JP2011244627A - 固定子製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】平角導体を用いたコイルを使用する固定子のコイルエンドを、金型を用いず部分的に樹脂で保護する固定子製造方法の提供。
【解決手段】平角導体Dを巻回して形成したコイル13を樹脂でモールドして覆い、コイル13の外周面に樹脂モールド部14を形成し、樹脂モールド部14より突出するコイル13のコイル端子部と、バスバ25を接合して固定子10を形成する固定子製造法において、コイル13に樹脂モールド部14を形成するにあたり、コイル端子部(13a、13b)が突出する樹脂モールド部14端面にコイル端子部(13a、13b)の周囲を囲み、バスバ25が通過するスリット部14d2を備えた、筒状部14dを形成し、スリット部14d2を通してバスバ25を配置し、コイル13のコイル端子部(13a、13b)とバスバ25とを接合し、筒状部14dの端部を塞ぐように樹脂製被覆材19を施工する。
【選択図】図6

Description

本発明は、平角導体を用いた固定子製造方法に関し、固定子のコイルエンドに突出させたコイルの端子とバスバとの溶接部分を保護する技術に関するものである。
ハイブリッドカー等のモータを駆動力に用いる自動車には、小型で高出力の駆動用モータが必要とされている。特にハイブリッドカーが有するエンジンルームは、エンジンとモータの両方が納められる必要がある。また、モータを制御するための機器も必要とするために更に狭くなり、モータの小型化及び高出力化が切望される結果と成っている。また、同時に各部品のコストダウンも求められている。
モータの小型化及び高出力化を図る為には、固定子に用いるコイルの占積率の向上が考えられる。コイルの占積率を向上させる為には、コイルに用いる導体の断面積を広くすることが考えられる。このため、平角導体を用いたコイルについて、色々研究がなされている。
特許文献1には、防水型電磁弁コイルについての技術が開示されている。
コイルに用いる導線の端部を端子と半田付けして固着し、難燃性の不飽和ポリエステル樹脂等を充填して絶縁部を形成する。そして、絶縁部に沿設される円筒状に形成される側壁部に端子と貫通させ、該端子にリード線を接続固定した後、リード線との接着性に優れたエポキシ樹脂を充填する。
導体の保護に不飽和ポリエステル樹脂を用い端子をエポキシ樹脂で覆うことで、絶縁性を確保するとともにコイルの防水を実現している。
特許文献2には、レゾルバステータ構造についての技術が開示されている。
渡り線部は第1部分の外側に位置し、この渡り線部が輪状にポッティング処理等で形成された渡り線用樹脂材によって樹脂モールドされている。
特許文献1及び特許文献2に記載の固定子は、丸線を用いてコイルを形成していると考えられ、比較的導体の取り回しが容易である。このため、リード線を保護する部分は一カ所に集約することが可能となる。しかしながら、近年では固定子の占積率を向上させる目的で平角導体を巻回したコイルを用いることが検討されている。
特許文献3には、回転電機についての技術が開示されている。
固定子コアに備えるティースにコイルを挿入し、コイルの端部に形成される端子部と渡り線部とを接合する。明確な記載はないが、渡り線部と端子部との絶縁が必要となり、樹脂やワニスによって保護する必要がある。そして、特許文献1及び特許文献2とは異なり、絶縁を必要とする箇所が固定子の端面に点在することになる。
実開平3−120004号公報 特開2003−028670号公報 特開2008−312290号公報
このような、特許文献3に記載の技術により固定子を形成するにあたっては以下に説明する課題があると考えられる。
特許文献1及び特許文献2に記載の固定子に用いられるコイルは、丸線で形成されており、樹脂で保護する部分も少なくて済むが、特許文献3に記載のステータに用いられるコイルはコイル毎にコイルエンドで絶縁を行う必要がある。このため、固定子の端面に分散した接合部分を絶縁保護することとなる。
近年では、固定子の占積率を向上させる為に、コイルに用いる導体は特許文献3に記載されるような平角導体を用いることが検討されている。
しかしながら、特許文献3に示される固定子のコイルエンドに現れる接合部分は、前述した通り絶縁被覆をする必要がある。樹脂やワニスで保護するためには、コイルエンド全体を覆うか、部分的に金型を用いて覆い、樹脂で保護するが考えられる。
