JP2009201273A - ワニス処理方法、及びワニス処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロット内に必要な量のワニスを含浸させ、トリミング工程を省略可能なワニス処理方法、及びワニス処理装置の提供。
【解決手段】Ｕ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、及びＷ相１２Ｗを有する固定子コア１１のスロット１１ａ内に、リード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂを硬化させるワニスを供給する際に、ワニスのオーバーフローを抑制するワニス処理方法において、固定子コア１１のＵ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、及びＷ相１２Ｗに対応したスロット１１ａ内のワニス含浸状態を測定し、ワニス含浸状態の測定結果に応じて各相へのワニス供給量を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、固定子コアにワニスを含浸固化させた後に必要となるトリミングを、ワニスの塗布方法を工夫することで省略するための技術である。

従来から様々な分野でモータが用いられているが、近年は自動車の駆動にも用いようとする動きがある。ハイブリット自動車や電気自動車がこれにあたり、省エネルギーや環境に配慮する為には有効な技術となりつつある。
自動車等に用いられるモータは、特に高温や振動環境におかれる。そのため、モータのコイルエンドを保護しないと、温度や振動によって絶縁被覆に傷が付き、モータの寿命を縮める虞がある。そこで、モータに用いられる固定子コアのコイルエンドにワニスを含浸固化させて保護している。

特許文献１には、固定子コアのコイルエンドから無溶剤ワニスを充填し硬化させる技術が開示されている。無溶剤ワニスに熱伝達性でかつ電気絶縁性を示す無機充填材を混合することで、従来のワニスを用いた場合よりもモータの温度上昇を抑制することができる。
前述の通り、固定子コアのコイルエンドにワニスで含浸処理し硬化させることで、固定子コアをモータに用いて運転する際に発生する振動の影響を低減することができる。しかし、ワニスでコイルエンドを含浸硬化させると、放熱性が悪化する問題がある。
この放熱性の問題について、特許文献１では、ワニスに熱伝達性の高い物質を混ぜることで、ワニス含浸部分の放熱性を向上させている。

ところで、特許文献１に示されるようなこれまでのワニス処理方法では、固定子コアのスロット内に一定量以上含浸させることができれば良いという考え方で、ワニスを過多に供給する傾向にあった。
しかし、ワニスが固定子コアのコイルエンドに多く供給されると、不必要な部分までワニスが飛散してしまう。飛散して硬化したワニスは、組み付け不良などを引き起こす虞がある。よって、これまでは飛散したワニスを部分的に取り除く工程を必要としていた。
このようなワニスを取り除くトリミング工程は、モータの生産性の向上やコストダウンの妨げとなる。そのため、このようなトリミング工程を廃止したいという要望があった。

特許文献２には、ワニス処理装置及びワニス処理方法についての技術の開示がある。ノズルを用いて固定子コアのコイルエンドにワニスを供給する際に、側面からエアブローノズルを用いて吹きかけてやることで、コイルエンド部へのワニスの含浸不足を防止すると共に、コイルエンド以外への飛散を防止することが可能な技術である。
コイルエンド以外へのワニスの飛散は、設備を汚してしまう他、モータの運転時に硬化したワニスが削られてワニスの粉がモータベアリング内に侵入するなどの虞がある。
また、組み付け時に必要な面にワニスが飛んで組み付け面を汚してもしまうと、組み付け精度が悪化するため、トリミング工程が必要となる。
固定子コアのコイルエンドにエアブローノズルを用いてワニスを吹きかけてやることで、ワニスの飛散量を減らし、トリミングの手間を低減させることが可能である。

特許文献３には、絶縁ワニス含浸処理方法及び含浸処理装置に関して開示されている。
ワニス含浸工程において異なる粘度のワニスを用いることで、滴下含浸時におけるコアへのワニスの付着を防止し、ワニス硬化物を取り除くトリミングの工程を省略する技術である。
この特許文献３では、ワニス含浸工程を第１ワニス含浸工程と第２ワニス含浸工程とに分けている。第１ワニス含浸工程では低粘度のワニスを用いてスロット内へのワニスの浸透を促進し、第２ワニス含浸工程では高粘度のワニスを用いてコイルエンドからのワニスの垂れ落ちを防止することが可能である。
このように、特許文献２及び特許文献３に開示される技術によって、ワニスの飛散を抑制し、トリミングに要する時間を低減、或いはトリミング工程を省略可能であると考えられる。

