JP2015096008A - 粉体塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中性点部の粉体膜厚を確保する。【解決手段】粉体塗装装置１は、ステータ１０と、加熱装置１５を備える。ステータ１０は、ステータコア１１と、ステータコア１１に挿入された一般部１２２と、ステータコア１１の外径側に設けられた中性点部１２１と、を有し、複数の相を有するコイル１２と、ステータコア１１の外径に沿って略周方向に設けられた第１の中性線部１３１と、少なくとも一部がステータコア１１の外径側から内径側に伸長する形状を有し、中性点部１２１と接触する第２の中性線部１３２と、を有し、前記コイルの複数の相を夫々接続する中性線１３と、第１の中性線部１３１の全体を被覆する中性線樹脂部１４と、を備え、加熱装置１５が中性線樹脂部１４の加熱後に加熱を停止した場合に、中性線樹脂部１４により保温された第１の中性線部１３１の熱を、第２の中性線部１３２を介して中性点部１２１に伝熱する。【選択図】図２

Description

本発明は、ステータの粉体塗装装置に関する。

モータに用いられるステータの製造を行う際に、例えばエポキシ系樹脂等の粉体塗装により絶縁皮膜の形成が行われる。典型的には、モータコアから突出した巻線コイルのコイルエンド部である被塗装部を加熱した後、ワークの温度が粉体塗料の溶融温度以上である状態で粉体塗料を付着させる。

例えば粉体塗料を塗装する方法の一つとして、流動浸漬法が知られている。流動浸漬法では、粉体塗料を収容した塗料タンクの下部からエアを吹き込み、粉体塗料に流動性を与えて粉体浴を形成し、ワークを粉体浴に浸漬して粉体塗料を付着させる。

特許文献１には、コイルエンドを保護塗料に浸漬し、保護塗料溶融可能温度に加熱されたコイルエンドの熱により、保護塗料を溶融し、コイルエンドに付着させる技術が開示されている。

特開２００３−２６０４０７号公報

図６は、関連するステータコアのコイルエンドと中性線の形状を示す図である。ステータの粉体塗装前加熱において、複数の相で設けられたコイルを接続している中性線を加熱することにより、中性線と溶接されている中性点部の加熱が行われる。しかしながら加熱後から粉体浸漬を開始する間に、中性点部の先端部の温度が、他の中性線と接続されていないコイルの先端温度に比べて温度が低下しやすいという問題がある。図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。より具体的には、中性点部はステータコアの外周側に位置しているため、外気との接触面積が大きく、熱引きが大きい。また中性点部は片側しかコア内に挿入されていないため、コアとの接触面積が小さい。したがって、加熱されたステータコアからの温度伝達が少なく、中性点部の温度は他の箇所に比べて温度が低下しやすくなる。これらの理由から、中性点部は粉体塗装を行う際に、他の箇所に比べて粉体膜厚が薄くなってしまう場合がある。そのため、中性点部と他の箇所との温度差を低減し、十分な粉体膜厚を確保したいという要望がある。

粉体塗装装置は、ステータと、前記ステータを局所加熱する加熱装置を備える。前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに挿入された一般部と、前記ステータコアの外径側に設けられ、前記ステータコアに挿入されていない中性点部と、を有し、複数の相を有するコイルと、前記ステータコアの外径に沿って略周方向に設けられた第１の中性線部と、少なくとも一部が前記ステータコアの外径側から内径側に伸長する形状を有し、前記中性点部と接触する第２の中性線部と、を有し、前記コイルの複数の相を夫々接続する中性線と、前記第１の中性線の全体を被覆する中性線樹脂部と、を備え、前記加熱装置が前記中性線樹脂部の加熱後に加熱を停止した場合に、前記中性線樹脂部により保温された第１の中性線部の熱を、前記第２の中性線部を介して前記中性線部に伝熱する。
これにより、中性点部の先端部の温度低下を抑制することができる。