しかし、絶縁被覆する部分が点在するため、コイルエンド全体を樹脂モールドして覆う方法は、樹脂を多く必要とする。よって、コイルエンド全体を樹脂モールドする方法は、放熱性やコストダウンの観点から望ましくない。
一方、部分的に金型を用いて覆う方法も考えられるが、固定子毎に専用の金型を必要とするため、やはりコストダウンの妨げになると考えられる。
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、平角導体を用いたコイルを使用する固定子のコイルエンドを、金型を用いず部分的に樹脂で保護する固定子製造方法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、本発明の一態様による固定子製造方法は、以下のような特徴を有する。
(1)平角導体を巻回してコイルを形成し、前記コイルを樹脂でモールドすることで覆い、前記コイルの外周面に樹脂モールド部を形成し、前記樹脂モールド部より突出する前記コイルの端子部と、バスバとを接合して固定子を形成する固定子製造法において、
前記コイルに前記樹脂モールド部を形成するにあたり、前記端子部が突出する前記樹脂モールド部端面に前記端子部の周囲を囲み、前記バスバが通過するスリット部分を備えた、筒状部を形成し、前記スリット部分を通して前記バスバを配置し、前記コイルの前記端子部と前記バスバとを接合し、前記筒状部の端部を塞ぐように樹脂を施工することを特徴とする。
(2)(1)に記載の固定子製造方法において、
前記筒状部の端部を塞ぐように施工される樹脂には、熱硬化性樹脂が用いられ、前記熱硬化性樹脂は、前記端子部と前記バスバとの接合の際に生じる余熱で硬化することを特徴とする。
(3)(1)に記載の固定子製造方法において、
前記端子部と前記バスバとの接合後、前記筒状部の両側から押圧することで、前記端子部と前記バスバとの接合時の余熱によって軟化した前記筒状部を押し潰し、前記端子部と前記バスバとの接合部を保護することを特徴とする。
このような特徴を有する本発明の一態様による固定子製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
上記(1)に記載される発明の態様は、平角導体を巻回してコイルを形成し、コイルを樹脂でモールドすることで覆い、コイルの外周面に樹脂モールド部を形成し、樹脂モールド部より突出するコイルの端子部と、バスバとを接合して固定子を形成する固定子製造法において、コイルに樹脂モールド部を形成するにあたり、端子部が突出する樹脂モールド部端面に端子部の周囲を囲み、バスバが通過するスリット部分を備えた筒状部を形成し、スリット部分を通してバスバを配置し、コイルの端子部とバスバとを接合し、筒状部の端部を塞ぐように樹脂を施工するものである。
コイルの外周面を覆うように形成された樹脂モールド部の端面に、筒状部を形成し、バスバと端子部とを接合した後に絶縁性の樹脂を用いて保護をしている。本発明ではこの筒状部を樹脂モールド部の端部に端子部を囲むように備えることで、別途金型を用意する必要なく絶縁保護をすることができる。すなわち、筒状部は樹脂を施工するにあたり、型の代わりとなる。このため、端子部とバスバとの接合部を接合するにあたって、金型を必要としない。
よって、固定子のコイルエンドを保護するにあたってワニスやこの他に樹脂モールドを必要とせず、固定子のコストダウンを期待できる。
上記(2)に記載される発明の態様は、(1)に記載の固定子製造方法において、筒状部の端部を塞ぐように施工される樹脂には、熱硬化性樹脂が用いられ、熱硬化性樹脂は端子部とバスバとの接合の際に生じる余熱で硬化する。
樹脂モールド部の端部に備えられた筒状部の端部を塞ぐように樹脂が配置され、バスバと端子部との接合の際に生じる余熱で熱硬化性樹脂を硬化させるため、加熱設備を必要とせずに接合部分を被覆し、硬化させることが可能となる。その結果、コストダウンに貢献することが可能となる。
上記(3)に記載される発明の態様は、(1)に記載の固定子製造方法において、端子部とバスバとの接合後、筒状部の両側から押圧することで、端子部とバスバとの接合時の余熱によって軟化した筒状部を押し潰し、端子部とバスバとの接合部を保護する。