特開昭６０−２５５０２９号公報 特開２００５−３１８６９２号公報 特開２００６−１８７０５９号公報

しかしながら、特許文献２及び特許文献３には、以下のような課題があると考えられる。
出願人が調査した結果、多相式のモータ、或いは回転電機に用いる固定子コアに、導線を巻回すると、各相のスロットへのワニス含浸量が異なることが判明した。
これは、分布巻きを採用する３相式のモータを例に考えると、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は、固定子コアのリード側、及び反リード側で固定子コアの外周側、内周側、及びその間の３相に分かれることになる。
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の間には相間紙と呼ばれる絶縁性を有するシートが挟まれて電気的に絶縁が確保される。この状態でさらにワニスを含浸させることで、コイルエンドを硬化させることができる。

つまり、ワニスを含浸させる場合には、相間紙によって相の間をワニスが越えられないという状況が発生する。この状況で、同じ量のワニスをそれぞれの相に滴下すると、固定子コアの外周側にある相と、固定子コアの内周側にある相と、そしてその間の相とでワニスの含浸量が異なってしまう。これは、相間紙との関係及び外周と内周では周長が異なるため、開口面積が均等でないことに起因すると考えられる。
このため、各相へのワニス含浸量にもバラツキが生じる結果となる。
したがって、特許文献２のように、トリミング工程を省略可能なようにコイルエンドにワニスを滴下する場合には、ワニスの滴下量を飛散しないように減らす必要があるために、必要な量のワニスが含浸していないスロットができてしまうという問題が発生すると考えられる。

また、特許文献３に記載される技術のように、粘度の異なる２種類のワニスを用いる場合には、ワニスを供給する設備を粘度毎に２種類用意する必要があると考えられ、設備コストがかさむと共に、ランニングコストも高くなると考えられる。
したがって、トリミング工程を省略できたとしても固定子の製作コストを抑えることは困難であると考えられる。
また、前述した各相へのワニス含浸量のバラツキの問題は解決されないので、相によっては必要な量のワニスを供給されないことが考えられる。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、スロット内に必要な量のワニスを含浸させ、トリミング工程を省略可能なワニス処理方法、及びワニス処理装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明によるワニス処理方法は以下のような特徴を有する。
（１）複数相を有する固定子コアのスロット内に、コイルエンドを硬化させるワニスを供給する際に、前記ワニスのオーバーフローを抑制するワニス処理方法において、
前記固定子コアの各相に対応した前記スロット内のワニス含浸状態を測定し、前記ワニス含浸状態の測定結果に基づいて前記各相へのワニス供給量を決定することを特徴とする。

（２）（１）に記載のワニス処理方法において、
前記ワニスを含浸固化させた後の前記固定子コアの前記スロット内部から、前記ワニスにより含浸固化した巻線を取り出し、
前記各相の前記ワニス含浸状態として、前記含浸固化した巻線の破断強度を測定することを特徴とする。

（３）（１）に記載のワニス処理方法において、
前記各相の前記ワニス含浸状態として、前記ワニスを含浸固化させた後と、ワニス含浸前との前記各相の静電容量の相違を測定することを特徴とする。

また、前記目的を達成するために、本発明によるワニス処理装置は以下のような特徴を有する。
（４）複数相を有する固定子コアのスロット内に、コイルエンドを硬化させるワニスを供給する際に、前記ワニスのオーバーフローを抑制するワニス処理装置において、
前記固定子コアの各相に対応した前記スロット内のワニス含浸状態を測定して、該測定データを記憶する記憶手段と、前記測定データに基づいて前記各相へのワニス供給量を決定する供給調整手段と、を備えることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によるワニス処理方法により、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、複数相を有する固定子コアのスロット内に、コイルエンドを硬化させるワニスを供給する際に、ワニスのオーバーフローを抑制するワニス処理方法において、固定子コアの各相に対応したスロット内のワニス含浸状態を測定し、ワニス含浸状態の測定結果に基づいて各相へのワニス供給量を決定するものである。
課題に示した通り、固定子コアの各相へのワニス含浸量、及び含浸条件というのは、相毎に異なる。これは相間紙との兼ね合いや、固定子コア上に配置される位置などに関係している。
したがって、各相に対応したスロット内のワニス含浸状態を測定し、ワニス含浸状態の測定結果に応じて各相へのワニス供給量を調整することで、ワニスをオーバーフローさせることなく、必要な量のワニスを供給することができる。

また、（２）に記載される発明は、（１）に記載のワニス処理方法において、ワニスを含浸固化させた後の固定子コアのスロット内部から、ワニスにより含浸固化した巻線を取り出し、各相のワニス含浸状態として、含浸固化した巻線の破断強度を測定するものである。
出願人が調査した結果、ワニスの含浸量は固着力と相関関係があることが判明した。したがって、ワニスにより含浸固化した巻線の破断強度を測定することで、ワニスの含浸量を推定することが可能となる。
このようにワニスの含浸量を測定した上で、（１）に記載されるように各相へのワニス供給量を調整することで、オーバーフローさせることなく必要な量のワニスを供給することができる。

