JP2016111852A

JP2016111852A - ステータの製造方法

Info

Publication number: JP2016111852A
Application number: JP2014248345A
Authority: JP
Inventors: 健史郎森代; Kenshiro Moride; 優成田中; Masashige Tanaka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2016-06-20

Abstract

【課題】ステータの製造において、ステータコアに取り付けられたコイルに樹脂コーティングを行う際に、樹脂コーティング品質を確保しつつ、製造工程を簡略化すること。【解決手段】本発明は、ステータコア１のリング部２に立設されたティース３に、インシュレータ５を介して挿入される成形済みのコイル８を樹脂コーティングしてなるステータ１０の製造方法であって、コイル８を挿入後、樹脂コーティングを行う前にコイル８に通電させて、コイル８とステータコア１との協働により発生した磁力によって、リング部２にコイル８を引き寄せる。ステータの製造方法によると、樹脂コーティングを行う前に、コイル８に通電することにより成形済みコイル８に生じた隙間を無くす方向にコイル８を縮ませ、樹脂コーティング層Ｐの肉厚を確保することができる。この際、コイル８には通電によって熱が生じ、樹脂コーティング層Ｐを形成する前の予備加熱も行うことができる。【選択図】図２

Description

本発明は、モータに利用され、ステータコアに取り付けられた状態でコイルを樹脂コーティングしてなるステータの製造方法に関する。

特許文献１には、ステータコアに形成されたティースにコイルを嵌め込んだ後、樹脂コーティングするステータの製造方法が記載されている。このステータの製造方法によると、ステータコアのティース側に環状の固形樹脂を嵌め込んで、固形樹脂を加熱圧縮してインシュレータを形成し、インシュレータに成形済みのコイルを圧縮しながら嵌め込む。そして、金型のキャビティ内にステータコアとインシュレータとコイルとを配置する。その後、金型を加熱し、コイルを圧縮した状態でキャビティ内に樹脂を注入してコイルに樹脂コーティング層を形成している。特許文献１に記載されたステータの製造方法によると、コイルに薄い樹脂コーティング層を形成することができる。

特開２００９−０７２０５５号公報

特許文献１に記載されたステータの製造方法によると、コイルは、ティースの形状に合わせて成形された状態でティースに挿入される。この際、コイルはコイル間に隙間がある状態で伸びている。コイルに樹脂コーティングを行う工程では、この隙間が無くなるように、コイルを圧縮した状態で維持する必要がある。そのため、特許文献１に記載されたステータの製造方法では、コイルの圧縮状態を維持するために金型をコイルに接触させる必要があり、樹脂コーティングにコイルが露出した部分や樹脂の肉厚が薄い部分が生じる場合がある。また、特許文献１に記載されたステータの製造方法では、コイルに樹脂コーティングを行う前に部品を予備加熱しなければならず、工程が煩雑化する。
本発明は、ステータコアに取り付けられたコイルに樹脂コーティングを行う際に、樹脂コーティング品質を確保しつつ、製造工程を簡略化することができるステータの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ステータコアのリング部に立設されたティースに、インシュレータを介して挿入される成形済みのコイルを樹脂コーティングしてなるステータの製造方法であって、
前記コイルを挿入後、前記樹脂コーティングを行う前に前記コイルに通電させて、前記コイルと前記ステータコアとの協働により発生した磁力によって、前記リング部に前記コイルを引き寄せる。

本発明のステータの製造方法によると、インシュレータが嵌め込まれたステータコアのティースに、成形済みのコイルを嵌め込んで樹脂コーティングを行う前に、コイルに通電することにより磁界を発生させ、ステータコアのリング部にコイルを引き寄せる。これにより、成形済みコイルに生じた隙間を無くす方向にコイルを縮ませることができ、樹脂コーティングの肉厚を確保することができる。また、コイルには通電によって熱が生じ、樹脂コーティングを行う前の予備加熱を行うことができる。

本発明にかかるステータの製造方法によると、ステータコアに取り付けられたコイルに樹脂コーティングを行う際に、樹脂コーティング品質を確保しつつ、製造工程を簡略化することができる。

本実施形態にかかるステータの断面図である。樹脂コーティングが行われる前のステータの製造装置を示した断面図である。樹脂コーティングが行われる前のステータを可動金型にセットする状態を示した断面図である。樹脂コーティングが行われる前のステータの状態を示した断面図である。樹脂コーティングが行われる前のコイルの状態を示した断面図である。コイルに通電した状態を示す断面図である。樹脂コーティングを行う際のステータの製造装置の状態を示した断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明にかかるステータの製造方法にかかる実施形態について説明する。

図１に示されるように、ステータ１０において、リング部２の内壁側には断面台形状のティース３が複数立設されている。ティース３は、インシュレータ５で覆われている。インシュレータ５は、ティース３の形状に合わせて樹脂で成形されている。それぞれのインシュレータ５には、インシュレータ５の形状に合わせて成形された複数のコイル８がそれぞれ嵌め込まれている。ステータ１０には、コイル８の表面を覆うように樹脂コーティング層Ｐが形成されている。

ステータコア１は、プレスで打ち抜かれた金属板を積層して形成されている。コイル８は、ティース３の形状に嵌るように予め成形されている。コイル８は、例えば、矩形枠状にプレスで打ち抜かれた金属板（不図示）の一辺の一部に切込みを入れ、これらを複数段にわたって螺旋状に順次接合して形成される。各金属板の形状は、積層した状態でインシュレータ５の形状に嵌るように調整されている。コイル８は、その他、銅線を巻いて形成してもよい。