樹脂モールド部の端部に備えられた筒状部を両側から押圧することで、端子部とバスバとの接合時の余熱を用いて筒状部に用いられている樹脂を軟化させ、変形して端子部とバスバとの接合部分を覆う。
加熱設備を必要としない他、溶接部分を保護するために(2)に示すような筒状部の端部を塞ぐ樹脂の蓋などを必要としないため、固定子のコストダウンに貢献することができる。
第1実施形態の、固定子の斜視図である。 (a)第1実施形態の、分割固定子コア部材の斜視図である。(b)第1実施形態の、分割固定子コア部材にインシュレータを装着した状態を示す斜視図である。(c)第1実施形態の、分割固定子コア部材にコイルを装着した斜視図である。(d)第1実施形態の、分割コアユニットの斜視図である。 第1実施形態の、分割コアユニットの上面視図である。 第1実施形態の、バスバを部分的に配置した分割コアユニットの斜視図である。 第1実施形態の、溶接部分の模式断面図である。 第1実施形態の、樹脂蓋部材を配置した状態の固定子コアユニットの斜視図である。 第2実施形態の、固定子コアユニットの上面視図である。 第2実施形態の、絶縁被覆した接合部の断面図である。
まず、本発明の第1実施形態について説明する。
図1に、第1実施形態の固定子の斜視図を示す。
図2(a)に、分割固定子コア部材の斜視図を示す。図2(b)に、分割固定子コア部材にインシュレータを装着した斜視図を示す。図2(c)に、分割固定子コア部材にコイルを装着した斜視図を示す。図2(d)に、分割コアユニットの斜視図を示す。
図3に、分割コアユニットの上面視図を示す。
第1実施形態の固定子10は分割型であり、分割コアユニット18を複数並べ、外周部にアウターリング15を備えている。
分割コアユニット18は、図2(a)に示すような分割固定子コア部材11にインシュレータ12を図2(b)に示すように挿入し、図2(c)に示すようにコイル13を挿入して形成され、図2(d)に示すようにコイル13の外周面に樹脂モールド部14を形成してコイル13の絶縁及び保護を行っている。
分割固定子コア部材11は略凸状に形成された電磁鋼板を積層して形成されており、固定子10の内周側に向けて凸となるティース部11aを備えている。
インシュレータ12は絶縁性の樹脂で成形されており、平面に形成される鍔部12aとティース部11aの周囲を覆うティース覆部12bとを備えている。又、ティース覆部12bにはリブ12cが形成されている。
コイル13は、平角導体Dをエッジワイズ曲げ加工して形成されている。平角導体Dは矩形断面を有する銅等の導電性の高い金属の周囲にエナメル等の絶縁性被覆を施したものであり、コイル13はこれを用いて形成されているので、丸線を用いたコイルよりも占積率を高めることに貢献することが可能である。コイル13の両端には第1コイル端子部13a及び第2コイル端子部13bが備えられる。
樹脂モールド部14は、絶縁性の樹脂を用いて形成されており、図2(d)に示すように固定子10の端面から突出するように形成される支持部14aを備えている。支持部14aには第1溝部14b及び第2溝部14cが、後述するバスバ25を挿入できるようにスリット様に形成されている。又、樹脂モールド部14の一方の端面にあって、コイル13の第1コイル端子部13a及び第2コイル端子部13bの周囲に配置される部分には筒状部14dが形成されている。
筒状部14dは、樹脂モールド部14端面から固定子10の軸方向に突出する第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bの四方を囲むように配置されている壁面部14d1と、その一部に後述するバスバ25を通すスリット部14d2を備えている。すなわち、スリット部14d2は、壁面部14d1の一面うちの一部を切り欠くように設けられている。
また、壁面部14d1は、第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bの樹脂モールド部14端面からの突出高さよりも高く設定されている。また、スリット部14d2の切り欠き幅はバスバ25の厚みとほぼ等しく設定されている。
このような構成の分割コアユニット18は、円筒状に所定数が配列され、その周囲にアウターリング15が締まりバメで嵌め込まれ、その形状を略円筒状に維持するものである。図1には、その様子が示されている。
次に、バスバ25の接合工程について説明する。
図4に、バスバを部分的に配置した分割コアユニットの斜視図を示す。