粉体塗装時に、中性点部の粉体膜厚を確保することができる。

実施の形態１にかかる粉体塗装装置の構成を示す図である。 実施の形態１にかかるコイルエンドの概略を示す図である。 実施の形態１にかかる図２のＡ−Ａ断面図であり、局所加熱を行う場合を示す図である。 実施の形態１にかかる粉末塗装装置の動作フローを示す図である。 実施の形態１にかかる温度低下の比較を示す図であり、（Ａ）は中性線樹脂部による被覆がされていない場合の温度低下であり、（Ｂ）は中性線樹脂部による被覆がされている場合の温度低下である。 関連するコイルエンドの概略を示す図である。 関連する図６のＢ−Ｂ断面図を示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、粉体塗装装置１の構成を示す図である。粉体塗装装置１は、ステータ１０と、局所加熱ヒーター１５と、ＩＨ（Induction Heating）ヒーター２０と、直流電源３０を備える。

ステータ１０は、ステータコア１１と、コイル１２と、中性線１３と、中性線樹脂部１４を備える。

ステータコア１１は、典型的には環状の複数のコア素材板を積層させたものである。典型的にはコア素材板にはそれぞれ複数の溝が設けられている。図２は、ステータコア１１のコイルエンドの概略を示す図である。

コイル１２は、ステータコア１１の内外に設けられたコイルである。典型的にはコイル１２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相が設けられており、３相交流による通電駆動を行う。またコイル１２は、中性点部１２１と、一般部１２２を有する。またコイル１２は、直流電源３０と接続する端子を有する。

中性点部１２１は、片側のみがステータコア１１内に挿入されているコイルである。中性点部１２１は、ステータコア１１の外径側に設けられている。中性点部１２１は、先端部が中性線１３と接している。中性点部１２１は、ステータコア１１が加熱された場合にステータコア１１から伝達された熱と、局所加熱ヒーター１５により加熱された中性線１３から伝達された熱により加熱される。例えば中性点部１２１は、中性線１３からの加熱が無い場合、外気との接触面積が大きいため、温度の低下が一般部１２２に比べて早い。

一般部１２２は、両側がステータコア１１内に挿入されているコイルである。一般部１２２は、それぞれコイル２本が溶接している。一般部１２２は、ステータコア１１との接触面積が中性点部１２１に比べて大きい。そのため一般部１２２は、ステータコア１１が加熱された場合に、中性点部１２１に比べてステータコア１１から大きな熱量が与えられる。

中性線１３は、３相に設けられたコイル１２の、各相を接続している接続線である。中性線１３は、ステータコア１１の外径側に設けられ、略周方向に伸長した形状を有する第１の中性線部１３１と、中性点部１２１の先端と接触する第２の中性線部１３２を有する。

第１の中性線部１３１は、中性線樹脂部１４により被覆されている。第１の中性線部１３１は、局所加熱ヒーター１５により中性線樹脂部１４が加熱された場合に、中性線樹脂部１４からの伝熱により加熱される。また第１の中性線部１３１は、局所加熱ヒーター１５による加熱が停止した場合には、中性線樹脂部１４による保温効果により保温状態となる。また第１の中性線部１３１は、中性線樹脂部１４が局所加熱ヒーター１５により加熱されることに応じて自身が加熱された場合に、第２の中性線部１３２に伝熱する。また第１の中性線部１３１は、局所加熱ヒーター１５の加熱が停止した場合に、中性線樹脂部１４により保温された熱を、第２の中性線部１３２に伝熱する。

