の固定子コアの温度のバラツキを低減できる。
さらに、（４）の方法によれば、積層板の端部により多くの熱を与えることができるので、積層板の端部と中心部との温度のバラツキを低減して、固定子コア全体温度をより均一化することができる。

また、（１）の方法によれば、電線コイルへの通電加熱と固定子コアへの誘導加熱とを異なったタイミングで行うことができるので、電線コイルと固定子コアに対して各々最適な加熱条件を与えることができる。
特に、固定子コアの熱容量は、電線コイルの熱容量より大きいので、熱容量が大きい固定子コアに囲まれたスロット部の電線コイルにおいて、先行して固定子コアを誘導加熱することにより、電線コイルへの通電加熱を行うときに、既に固定子コイルが一定温度に達していれば、電線コイルから固定子コアへ熱が奪われることが抑制できるため、電線コイル部位間での温度のバラツキを初期状態から減らすことができ、全体の加熱時間を大幅に短縮することができる。

固定子コアに対する誘導加熱を先行した場合、電線コイルへ通電加熱を開始するタイミングとしては、所定時間の経過により行っても良いが、特に電線コイルが密集するスロット部の固定子コアの温度を測定していて、固定子コアが所定温度になったときに通電加熱を開始しても良い。
電線コイルを固定子コアに装着する時あるいは電線製造時に内部に残留する、内部応力を緩和（アニール）する必要がある。アニールを短時間で行うためには、例えば、１５０℃以上に加熱して、１０〜６０秒でアニールする方法がある。
電線コイルを効率よく１５０℃〜２００℃の所定の温度まで均一に加熱するためには、固定子コアへの誘電加熱により、固定子コアの温度が、１５０℃〜２００℃の所定の温度の１／５〜２／３の温度になったときに、電線コイルへの通電加熱を開始すると良い。
電線コイルは、２５０℃以上に加熱するとエナメル層が損傷する危険がある。そのため、例えば、２００℃以下の温度で加熱を中止するようにする。一方、前述のアニール条件では、電線コイルへのアニール温度は電線コイルの全ての部位を１５０℃以上昇温する必要がある。
短時間でアニール温度に電線コイルを均一に加熱することは、固定子コアへの誘電加熱により、固定子コアを所定の温度に加熱したときに、電線コイルへの通電加熱を開始することにより、初めて達成できることである。

本発明の実施の形態である固定子加熱方法の第１の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に、一般的な固定子巻線分布（分布巻き）の形態と固定子加熱装置を断面図で示す。中空形状の固定子コア１１は、透磁率６００〜１２００程度のケイ素鋼（スチール系）の平板が積層されて構成される。中空形状の固定子コア１１の内面には、複数のスロット形状が形成されている。各組のスロットには、巻線コイル１２が巻かれている。図では、巻線コイル１２の中央部は、固定子コア１１に隠れており、巻線コイルエンドのみ表れている。
モータの製造工程としては、固定子に対して、ワニス含浸処理、または樹脂成形を行うのであるが、いずれの場合にも、固定子を構成する巻線コイルと固定子コアの内、特に巻線コイルを均一に加熱しておくことが望まれる。

図１では、固定子コア１１の下面を絶縁保持具１５により支えている。そして、固定子コア１１の内側には、固定子コア１１の中空面に沿って、内径式誘導加熱コイル１４が設置されている。また、固定子コア１１の外側には、固定子コア１１の外周面に沿って、外径式誘導加熱コイル１３が設置されている。
内径式誘導加熱コイル１４及び外径式誘導加熱コイル１３には、各々図示しない高周波電源回路により、４５ＫＨｚ、２００Ｖ、２０ＫＷの電力の範囲で調整し供給される。誘導加熱コイルに供給する高周波は、本実施例では４５ＫＨｚを使用しているが、誘導加熱コイルに供給する高周波は、１０〜１００ＫＨｚの範囲であれば良い。
巻線コイル１２の端子付部１２ａは、端子押さえ１６により、通電加熱用端子１７に接続されている。通電加熱端子１７には、図示しない通電用電源回路により、２００Ｖ、６０ＫＷの電力の範囲で調整し供給される。
このように、本実施例では、誘導加熱コイルへの電力と、通電加熱用電力とを各々独立して供給しているので、内径式誘導加熱コイル１４及び外径式誘導加熱コイル１３へ供給する誘導加熱電力を２０ＫＷの高周波電力とし、巻線コイル１２に通電する通電加熱電力を６０ＫＷ電力としているように、各々最適な電力を選ぶことができる。