また、（３）に記載される発明は、（１）に記載のワニス処理方法において、各相のワニス含浸状態として、ワニスを含浸固化させた後と、ワニス含浸前との各相の静電容量の相違を測定するものである。
出願人が調査した結果、ワニスの含浸量は静電容量と相関関係があることが判明した。静電容量を測定することでワニスの含浸量を測定する方法では、（２）に比べて作業手順が少なくて済むというメリットがあり、同等の結果を得られる。

また、このような特徴を有する本発明によるワニス処理装置により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（４）に記載される発明は、複数相を有する固定子コアのスロット内に、コイルエンドを硬化させるワニスを供給する際に、ワニスのオーバーフローを抑制するワニス処理装置において、固定子コアの各相に対応したスロット内のワニス含浸状態を測定して、該測定データを記憶する記憶手段と、測定データに基づいて各相へのワニス供給量を決定する供給調整手段と、を備えるものである。
よって、ワニス含浸状態を測定した測定手段を記憶し、その測定データに基づいてワニスの供給量を決定するので、固定子の各相におけるワニスの供給配分を決定することができ、（１）に記載されるワニス処理方法と同様に、各相に対応したスロット内のワニス含浸状態を測定し、ワニス含浸状態の測定結果に応じて各相へのワニス供給量を調整することで、オーバーフローさせることなく、必要な量のワニスを供給することができる。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態の分布巻きの固定子の斜視図を示す。
固定子１０は、電磁鋼板を積層して形成した固定子コア１１に、導線１２を巻回して形成される。固定子コア１１にはスロット１１ａと呼ばれる溝が形成され、導線１２はこのスロット１１ａを跨ぐように巻回される。
導線１２は分布巻きといわれる巻き方で固定子コア１１に巻回されている。また、Ｕ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、Ｗ相１２Ｗの三相が固定子コア１１に巻回される。なお、図１には相が識別できるように導線１２が描かれているが、実際には図１に巻回されるよりも密に導線１２は巻回される。

固定子１０の外周側がＵ相１２Ｕ、その隣がＶ相１２Ｖ、内周側がＷ相１２Ｗとなる。そして、それぞれの相の間には相間紙１３と呼ばれる絶縁用の紙が挿入される。
図２に、固定子の部分平面図を示す。
固定子１０のＵ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、Ｗ相１２Ｗそれぞれの間に、相間紙１３が挿入されている様子が分かる。そして、導線１２には固定紐１４が巻き付けられている。
このように、固定子１０のコイルエンドは形成され、この固定子１０のコイルエンドにワニスを塗布し、硬化させる。

図３に、ワニス処理装置の概略図を示す。
ワニス処理装置５０は、排気処理部３０、ステータ回転部３１、制御部３２、及び図示しない熱風発生部を有する。
排気処理部３０は、ワニス処理装置５０内で発生する排気を処理する装置である。内部にフィルターが備えられていて、排気の処理をする。ワニス処理装置５０では固定子１０にワニスを塗布する関係で、ワニスから揮発する気体を回収する必要がある。ワニスが可燃性の溶剤を使用している場合には、排気処理部３０は防爆仕様であることが望ましい。
また、固定子１０のコイルエンドにワニスを塗布するためには、図示しない熱風発生部から発生させる熱風によって固定子１０を温めておく必要がある。作業者の作業環境を維持する上では、このような熱風も回収することが望ましい。

ステータ回転部３１は、固定子コア１１を保持するシャフト３３とシャフト３３に動力を伝えるモータ３４を備えている。シャフト３３で固定子コア１１を図３に示されるように軸心が横向きになるように保持し、回転させる。回転速度は任意に変化できるものとする。
制御部３２は、ステータ回転部３１による固定子１０の回転速度や、固定子１０のコイルエンドに滴下するワニスの量をコントロールする機能を備えている。ワニスの量をコントロール機能は、具体的には定量供給ポンプ等の供給調整手段による。また、制御部３２にはワニスの供給調整手段を制御するために、ワニス供給量を決定するデータを保持するための記憶手段を備えているものとする。
また、図３に示すノズル３５の他にも、固定子１０のコイルエンドにワニスを滴下するノズル３５は複数備えられている。これらのノズル３５からワニスを固定子１０のコイルエンドに滴下し、乾燥させることで、ワニスによって固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂを硬化させることができる。