分割コアユニット18を4つ並べ、バスバ25を配置した様子を示したのは図4であり、実際には円環状に分割コアユニット18が配置され、その周囲にはアウターリング15が嵌め込まれているものとする。
バスバ25は、矩形断面を有する銅等の導電性の高い金属を用いた導線であり、その周囲には絶縁被覆が設けられている。ただし、第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bと接合する必要があるため、第1コイル端子部13a及び第2コイル端子部13bと、バスバ25の両端部とには被覆が施されていない。
バスバ25は、分割コアユニット18上に配置されると、筒状部14dのスリット部14d2と支持部14aに形成された第1溝部14b又は第2溝部14cに支持された状態となる。
この状態のバスバ25の端部と第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとをTIG溶接等の方法を用いて溶接する。
図5に、溶接部分の模式断面図を示す。
溶接部分Wは図5に示したように、絶縁被覆されていない第1コイル端子部13aとバスバ25の端部との間に形成され、溶接部分Wで生じた熱は周囲の樹脂や金属に伝達される。したがって、近くに配置されている筒状部14dには多くの熱Hが伝達される。
図6に、樹脂蓋部材を配置した状態の固定子コアユニットの斜視図を示す。図6は、説明の都合で筒状部14dを拡大し部分的に示している。
第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bと、バスバ25の溶接が終わった後に、樹脂製被覆材19を配置する。樹脂製被覆材19は絶縁性で熱硬化性の樹脂を用いており、筒状部14dの内部に入り込み、開口部を覆うように注入される。注入にはシリンジポンプなどを用いた定量的に樹脂を注入できる設備を用いている。
ここで、溶接部分Wに余熱が十分に残っている状態で、樹脂製被覆材19が配置される。このため、バスバ25の溶接後の余熱によって溶接部分W、及びバスバ25の端部、及び第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bと、樹脂製被覆材19が密着した状態で、筒状部14dの端部を塞ぐような形状で硬化する。
具体的には例えば図示しない溶接のトーチに追従するように樹脂製被覆材19を供給する図示しないヘッドを動かして樹脂製被覆材19を配置することで、溶接部分Wの余熱を利用して樹脂製被覆材19の一部を溶接部分W、及びバスバ25の端部、及び第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bと密着させる。樹脂製被覆材19には熱硬化性の樹脂を用いているので、溶接部分Wからの余熱を得て樹脂製被覆材19は硬化し、その形状を維持することができる。
こうして、バスバ25の端部、及び第1コイル端子部13a及び第2コイル端子部13bの絶縁性が確保される。
第1実施形態の固定子製造方法は上記の構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
まず、固定子10の製造コストをコストダウンすることができる。
第1実施形態の固定子製造方法は、平角導体Dを巻回してコイル13を形成し、コイル13を樹脂でモールドすることで覆い、コイル13の外周面に樹脂モールド部14を形成し、樹脂モールド部14より突出するコイル13の第1コイル端子部13a及び第2コイル端子部13bと、バスバ25を接合して固定子10を形成する固定子製造法において、コイル13に樹脂モールド部14を形成するにあたり、第1コイル端子部13a及び第2コイル端子部13bが突出する樹脂モールド部14端面に第1コイル端子部13a及び第2コイル端子部13bの周囲を囲み、バスバ25が通過するスリット部14d2を備えた、筒状部14dを形成し、スリット部14d2を通してバスバ25を配置し、コイル13の第1コイル端子部13a及び第2コイル端子部13bとバスバ25とを接合し、筒状部14dの端部を塞ぐように樹脂製被覆材19を施工するものである。