次に、図１の加熱装置の作用を説明する。巻線コイル１２は、銅製であり、銅は透磁率が１に近いので、原理的に有効に加熱されることはない。一方、固定子コア１１は、透磁率６００〜１２００程度のケイ素鋼（スチール系）の平板が積層されて構成されているので、原理的に有効に加熱される。
内径式誘導加熱コイル１４に高周波電力を印加すると磁界が発生し、固定子コア１１の積層されている平板の内周側の部分に渦電流が発生して、熱が発生する。積層された平板同士の間にはコーティング層や空気層が存在するため、平板間は断熱傾向で伝熱は悪い。平板内においては、徐々に外側へと加熱され、昇温される。
同様に、外径式誘導加熱コイル１３に高周波電力を印加すると磁界が発生し、固定子コア１１の積層されている平板の外周側の部分に渦電流が発生して、熱が発生する。積層された平板同士の間にはコーティング層や空気層が存在するため、平板間は断熱傾向で伝熱は悪い。平板内においては、徐々に内側へと加熱され、昇温される。
一方、巻線コイル１２へは、通電加熱用電力が印加されることで自己発熱し、全体がほぼ均一に加熱されようとする。
このように、内径式誘導加熱コイル１４及び外径式誘導加熱コイル１３は、直接固定子コア１１のみ加熱し、また、通電加熱は、直接巻線コイル１２のみ加熱する。ただし、巻線コイル１２と固定子コア１１との間は、当然伝熱し合う関係である。

固定子コア１１及び巻線コイル１２の温度上昇を図４に示す。横軸は、時間（秒）であり、縦軸は温度である。点線Ａ１，Ａ２で示したのが、巻線コイル１２の温度上昇曲線である。点線Ａ１は、巻線コイル１２の全域における最も高い温度を示す部位である。また、点線Ａ２は、巻線コイル１２の全域における最も低い温度を示す部位である。
実線で示したのが、固定子コア１１の温度上昇曲線である。実線Ｂ１，Ｂ２で示したのが、固定子コア１１の温度上昇曲線である。実線Ｂ１は、固定子コア１１の全域における最も高い温度を示す部位である。実線Ｂ２は、固定子コア１１の全域における最も低い温度を示す部位である。

図４に示すように、通電加熱は、通電加熱用電流が直接巻線コイル１２に通電されるため、１０秒以下の短時間で巻線コイル１２の平均温度が１５０℃付近まで温度上昇する。本実施例では、巻線コイル１２の平均温度が１５０℃を越えると通電を停止している。巻線コイル１２はエナメル被覆されているが、巻線コイル１２が２５０℃を越えるとエナメル層が損傷される恐れがあるので、巻線コイル１２の全域における最も高い温度であるＡ１が、安全を考慮して、２００℃を越えることを回避するためである。
本実施例では、誘導加熱コイルへの電力と、通電加熱用電力とを各々独立して供給しているので、誘導加熱コイルへの電力供給とは無関係に、通電加熱用電力の供給を停止することができる。
一方、誘導加熱は、固定子コア１１に渦電流を発生させて加熱するので、固定子コア１１の表面近くの内部しか加熱できないため、徐々に更に内部まで伝熱してゆくのに時間がかかり、１５０℃までなるのに、４０秒以上必要とする。固定子コア１１の平均温度が１５０℃を越えると、内径式誘導加熱コイル１４及び外径式誘導加熱コイル１３への高周波電力の印加を停止する。

全体の温度変化を見ると、固定子コア１１が加熱されるまで時間がかかるために、巻線コイル１２のうち、固定子コア１１と密着あるいは近接している部分の熱が固定子コア１１に奪われて温度が下がり、巻線コイル１２の全域における温度差が大きくなっている。
本実施例では、固定子コア１１に対して、内径式誘導加熱コイル１４及び外径式誘導加熱コイル１３とで、同時に誘導加熱しているので、徐々に固定子コア１１が加熱されるため、巻線コイル１２から固定子コア１１に奪われる熱が減少するため、巻線コイル１２の全域における温度バラツキが低減される。そして、固定子コア１１の平均温度が１５０℃を越えて誘導加熱も停止した後は、徐々に熱が下がってゆく。そして、９６秒以降の数分間の均熱養生で、巻線コイル１２も固定子コア１１も共に、平均温度１２０℃付近となり、両者の温度バラツキも小さくなって、目標値である１２０℃±５℃の範囲に入る。
均熱養生では、バラツキが少し低減できる。均熱養生は、熱的に遮蔽した保温空間で行っても良いし、冬場等は、全体を少し加熱した保温空間で行っても良い。