図４に、ワニス塗布部分の拡大図を示す。
シャフト３３に指示されている固定子１０は、シャフト３３の回転に伴って回転される。この際に、ノズル３５からワニスが固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂに塗布される。
ノズル３５は、ワニス処理装置５０に複数本備えられている。固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂには、Ｕ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、Ｗ相１２Ｗの３相からなり、それぞれにワニスが塗布できるようになっている。
したがって、Ｕ相１２ＵにはＵ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相１２ＶにはＶ相用ノズル３５Ｖ、Ｗ相１２ＷにはＷ相用ノズル３５Ｗが、リード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂにそれぞれ設けられている。なお、リード線部１６はリード側コイルエンド１０ａ側に備えられる。

これらの、Ｕ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ及びＷ相用ノズル３５Ｗには、それぞれ別の供給ポンプが接続されており、制御部３２に備えられる供給調整手段によって独立に流量が制御できるような構成となっている。
なお、Ｖ相用ノズル３５Ｖには、専用のエアノズル３６が備えられ、滴下するワニスを横方向に飛ばす機能を備えている。すなわち、Ｖ相用ノズル３５Ｖから滴下されるワニスは、固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂに対して、横方向からエアノズル３６から噴出されるエアによって吹き付けられることになる。
このようにして、固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂにワニスを塗布した後、硬化させることで、固定子１０のコイルエンドの保護を行う。

次に、第１実施形態の固定子１０のワニス含浸状態を調査する方法について説明する。
図５に、固定子１０のコイルエンドをカットする際の模式図を示す。
図６に、スロット１１ａ内に収められたテストピース１５の模式図を示す。
固定子１０のワニス含浸状態を調査するためには、固定子コア１１のスロット１１ａの内部の状態を確認する必要がある。
そこで、図５に示すようにリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂをダイヤモンドカットソーなどで切り落とす。図５の矢印で示す部分が切り落とす部分である。
固定子コア１１のスロット１１ａ内には、ワニスで固着された導線１２の一部が詰まっている。よって、リード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂを切り落とした結果、図６に示すような形状のテストピース１５が得られる。

図７に、テストピース１５の破断試験を行う様子を模式図に示す。
テストピース１５は、破断試験治具４０の通過する通過孔４１ａが設けられたベース４１に設置され、破断試験治具４０によって圧力を加えることで破断試験を行う。
破断試験治具４０でテストピース１５を加圧し、破断した時点での加圧力を記録する。そして、この加圧力が固着力として評価される。固着力と含浸量は相関関係にあり、ほぼ比例することが出願人によって確認されている。したがって、テストピース１５の破断試験を行い、固着力を調査することで、テストピース１５への含浸量を推定することが可能となる。
つまり、固定子１０のスロット１１ａへの含浸量を推定でき、その結果、Ｕ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、Ｗ相１２Ｗの各相の含浸量を推定することができる。

このようなテストピース１５の測定結果に基づいて、Ｕ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ、Ｗ相用ノズル３５Ｗからのワニス滴下比率を決定することができる。
したがって、固定子１０からテストピース１５を採取するテストを複数回行い、最適なＵ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ、Ｗ相用ノズル３５Ｗからのワニス滴下比率を決定した後、固定子１０の生産を行う。
テストピース１５の測定によって得られた測定データは、制御部３２に備えられる記憶手段に入力されて、ノズル３５からのワニス供給量を決定する供給調整手段により、調整される。つまり供給調整手段によって、Ｕ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ、及びＷ相用ノズル３５Ｗからのそれぞれのワニス供給量を決定され、固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂへワニスを滴下する。

上述するような第１実施形態の構成によって、以下に説明するような作用効果が得られる。
まず、第１の効果として、各相に必要な量のワニスを供給可能となる点が挙げられる。
第１実施形態は、Ｕ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、及びＷ相１２Ｗを有する固定子コア１１のスロット１１ａ内に、リード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂを硬化させるワニスを供給する際に、ワニスのオーバーフローを抑制するワニス処理方法において、固定子コア１１のＵ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、及びＷ相１２Ｗに対応したスロット１１ａ内のワニス含浸状態を測定し、ワニス含浸状態の測定結果に応じて各相へのワニス供給量を調整するものである。

図８に、固定子の各相へのワニス滴下量を一定にした条件でのテストピース１５の固着力をグラフに示す。
縦軸がサンプル数を、横軸が固着力を示している。図８では、各相へのワニス滴下量を一定にした場合の各相の固着力を示しており、Ｕ相１２Ｕ及びＶ相１２Ｖに比べてＷ相１２Ｗへのワニスの固着力が強い傾向にあることが分かる。
つまり、Ｗ相１２Ｗへのワニス含浸量が多いことを示している。
固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂに滴下されるワニスは、一定量以上含浸されれば必要な強度は得られる。