第２の中性線部１３２は、中性線樹脂部１４により被覆されていない部分である。典型的には第２の中性線部１３２は、一端が第１の中性線部１３１の側面部と接続し、他端が中性点部１２１の先端部の外周面と面接触する。言い換えると、第２の中性線部１３２は、少なくとも一部が外径方向から内径方向に向かう部分を有しており、外径側において第１の中性線部１３１と接続し、内径側において中性点部１２１と接している。第２の中性線部１３２は、第１の中性線部１３１の与えられた熱を伝熱し、中性点部１２１を加熱する。より具体的には第２の中性線部１３２は、局所加熱ヒーター１５の加熱により、中性線樹脂部１４を介して第１の中性線部１３１に与えられた熱を伝熱することにより、中性点部１２１の先端部を加熱する。また第２の中性線部１３２は、局所加熱ヒーター１５が停止した場合には、第１の中性線部１３１に保温された熱を、中性点部１２１に伝熱する。なお、第１の中性線部１３１と第２の中性線部１３２は一体の形状である。

中性線樹脂部１４は、第１の中性線部１３１の全体を被覆する。言い換えると、中性線樹脂部１４は、ステータコア１１の外径に沿う方向に設けられた第１の中性線部１３１の全体を被覆している。中性線樹脂部１４は、局所加熱ヒーター１５により加熱された場合に、第１の中性線部１３１に伝熱する。中性線樹脂部１４は、第１の中性線部１３１や第２の中性線部１３２に比べ、局所加熱ヒーター１５により加熱されていない場合の温度低下が小さい材質を用いる。これにより中性線樹脂部１４は、局所加熱ヒーター１５による加熱が停止した場合に保温効果を発揮し、第１の中性線部１３１の温度低下の速度を低減する。

局所加熱ヒーター１５は、中性線樹脂部１４を加熱する加熱装置である。典型的には、ステータには許容熱の制限があるため、局所加熱ヒーター１５は、製品温度の直接管理しやすくなるよう、中性線樹脂部１４に接触して加熱を行う接触型ヒーターを用いる。また局所加熱ヒーター１５は、第２の中性線部１３２の近傍の中性線樹脂部１４を加熱することが、温度管理を行う上で望ましい。図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、局所加熱ヒーター１５により中性線樹脂部１４を加熱する状態を示した図である。

ＩＨヒーター２０は、ステータコア１１を加熱する加熱装置である。典型的には、ＩＨヒーター２０は、ステータコア１１の外径側と内径側に、ステータコア１１の周方向に沿ってＩＨコイルを有する。ＩＨヒーター２０は、ＩＨコイルに高周波電流を流すことにより磁力線を発生さる。これによりＩＨヒーター２０は、ステータコア１１に発生するうず電流により、ステータコア１１を誘導加熱する。これによりＩＨヒーター２０は、粉体塗装前の加熱を行う。

直流電源３０は、コイル１２に電流を供給する。典型的には直流電源３０は、コイル１２に設けられた端子をクランプして直流電流を流すことにより、コイル１２に対し粉体塗装前の加熱を行う。

次に、ステータの粉体塗装時の動作について説明する。図４は、ステータの粉体塗装の動作フロー示した図である。

最初に、ワークを加熱する（ステップＳ１）。具体的にはＩＨヒーター２０は、ステータコア１１を誘導加熱により加熱する。また直流電源３０は、コイル１２に直流電流を供給することにより、コイル１２の加熱を行う。さらに局所加熱ヒーター１５は、中性線樹脂部１４に対して局所加熱を行う。これにより第１の中性線部１３１は、中性線樹脂部１４を介して加熱される。加熱された第１の中性線部１３１は、第２の中性線部１３２に伝熱することにより、中性点部１２１を加熱する。

次に、ワークの加熱を停止する（ステップＳ２）。すなわち、ステータの温度が粉体塗装に十分な温度まで上昇したら、ＩＨヒーター２０による加熱と、直流電源３０とコイル１２の接続による加熱と、局所加熱ヒーター１５による中性線樹脂部１４に対する局所加熱を停止する。