以上詳細に説明したように、第1の実施例の固定子加熱方法によれば、固定子コア１１に巻線コイル１２が巻かれた固定子に対して、巻線コイル間１２に絶縁樹脂を充填成形することにより巻線コイル１２を固定し、かつ電線コイルの熱を放熱するための電線コイル樹脂成形工程の前加熱、あるいは成形中の加熱、あるいは成形後の加熱として、固定子を加熱する固定子加熱方法であって、巻線コイル１２への通電加熱と、固定子コア１１に対する誘導加熱とを、各々独立して行うので、印加する電力、印加をオン・オフするタイミングを任意に設定でき、巻線コイル１２に対する通電加熱と、固定子コア１１に対する誘導加熱とを各々最適な電力、最適なオン・オフタイミングで制御できるため、加熱時間を大幅に短縮し、固定子コア１１内部での温度バラツキ、及び巻線コイル１２内部での温度バラツキを低減することができる。

次に、第２及び第３の実施例を説明する。図２には、外径式誘導加熱コイル１３を設置せずに、内径式誘導加熱コイル１４のみにより、固定子コア１１を誘導加熱する第２の実施例を示す。また、図３には、内径式誘導加熱コイル１４を設置せずに、外径式誘導加熱コイル１３のみにより、固定子コア１１を誘導加熱する第３の実施例を示す。
第２実施例または第３実施例のように、内径式誘導加熱コイル１４または外径式誘導加熱コイル１３のいずれか一方のみの誘導加熱コイルを用いた場合の作用について図５に基づいて説明する。
図５の点線Ａ１，Ａ２と実線Ｂ１，Ｂ２との意味は図４と同じである。誘導加熱コイルが片方のみなので、固定子コア１１の温度上昇は、図４と比較してかなり緩やかになる。固定子コア１１の平均温度が１５０℃を越えるのは、加熱開始から９０秒後と第1の実施例よりも時間がかかるが、従来の方法と比較すれば、大幅に短い時間で対処できる。
である。誘導加熱は、図４と同様に、固定子コア１１の平均温度が１５０℃を越えた時点で停止している。通電加熱も図４と同様である。
第２及び第３の実施例においては、養生時間を第1の実施例より、時間をかけることで、目標温度範囲である１２０℃±５℃に入ることができる。

第１乃至第３の実施例によれば、固定子コア１１の中空面に対向する内径式誘導加熱コイル１４、または固定子コア１１の外周面に対向する外径式誘導加熱コア１３のうち、少なくとも１つを備えるので、固定子コア１１を効率よく加熱することができる。特に、固定子コア１１が平板を積層して構成されている場合、平板間で熱の伝わりが悪くても、各平板を内周面、外周面から加熱できるので、固定子コア１１を短時間で加熱することができる。

次に、第４の実施例について図６に基づいて説明する。ここでは、誘導加熱コイル径は、直径８ｍｍを用い、例えば、外径式誘導加熱コイル１３は、図示しているように、両端部に対して、中央部ｈ２においてコイルの密度を低くしている。同様に、内径式誘導加熱コイル１４は、図示しているように、両端部に比較して、中央部ｈ１でコイル密度を低くしている。これにより、中央部は両端部より誘導電流を少なく発生できるため、中央部の加熱は両端部をより抑えられる。
また、外径式誘導加熱コイル１３及び内径式誘導加熱コイル１４は、固定子コア１１の端部より所定距離はみ出ている。
これにより、はみ出した分の誘導コイルによる誘導電流が固定子コアの両端部により大きく作用するため、固定子コアの両端部を中央部より多く加熱することができる。
本実施例では、はみ出しの所定量は、１ｍｍ以上１６ｍｍ以下が有効であることを、実験的に確認している。

第４の実施例の作用効果を図７に示す。図の内容は、図４とほぼ同じなので詳しい説明は省略する。図４と相違するのは、図４と比較して、固定子コアの温度のバラツキを示す実線Ｂ１，Ｂ２の幅が小さくなっている点である。
中央部に対して両端部をより多く加熱することにより、通常両端部から放熱されることにより生じる温度のバラツキを低減することができるのである。
一方、固定子コア１１の中央部は、両端部に比べて熱がこもるので、少なく加熱することにより、同様にバラツキを低減することができる。