そのため、背景技術に記載の通りにワニスを多く供給する傾向にあった。しかし、図８に示される固着力がＵ相１２Ｕ及びＶ相１２Ｖのレベルで良いのであれば、Ｗ相１２Ｗにはワニスを供給しすぎていることになる。
一方、Ｗ相１２Ｗのワニスの固着力程度必要と言うことであれば、Ｕ相１２Ｕ及びＶ相１２Ｖではワニスの含浸量が不足していることを意味する。
このようなバラツキを抑えるために、第１実施形態では、ワニス含浸状態の測定結果に応じて、Ｖ相１２Ｖ、Ｕ相１２Ｕ、及びＷ相１２Ｗへのワニスの供給量を調整している。

図９に、含浸量の測定結果をフィードバックしてワニスを滴下した場合のテストピース１５の固着力をグラフに示す。
一方、図９では、各相とも固着力は比較的均一であることが分かる。図９の固定子１０へは、Ｕ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ、及びＷ相用ノズル３５Ｗからのワニス滴下量のバランスを変化させている。テストピース１５の含浸量の測定結果から、Ｖ相用ノズル３５Ｖからの滴下量を最も多くし、Ｕ相用ノズル３５Ｕからの滴下量をＶ相用ノズル３５Ｖよりも減らし、Ｗ相用ノズル３５Ｗからの滴下量はＶ相用ノズル３５Ｖからの滴下量と比べて半分以下程度に調整している。
このように、ノズル３５からのワニスの滴下量を最適化することで、図９に示すように各相の固着力が近似するように調整することが可能である。

ワニスの滴下量を最適化できることで、ワニスのオーバーフローの制御を容易にすることが可能になる。
ワニスのオーバーフローの制御としては、特許文献２に示されるような技術を併用しても良い。しかし、よりワニスの飛散を抑制するために、以下に説明する技術を組み合わせるとより効果的である。
図１０に、固定子コア１１のスロット１１ａ内部に存在するワニスに働く力を概念図として示す。
ワニスが固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂに滴下され、固定子コア１１のスロット１１ａに含浸する際には、図１０に示すようなモデルが定義できる。
スロット１１ａ内に存在するワニスには、大きく分けて３つの力が作用する。

ひとつは粘性力Ｆ１であり、ワニスの粘度による力である。
ひとつは遠心力Ｆ２であり、固定子コア１１をステータ回転部３１によって回転させながらワニスを滴下するために働く力である。遠心力Ｆ２は、固定子コア１１を回転させる際に発生する力なので、固定子コア１１の外周に向けて作用する。
ひとつは重力Ｆ３であり、これは重力環境下で固定子コア１１を製造する以上は必ず作用する力である。図１０では、図面下方向に重力Ｆ３が作用しているように描かれている。
そして、重力Ｆ３に対する反力として示されるのが粘性力Ｆ１である。粘性力Ｆ１はスロット１１ａからワニスが流れ出しにくいように作用する力として表現できるため、重力Ｆ３の抗力として表現されている。

このような図１０に示すようなモデルによって、固定子コア１１のスロット１１ａからワニスが流れ出さないようにするためには、粘性力Ｆ１と遠心力Ｆ２を調整すれば良いという結論が得られる。
もっとも、粘性力Ｆ１に関しては、スロット１１ａから染み出しにくいという特性と共に、スロット１１ａの中に含浸させにくいという特性もあるため、単に粘性力Ｆ１を増加させればよいという結論とはならない。

図１１に、ワニスの染み出し発生のメカニズムを表すグラフを示す。
縦軸はワニス量を示し、横軸はワニスの粘度を示す。
滴下量Ｌ１は、ワニスを固定子１０のコイルエンドに滴下する量を示す。なお、固定子１０のコイルエンドはリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂの２カ所あるが、本実験では片側のみでの測定としている。

染み出し量Ｌ２は、固定子コア１１のスロット１１ａからワニスが固定子コア１１のコイルエンド面に染み出してくる量を示す。
落下量Ｌ３は、固定子１０のコイルエンドからワニスが落下する量を示している。
保持量Ｌ４は、固定子コア１１のスロット１１ａに保持されるワニスの量を示す。落下量Ｌ３と保持量Ｌ４は逆の概念を示すものとなるので、反比例する関係にある。
浸透量Ｌ５は、固定子コア１１のスロット１１ａへワニスが浸透する量を示す。
固定子１０のコイルエンドに対する単位時間当たりのワニスの滴下量Ｌ１が、図１１に示すように一定とした場合には、落下量Ｌ３は粘度が上がるほど減少する傾向になる。これは、粘度が図１０のモデルいう粘性力Ｆ１と同じくワニスの落下を妨げるファクターとなることを示しているからである。