中性線樹脂部１４は、保温状態となる（ステップＳ３）。すなわち、第１の中性線部１３１は、中性線樹脂部１４の保温効果により温度低下の速度が抑えられた状態となる。

第１の中性線部１３１は、保温された熱を第２の中性線部１３２を介して、中性点部１２１に伝熱する（ステップＳ４）。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、中性線樹脂部１４によりステータコア１１の略外径に沿う方向に設けられた第１の中性線部１３１を、被覆している場合及び被覆していない場合の、一般部１２２と、中性点部１２１の温度低下を比較する図である。図５（Ａ）は、被覆を行っていない場合であり、図５（ｂ）Ｂは、被覆を行っている場合である。図５（Ａ）と図５（Ｂ）において、加熱後に１０秒経過した状態を比較すると、中性線樹脂部１４により第１の中性線部１３１の被覆を行った方が、被覆を行わない場合に比べて、中性点部１２１の一般部１２２との温度差が小さくなることがわかる。

粉体塗装を行う（ステップＳ５）。ここで、中性点部１２１の温度と一般部１２２との温度差が小さいことにより、粉体塗装による中性点部１２１と一般部１２２との膜厚の差が小さくなる。

したがって第１の中性線部１３１を中性線樹脂部１４によって被覆することにより、局所加熱ヒーター１５を停止した場合であっても、中性線樹脂部１４の保温効果により第１の中性線部１３１を保温することができる。これにより、局所加熱ヒーター１５による加熱停止後も、第１の中性線部１３１に保温された熱が第２の中性線部１３２を介して中性点部１２１に伝熱し、中性点部１２１の先端部の温度の低下を低減する。したがって、加熱停止後の中性点部１２１の温度と一般部１２２の温度差を低減し、粉体塗装を行う際に中性点部１２１の粉体膜圧を確保できる。

なお一般に、直流電源３０とコイルは通電状態であるためコイル１２に対して接触式のヒーターを用いることができないが、実施の形態１に示した方法では、局所加熱ヒーター１５は中性線樹脂部１４に接触して使用するため、通電の恐れが無く、接触型のヒーターを利用することができる。そのため、ＩＨヒーター２０によるステータコア１１の加熱と、直流電源３０によるコイル１２の加熱とともに、接触型の局所加熱ヒーター１５を用いた中性点部１２１の加熱を、同時に行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、ステップＳ２において、局所加熱ヒーター１５による局所加熱をＩＨやＤＨとともに局所加熱ヒーター１５による局所加熱を停止するように記載したが、それぞれの加熱停止のタイミングは同時でなくて良い。また、局所加熱ヒーター１５による局所加熱は、温度管理を厳密に行うため接触型であることが望ましいが、非接触型のヒーターを用いることを妨げるものではない。

１ 粉体塗装装置
１０ ステータ
１１ ステータコア
１２ コイル
１２１ 中性点部
１２２ 一般部
１３ 中性線
１３１ 第１の中性線部
１３２ 第２の中性線部
１４ 中性線樹脂部
１５ 局所加熱ヒーター
２０ ＩＨヒーター
３０ 直流電源

Claims (1)

1. ステータと、前記ステータを局所加熱する加熱装置を備える粉体塗装装置であって、
   前記ステータは、
   ステータコアと、
   前記ステータコアに挿入された一般部と、前記ステータコアの外径側に設けられ、前記ステータコアに挿入されていない中性点部と、を有し、複数の相を有するコイルと、
   前記ステータコアの外径に沿って略周方向に設けられた第１の中性線部と、少なくとも一部が前記ステータコアの外径側から内径側に伸長する形状を有し、前記中性点部と接触する第２の中性線部と、を有し、前記コイルの複数の相を夫々接続する中性線と、
   前記第１の中性線部の全体を被覆する中性線樹脂部と、を備え、
   前記加熱装置が前記中性線樹脂部の加熱後に加熱を停止した場合に、前記中性線樹脂部により保温された第１の中性線部の熱を、前記第２の中性線部を介して前記中性点部に伝熱する、
   粉体塗装装置。

Images