樹脂モールド部14の端面に筒状部14dを形成し、バスバ25と第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとを溶接した後に、絶縁性の樹脂製被覆材19を筒状部14dの端部に配置して溶接部分の周囲を保護する。この際に、バスバ25と、第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとを溶接した溶接部分Wに残存する余熱を用いて樹脂製被覆材19を溶融させ、バスバ25、及び第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13b密着させる。
筒状部14dの端部に樹脂製被覆材19を施行し、溶接部分Wに残存する余熱で溶融させて密着させるので、施工時に別途金型を用いる必要がない。
樹脂製被覆材19を用いた絶縁時に専用の金型を用いる必要がない事で、固定子10を形成する際のコストダウンをすることが可能となる。
金型を用いる場合、専用の金型そのもののコストも必要だが、樹脂製被覆材19及び筒状部14dに相当する部分を金型内部で成形すると、第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部とを絶縁処理する為にそれなりの体積の樹脂を必要とし、樹脂が硬化するまでの時間冷却する別ラインを必要となる場合もある。
また、金型を搬送するための設備や金型に付随する治具なども必要となるため、金型を用いた第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部との絶縁被覆工程は、固定子10の製造にあたり必要なコストを削減するにあたってコストダウンの妨げとなる。
したがって、金型を使用せずに第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部との絶縁被覆できることは、コストダウンに貢献できる。
また、樹脂製被覆材19を溶着するにあたって、溶接部分Wの余熱を利用しているため、加熱設備を必要としない。固定子10のコイルエンドに設けられた第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部との接合部は、固定子10のコイルエンドに分割コアユニット18の倍の数必要となり、加熱設備も複雑な形状となってしまう。このため、加熱設備を必要としないことで、コストダウンに貢献することができる。
また、固定子10のコイルエンドの絶縁は、筒状部14dと樹脂製被覆材19によって実現される。この為、コイルエンド部の全体を樹脂モールドしたりワニスで固めたり、といった手法を採る場合よりも、コイルエンド部での放熱性を高めることが可能となる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(第2実施形態)
第2実施形態の固定子10の製造方法は、第1実施形態の固定子10の製造方法とほぼ同じであるが、筒状部14dの絶縁処理の方法が若干異なるので、以下に説明する。
図7に、第2実施形態の固定子コアユニットの上面視図を示す。
図8に、絶縁被覆した接合部の断面図を示す。
第2実施形態の固定子10は、第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bと、バスバ25の端部との接合部分の被覆方法が第1実施形態の固定子10とは若干異なり、樹脂製被覆材19を用いない。
第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部とを溶接し、その後に図4の状態から、溶接部分Wの余熱が十分に残存している状態で図7に示すように加圧治具Jを用いて樹脂モールド部14の端部に形成された筒状部14dを押しつぶすように両側から力を加える。
溶接部分Wに余熱が残存しているので、加圧治具Jによって筒状部14dの周囲から加圧することで筒状部14dは変形し、図8に示されるように第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部は樹脂で覆われた状態となる。
第2実施形態の固定子製造方法は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。
樹脂製被覆材19を必要としないため、樹脂製被覆材19を供給する設備に関するコストを削減することが可能となる。