一方、粘度が増加することで保持量Ｌ４は増加することになる。これは落下量Ｌ３が減るので、当然の結果であるといえる。
そして、粘度の増加に伴い浸透量Ｌ５も減少していく。浸透量Ｌ５は固定子コア１１のスロット１１ａへのワニスの浸透力と相関関係にあるので、粘度が高くなれば必然的に浸透力は低下する。すなわち、ワニス含浸の工程に要する時間が長くなることを意味する。
そして、染み出し量Ｌ２は粘度を増加させることで急激に減少し、落下量Ｌ３と保持量Ｌ４の交差する辺りで殆ど無くなる。実験では染み出し量Ｌ２がゼロになる粘度の閾値は０．６Ｐａｓ程度であった。
このように、滴下に用いるワニスを高粘度化することで、染み出し量Ｌ２を減少させることが可能であることを図１１は示すことが分かる。つまり、粘性力Ｆ１、遠心力Ｆ２、及び重力Ｆ３のバランスによって、染み出し量Ｌ２の減少を図ることができ、トリミング工程を無くすことに貢献できることになる。

実際に固定子１０にワニス滴下の実験を行うと、図１０及び図１１の結果と良くあい、従来技術で用いられていたワニスの粘度よりも数倍から十数倍の粘度に設定し、ステータ回転部３１による固定子１０の回転数を従来より上げることで、染み出し量Ｌ２を抑えることが可能となることが分かった。
このように、オーバーフロー制御の一環として、ワニスの粘度の最適化及び固定子１０の回転数の最適化を図ることで、固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂへのワニス滴下時におけるワニスの染み出し量Ｌ２をゼロに近づけることが可能となる。

ただし、前述したようにワニスの粘度が上がると、固定子コア１１のスロット１１ａ内部への浸透速度が低下するため、ワニス含浸時間が長く必要となるという問題もあるため、この辺りの問題を勘案しながら決定する必要がある。
なお図１１のデータは固定子コア１１の形状、大きさによって異なるため、傾向を示すデータとして解釈すべきである。

また、ワニスの高粘度化を図る際に出てくる問題としては、次のようなものが挙げられる。
ワニスはノズル３５によって滴下している様子が図４に示されているが、Ｖ相用ノズル３５Ｖのように、エアノズル３６を用いて横方向に飛ばす方法では、ワニスの高粘度化の影響を受けやすい。
図１３に、Ｖ相用ノズル３５Ｖからワニスを滴下する際の模式図を示す。
ワニスの粘度が高くなることで、エアブローによってワニスの滴が飛散しやすくなる。そこで、図１３に示すようにワニスをＶ相用ノズル３５Ｖより連続的に滴下、すなわち常に線状になるように滴下することで、ワニスの飛散を抑えることが可能である。この際、ワニスの滴下を高い位置から行い、ワニスが十分に細くなるまで落下させてからエアノズル３６からのエアを吹きかけると効果的である。
Ｕ相用ノズル３５Ｕ、Ｗ相用ノズル３５Ｗについても、Ｖ相用ノズル３５Ｖに合わせて線状に滴下した方がよりワニスの滴下量のコントロールがし易い。もっとも、Ｕ相用ノズル３５Ｕ及びＷ相用ノズル３５Ｗの滴下形態に関しては適宜変更することを妨げない。

また、エアノズル３６の先端については、従来はパイプ先端を潰した扁平ノズルを利用していたが、先端穴形状が長円形状となるように加工を施したものとすることでワニスの飛び方を安定させることができる。第１実施形態では、エアノズル３６の先端に長円形状の先端穴を持つフラットノズル３６ａを取り付けている。Ｖ相用ノズル３５Ｖから滴下されるワニスは、Ｖ相用ノズル３５Ｖの出口の直下を狙うのではなく、若干離した位置をエアノズル３６によって狙う。Ｖ相用ノズル３５Ｖの出口直下を狙うと、ワニスの飛散量が多く、ワニスのリード側コイルエンド１０ａ及び反リード側コイルエンド１０ｂへの着地点が安定しない等の問題があるが、若干離した位置をエアノズル３６で狙うことで、安定化が図れる。
また、エアノズル３６の構造についても、改良の余地がある。エアノズル３６の角度を可変にすることで、ワニスの飛散を防ぐことができる。