第４の実施例によれば、固定子コア１１が積層板により構成され、誘導加熱を行う誘導加熱コイル１３，１４に関し、積層板の中心部に対向する位置におけるコイル密度よりも、積層板の両端部に対向する位置におけるコイル密度が大きいことにより、前記積層板の中心部よりも両端部に多くの熱を与えるので、固定子コア１１の端面から放熱があっても、固定子コア１１の両端部を中央部より多く加熱しているので、両端部と中央部での温度のバラツキを低減することができる。
また、誘導加熱コイルが、固定子コア１１の両端より所定距離はみ出ているので、固定子コア１１の両端部を更により多く加熱できるため、固定子コア１１の端部と中央部との温度のバラツキを低減することができる。
一方、固定子コア１１の中央部は、両端部に比べて熱がこもるので、少なく加熱することにより、同様にバラツキを低減することができる。

次に、第５の実施例について図８に基づいて説明する。第５の実施例の装置の構成は、図６と同じである。制御方法のみ相違しているので、制御方法について説明する。
すなわち、始めに、巻線コイル１２に通電加熱用電流を流さずに、内径式誘導コイル１４及び外径式誘導コイル１３のみ通電している。これにより、固定子コア１１の温度Ｂ１，Ｂ２のみ上昇する。そして、固定子コア１１の平均温度が、例えば、アニール条件として、アニール温度である１５０℃を超えた所定の温度ＴＭの１／５〜２／３の範囲内の所定の温度になったときに、通電加熱電流の通電を開始する。図中Ｔで示したタイミングである。固定子コア１１が既に暖められているので、巻線コイル１２を加熱したときに、巻線コイル１２から固定子コア１１に奪われる熱が少ないため、短時間で巻線コイル１２はアニール温度である１５０℃まで加熱され、かつ、巻線コイル１２の温度バラツキを低減することができる。
本実施例では、通電加熱電流の通電タイミングを固定子コア１１の温度を測定して行っているが、固定子が一定の形状であれば、時間経過だけで制御しても良い。

巻線コイル１２がアニール温度を超えた適当な時点で、通電加熱電流を停止しているが、固定子コア１１への誘導電流による加熱を継続しているので、巻線コイル１２の温度は、急速に低下することなく、アニール温度を所定時間Ｗだけ維持することができる。固定子コア１１への誘導電流による加熱を、６０秒経過後に停止している。これにより、固定子コア１１及び巻線コイル１２が共に温度低下して、９６秒以降の数分の均熱養生で、目標温度内まで温度が低下する。巻線コイル１２の温度バラツキであるＡ１とＡ２と差、また、固定子コアの温度バラツキであるＢ１とＢ２との差は、温度上昇のから、小さい差になるように制御して、巻線コイル１２と固定子コア１１との温度を最短でほぼ目標値内とすることができる。ただし、設備上の加熱時間は、約６０秒というきわめて短時間で済むようにできる。

第５の実施例によれば、誘導加熱を、通電加熱に対して、時間的に先行して行うので、巻線コイル１２に対して通電加熱を開始するときに、既に固定子コア１１が巻線コイル１２より高い温度まで加熱されていて、巻線コイル１２から固定子コア１１に奪われる熱量が少ないため、巻線コイル１２を加熱したときに、巻線コイル１２の部位による温度バラツキを低減することができる。
特に、誘導加熱を開始した後、固定子コアが所定の温度になったとき、または、所定時間経過したときに、通電加熱を開始するので、巻線コイル１２に通電するタイミングを、多種多形態の固定子に応じた固定子コア１１の温度状態に合わせて設定できるため、多種多形態の固定子の巻線コイル１２の部位による温度バラツキを低減することができる。