第2実施形態の固定子製造方法は、第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部との接合後、筒状部14dの両側から押圧することで、第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部との接合時の余熱によって軟化した筒状部14dを押し潰し、第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部との接合部を保護するものである。
第1コイル端子部13a又は第2コイル端子部13bとバスバ25の端部とを筒状部14dで包み込むようにして保護することで、第1実施形態に用いたような樹脂製被覆材19のような部材を注入する必要がなくなるので、それに付随する設備が不要となる。このため、コストダウンに貢献することが可能である。
以上、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。
例えば、第1実施形態で筒状部14dの開口部に樹脂製被覆材19を施工して、樹脂製被覆材19を硬化させるのは溶接部分Wにおける余熱だけであるとしているが、熱量が不足するようであれば、補助的に加熱設備を設けることを妨げない。
もちろん、溶接部分Wの熱に頼らずに加熱設備によって、熱硬化性の樹脂製被覆材19を硬化させても良い。
第2実施形態についても同様で、溶接部分Wの熱だけでなく、例えば加圧治具Jに加熱設備を組み込んで挟みながら加熱すると言う手法を用いることを妨げない。
また、第1実施形態及び第2実施形態において、例示した材料や固定子10の構成等についても発明の範囲内において変更することを妨げない。例えば、固定子10に用いるコイル13は、分割固定子コア部材11に挿入した後に樹脂モールド部14で保護して筒状部14dを形成しているが、分割固定子コア部材11に挿入する前にコイル13を樹脂モールドし、その後、分割固定子コア部材11に組み込むという手順としても良い。
また、固定子10の分割固定子コア部材11に分割型固定子コアを用いているが、コイル13をバスバ25と溶接して、コイル加護を形成した上で、外周面から分割固定子コア部材11を挿入する、という手法も考えられる。また、分割ゴアに限らず一体コアを用いる場合でもコイル13を樹脂モールドし、その後一体コアに組み込む手順としても良い。
10 固定子
11 分割固定子コア部材
11a ティース部
12 インシュレータ
12a 鍔部
12b ティース覆部
12c リブ
13 コイル
13a 第1コイル端子部
13b 第2コイル端子部
14 樹脂モールド部
14a 支持部
14b 第1溝部
14c 第2溝部
14d 筒状部
14d1 壁面部
14d2 スリット部
15 アウターリング
18 分割コアユニット
19 樹脂製被覆材
25 バスバ
D 平角導体
W 溶接部分

Claims (3)

  1. 平角導体を巻回してコイルを形成し、前記コイルを樹脂でモールドすることで覆い、前記コイルの外周面に樹脂モールド部を形成し、前記樹脂モールド部より突出する前記コイルの端子部と、バスバとを接合して固定子を形成する固定子製造法において、
    前記コイルに前記樹脂モールド部を形成するにあたり、前記端子部が突出する前記樹脂モールド部端面に前記端子部の周囲を囲み、前記バスバが通過するスリット部分を備えた、筒状部を形成し、
    前記スリット部分を通して前記バスバを配置し、前記コイルの前記端子部と前記バスバとを接合し、
    前記筒状部の端部を塞ぐように樹脂を施工することを特徴とする固定子製造方法。
  2. 請求項1に記載の固定子製造方法において、
    前記筒状部の端部を塞ぐように施工される樹脂には、熱硬化性樹脂が用いられ、
    前記熱硬化性樹脂は、前記端子部と前記バスバとの接合の際に生じる余熱で硬化することを特徴とする固定子製造方法。
  3. 請求項1に記載の固定子製造方法において、
    前記端子部と前記バスバとの接合後、
    前記筒状部の両側から押圧することで、前記端子部と前記バスバとの接合時の余熱によって軟化した前記筒状部を押し潰し、前記端子部と前記バスバとの接合部を保護することを特徴とする固定子製造方法。
JP2010115815A 2010-05-19 2010-05-19 固定子製造方法 Expired - Fee Related JP5505077B2 (ja)

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