図１２に、固定子１０とエアノズル３６の関係を模式的に表す断面図を示す。断面図は、固定子１０が部分的に描かれている。
ワニスが固定子１０のリード側コイルエンド１０ａ又は反リード側コイルエンド１０ｂへ当たる角度は、可能な限り直角に近い方が望ましい。図１２に二点鎖線で示しているように、リード側コイルエンド１０ａ（又は反リード側コイルエンド１０ｂ）へのワニスの当たる角度が浅いと、ワニスが反射したときに別の部位に飛び散ってしまうことになる。そこで、実線に示すようなエアノズル３６の位置にすることが望ましい。
また、エアノズル３６のフラットノズル３６ａについても、エアの吹き出し口をワニスの滴下方向に対して直行するように長円状にすることで、ワニスの飛散を抑えることが可能である。

また、ワニスの飛散を抑える方法としては、図４に示されるリード線部１６の角度にも留意する必要がある。
リード線部１６の角度θが０度以上であれば、リード線部１６に伝わっていくワニスは、固定子１０の外側に落下していくことになる。しかし、角度θが０度よりちいさい、すなわち固定子１０よりである場合には、ワニスは固定子１０に飛散する結果となることが判明している。
よって、固定子１０から引き出されるリード線部１６の角度にも留意し、θが０度以上となるようにしておく必要がある。

このような技術により、さらにワニス含浸に用いるワニスの量を減少させられるという利点が挙げられる。
前述の図１０に示される方法であれば、固定子コア１１のスロット１１ａに必要な量のワニスを供給できる。
この際、Ｕ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ及びノズル３５から滴下するワニスの滴下量は最適化されているので、不要なワニスを滴下する必要がなくなる。つまり、図８に示されるようなバラツキが少なく、ワニスの落下量も少なくて済むことから、固定子１０一個当たりに必要なワニスの量を減少させることができる。出願人は第１実施形態の方法で、固定子１０におけるワニスの使用量は１割減少させることができることを確認している。
また、前述の方法を全て組み合わせることで、出願人はワニスの飛散量をほぼ無くすことができることを確認しており、トリミング工程を省略することが可能であることが確認された。

（第２実施形態）
第２実施形態の構成は第１実施形態とほぼ同じである。ただし、ワニス含浸量の差を測定する方法が異なる。以下にその説明を行う。
図１４に、第２実施形態のスロット内含浸状態を測定する方法を表す模式図を示す。
固定子１０のスロット内含浸状態を測定するには、固定子１０の中性点をクランプし、Ｕ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、Ｗ相１２Ｗの何れかの端子をクランプして、その間の静電容量を測定する。静電容量はワニスの充填状態によって異なるため、ワニスの量が多いほど静電容量が大きくなる傾向にある。このことを利用して、静電容量によりワニス含浸状態を推定することができる。ＬＣＲと記載されているのは誘電率を測定するＬＣＲメータである。
なお、中性点は各相に繋がっているので、結果的に固定子コア１１のスロット１１ａ内部の全体の静電容量を測定することになる。この方法は、固定子１０を被破壊検査で静電容量測定できるため、生産ラインでチェック用に利用することが可能である。

図１５に、各相スロット内含浸状態を測定する方法を表す模式図を示す。
各相のスロット１１ａ内の含浸状態を測定するには、中性点を切断した上で、Ｕ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、Ｗ相１２Ｗ各相の静電容量を測定する。
中性点を切断する必要があるために、破壊試験となってしまうが、各相の静電容量を測定可能であり、各相のワニス含浸量を比較した上で、各相のワニス含浸量を平均化することが可能となる。
図１６に、コイルエンド含浸状態を測定する方法を表す模式図を示す。
中性点を切断した上で、Ｕ相１２Ｕ、Ｖ相１２Ｖ、Ｗ相１２Ｗの端子のうち、いずれか２つをペアとしてクランプし、静電容量を測定することで、コイルエンド部のワニス含浸状態を測定することが可能となる。例えばＶ相１２ＶとＷ相１２Ｗの端子をクランプして測定した場合は、Ｖ相１２ＶとＷ相１２Ｗ間のコイルエンド部の静電容量が測定可能となる。