また、固定子コア１１が、巻線コイル１２のアニール温度の１／５以上２／３以下の温度になったときに、通電加熱を開始するので、アニール温度としたときの巻線コイル１２の部位による温度のバラツキを小さくできるため、巻線コイル１２のうち最も低い部位を、例えば、今回のアニール条件である温度１５０℃を超えるようにしても、最も高い部位の温度を低く抑えることができ、被覆の破損の恐れを低減しつつ、巻線コイル１２の全ての部分の残留応力を安定して取り去ることができる。
従来、アニール温度の加熱は、巻線コイル１２の最も低い部位の温度に対して所定の時間保持することで保証する必要があり、大きなバラツキがあったり、あるいは一定温度にできる炉であっても、下限温度保証と加熱時間を減らすため、約１００℃で数十分間の別工程で行われることが多かった。
しかし、本実施例によれば、巻線コイル１２の加熱を精度良く制御できるので、事前処加熱としての加熱を高温にすることで短時間で済むため、従来の１．５倍の温度のアニール加熱を同時に行えるため、全体工程数を短縮し、かつ短時間で行うことができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
例えば、本実施例では、目標温度を１２０℃プラスマイナス５℃としているが、１２０℃という数値は、コイルの大きさ、成形方法、ワニスの種類等により決定される事項であり、ケースバイケースで決定されるものである。しかし、プラスマイナス５℃という範囲は、いずれの成形方法を採用したとしても、ほぼ十分な範囲として採用できる数値である。
また、加熱パターンにしても、本実施例では、誘導・通電は各々１回だけのオン・オフで行っているが、何回かに分けて加熱しても良く、あるいは通電加熱中は誘導加熱を停止したりしても良い。
また、本実施例では、アニール温度として１５０℃を採用しているが、アニール温度も、巻線コイルのコイル径、コイルの大きさ等により決定される事項である。
また、本実施例では、固定子において、電線コイルとしては、一般的な巻線分布巻き形態のものを使用しているが、集中巻き形態でも良いし、あるいは、カセット式コイル形態等を使用しても良い。
また、固定子コアとして、本実施例では、電磁鋼板積層形態について説明したが、圧粉化したブロック形態等のケースを使用しても良い。

本発明の第１実施例の固定子加熱装置を断面図である。 第１実施例における、固定子コア１１及び電線コイル１２の時間経過に伴う温度上昇を示すデータ図である。 本発明の第２実施例の固定子加熱装置を断面図である。 本発明の第３実施例の固定子加熱装置を断面図である。 第２及び第３実施例における、固定子コア１１及び電線コイル１２の時間経過に伴う温度上昇を示すデータ図である。 本発明の第４実施例のコイル加熱装置を断面図である。 第４実施例における、固定子コア１１及び電線コイル１２の時間経過に伴う温度上昇を示すデータ図である。 第５実施例における、固定子コア１１及び電線コイル１２の時間経過に伴う温度上昇を示すデータ図である。

符号の説明

１１ 固定子コア
１２ 巻線コイル
１３ 外径式誘導加熱コイル
１４ 内径式誘導加熱コイル

Claims (7)

1. 固定子コアに電線コイルが装着された固定子に対して、前記電線コイル間に絶縁樹脂を充填成形することにより前記電線コイルを固定し、かつ電線コイルの熱を放熱するための電線コイル樹脂成形工程の前加熱、あるいは成形中の加熱、あるいは成形後の加熱として、前記固定子を加熱する固定子加熱方法において、
   前記電線コイルへの通電加熱と、前記固定子コアに対する誘導加熱とを、各々独立して行うことを特徴とする固定子加熱方法。
2. 請求項１に記載する固定子加熱方法において、
   前記固定子コアの中心部の内周面に対向する内径式誘導加熱コイル、または前記固定子コアの外周面に対向する外径式誘導加熱コアのうち、少なくとも１つを備えることを特徴とする固定子加熱方法。
3. 請求項１または請求項２に記載する固定子加熱方法において、
   前記固定子コアが積層板により構成され、
   前記誘導加熱を行う誘導加熱コイルに関し、前記積層板の積層方向中心部に対向する位置におけるコイル密度を、前記積層板の端部に対向する位置におけるコイル密度より低くすることにより、前記積層板の積層方向中心部は、両端部より少ない熱を与えられることを特徴とする固定子加熱方法。
4. 請求項２または請求項３に記載する固定子加熱方法において、
   前記誘導加熱コイルが、前記固定子コアの両端より所定距離はみ出ていることを特徴とする固定子加熱方法。
5. 請求項１に記載する固定子加熱方法において、
   前記誘導加熱を、前記通電加熱に対して、時間的に先行して行うことを特徴とする固定子加熱方法。
6. 請求項５に記載する固定子加熱方法において、前記誘導加熱を開始した後、前記固定子コアが所定の温度になったとき、または、所定時間経過したときに、前記通電加熱を開始することを特徴とする固定子加熱方法。
7. 請求項５に記載する固定子加熱方法において、
   前記固定子コアが、前記電線コイルのアニール温度の１／５以上２／３以下の温度になったときに、前記通電加熱を開始することを特徴とする固定子加熱方法。
   

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