図１７は、静電容量とワニスの含浸量との関係を示している。
横軸がワニスの含浸量を示し、縦軸が静電容量（Ｃｐ比）を示している。調整前はＵ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ、Ｗ相用ノズル３５Ｗそれぞれから供給されるワニスの滴下量が均しい場合を示している。調整後はＵ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ、Ｗ相用ノズル３５Ｗからのワニスの滴下量を最適化した状態を示している。また、調整前を一点鎖線で、調整後を実線で直線近似している。
このグラフは、図１４に示すスロット内含浸状態の形態で静電容量を測定し、ワニスの含浸量との相関関係を示したものである。
一点鎖線で示す調整前のＣｐ比近似直線に対して、実線で示す調整後のＣｐ比近似直線の方が、全体的に静電容量が増加しており、固定子１０のワニス含有量も増加していることが分かる。

このように、静電容量を測定することによってもワニス含有量が推定することが可能であり、Ｕ相用ノズル３５Ｕ、Ｖ相用ノズル３５Ｖ、及びＷ相用ノズル３５Ｗから滴下するワニスの量を決定する指標とすることができる。
特に、図１４に示す方法は、被破壊検査であるので、固定子１０の生産ラインにおける全数チェックが可能となり、固定子１０の品質向上に貢献することができる。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記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。

第１実施形態の、分布巻きの固定子の斜視図である。 第１実施形態の、固定子の部分平面図である。 第１実施形態の、ワニス処理装置の概略図である。 第１実施形態の、ワニス塗布部分の拡大図である。 第１実施形態の、固定子のコイルエンドをカットする際の模式図である。 第１実施形態の、スロット内に収められたテストピースの模式図である。 第１実施形態の、テストピースの破断試験を行う様子を模式図である。 第１実施形態の、固定子の各相へのワニス滴下量を一定にした条件でのテストピースの固着力を示したグラフである。 第１実施形態の、含浸量の測定結果をフィードバックしてワニスを滴下した場合のテストピースの固着力を示したグラフである。 第１実施形態の、固定子コアのスロット内部に存在するワニスに働く力を示した概念図である。 第１実施形態の、固定子からのワニスの浸み出し発生のメカニズムを示したグラフである。 第１実施形態の、固定子とエアノズルの関係を模式的に示す断面図である。 第１実施形態の、ノズルからワニスを滴下する様子を模式的に示す断面図である。 第２実施形態の、固定子のスロット内含浸状態を測定する方法を示す模式図である。 第２実施形態の、固定子の各相スロット内含浸状態を測定する方法を示す模式図である。 第２実施形態の、コイルエンド含浸状態を測定する方法を示す模式図である。 第２実施形態の、静電容量とワニスの含浸量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 固定子
１０ａ リード側コイルエンド
１０ｂ 反リード側コイルエンド
１１ 固定子コア
１１ａ スロット
１２ 導線
１２Ｕ Ｕ相
１２Ｖ Ｖ相
１２Ｗ Ｗ相
１３ 相間紙
１４ 固定紐
１５ テストピース
３０ 排気処理部
３１ ステータ回転部
３２ 制御部
３３ シャフト
３４ モータ
３５ ノズル
３５Ｕ Ｕ相用ノズル
３５Ｖ Ｖ相用ノズル
３５Ｗ Ｗ相用ノズル
３６ エアノズル
３６ａ フラットノズル
４０ 破断試験治具
４１ ベース
４１ａ 通過孔
５０ ワニス処理装置

Claims (4)

1. 複数相を有する固定子コアのスロット内に、コイルエンドを硬化させるワニスを供給する際に、前記ワニスのオーバーフローを抑制するワニス処理方法において、
   前記固定子コアの各相に対応した前記スロット内のワニス含浸状態を測定し、
   前記ワニス含浸状態の測定結果に基づいて前記各相へのワニス供給量を決定することを特徴とするワニス処理方法。
2. 請求項１に記載のワニス処理方法において、
   前記ワニスを含浸固化させた後の前記固定子コアの前記スロット内部から、前記ワニスにより含浸固化した巻線を取り出し、
   前記各相の前記ワニス含浸状態として、前記含浸固化した巻線の破断強度を測定することを特徴とするワニス処理方法。
3. 請求項１に記載のワニス処理方法において、
   前記各相の前記ワニス含浸状態として、前記ワニスを含浸固化させた後と、ワニス含浸前との前記各相の静電容量の相違を測定することを特徴とするワニス処理方法。
4. 複数相を有する固定子コアのスロット内に、コイルエンドを硬化させるワニスを供給する際に、前記ワニスのオーバーフローを抑制するワニス処理装置において、
   前記固定子コアの各相に対応した前記スロット内のワニス含浸状態を測定して、該測定データを記憶する記憶手段と、
   前記測定データに基づいて前記各相へのワニス供給量を決定する供給調整手段と、を備えることを特徴とするワニス処理装置。
   

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