次に、ステータ１０の製造装置３０について説明する。

図２に示されるように、ステータ１０の製造装置３０は、樹脂コーティング層Ｐが形成される前のステータ１０が可動金型２０および固定金型２１によってセットされた状態で、コイル８に樹脂コーティング層Ｐを形成する装置である。可動金型２０の上部にはコイル８に通電するための電源装置１１が設けられている。

電源装置１１には、端子１２が突出するように設けられている。コイル８には、端子１２に接続するための端子コネクタ部８ｂが取り付けられている。可動金型２０と固定金型２１とが型締めされた状態で、固定金型２１に設けられたスプリング体２３と端子１２とで端子コネクタ部８ｂが挟み込まれる。これにより、端子１２と端子コネクタ部８ｂが接触し、電源装置１１とコイル８とが電気的に接続される。そして、電源装置１１からコイル８に通電可能となる。

可動金型２０の中央には、ステータコア１の中央開口Ｓ（図１参照）内に挿入させるための中子２０ａが突出している。型締された状態では、中子２０ａの頂部は、固定金型２１に設けられた樹脂注入口２４に対向して配置される。可動金型２０と固定金型２１とによってコイル８の周囲に樹脂が充填される空間となるキャビティ２２が形成されている。キャビティ２２は、可動金型２０と固定金型２１とがコイル８の周囲に接触していない形状のため、コイル８に樹脂コーティング層Ｐを形成した際に樹脂の肉厚が確保される。

次に、ステータ１０の製造方法について説明する。

図３に示されるように、可動金型２０に樹脂コーティング層Ｐが形成される前のステータ１０がセットされる。可動金型２０に、ステータ１０がセットされると、固定金型２１と可動金型２０とが型締めされる（図２参照）。

図４に示されるように、樹脂コーティング層Ｐが形成される前のステータ１０のコイル８には隙間があり、ティース３の先端方向に伸びた状態となっている。図５に示されるように、コイル８において、１周分の各コイル８ａ間に隙間が生じている。コイル８には、各コイル８ａがモータ動作中にずれないように樹脂コーティング層Ｐが形成される。樹脂コーティング層Ｐを形成する工程の前に、各コイル８ａ間の隙間を無くすためにコイル８を縮める必要がある。

図６に示されるように、コイル８に通電するために電源装置１１を接続する。その後、コイル８に通電すると、コイル８は、ティース３をコアとした電磁石となる。このとき、コイル８に発生した磁界によりティース３は磁化されて矢印Ｇ方向に磁力が発生し、コイル８がステータコア１のリング部２の方向に引き寄せられる。このように、複数のコイル８のそれぞれに通電すると、コイル８は、コイル８とステータコア１との協働により発生した磁力によってそれぞれリング部２に引き寄せられ、隙間が無くなるように縮む。

図７に示されるように、この原理を用いた製造装置３０は、コイル８を縮ませた状態を維持し、コイル８に樹脂コーティング層Ｐを形成する。樹脂コーティング層Ｐを行う前に、樹脂の流動性を高めてコイル８の隙間に浸透させやすくするために、コイル８を予備的に加熱する必要がある。コイル８への通電状態を維持していると、コイル８の電気抵抗によりコイル８は発熱する。従って、通電によりコイル８が縮むと共に、コイル８は加熱され、樹脂コーティング層Ｐを形成する工程前の予備加熱も行われる。

この予備加熱のためのコイル８への通電電流値は、コイル８の電気的な抵抗と発熱量の関係を示した計算式に従って求められる。通電時の発熱量（Ｑ_１）は、電流値（Ｉ）とコイルの抵抗値（Ｒ）との間に以下の様な関係がある。
Ｑ_１＝Ｉ^２×Ｒ…式（１）
また、温度上昇に必要な発熱量（Ｑ２）はコイル重量（Ｗ）とコイル比熱（Ｃ）と温度上昇値（ΔＴ）との間に以下の様な関係がある。
Ｑ_２＝Ｗ×Ｃ×ΔＴ…式（２）
ここで、ΔＴは目標温度（Ｔ）−初期温度（Ｔ_０）である。
式（１）および式（２）より、Ｑ_１＝Ｑ_２とすると、コイル８に流す電流値（Ｉ）が求められる。電流を流す時間（ｔ）は、樹脂が硬化する時間に応じて適宜調整される。

電源装置１１からコイル８に電流を流すと、コイル８とステータコア１との協働により発生した磁力によって、コイル８は隙間が無くなるようにステータコア１のリング部２（図１参照）に引き寄せられて縮む。そして、樹脂コーティング層Ｐを形成する前の予備加熱のために、コイル８に必要な電流値（Ｉ）を流す。コイル８が目標温度（Ｔ）まで加熱されると、固定金型２１の樹脂注入口２４から樹脂を注入する。樹脂がキャビティ２２内に充填されると、コイル８に樹脂コーティング層Ｐが形成される。コイル８は加熱されているので、樹脂が隙間なく浸透する。コイル８への通電は、樹脂が硬化するまで所定の時間（ｔ）行われる。樹脂が硬化すると、コイル８への通電を停止して、型割りが行われる。これにより、コイル８に樹脂コーティング層Ｐが形成されたステータ１０が得られる。

上述したステータ１０の製造方法によると、コイル８に樹脂コーティング層Ｐを形成する前に、コイル８に通電し、コイル８とステータコア１との協働により発生した磁力によってコイル８を隙間が無くなるように縮めることができる。これにより、コイル８を縮める工程を簡略化することができる。そして、ステータ１０の製造方法は、簡素な形状のインシュレータ５を用いることができる。さらに、ステータ１０の製造方法は、可動金型２０と固定金型２１とがコイル８に接触しないため、樹脂コーティング層Ｐの肉厚を確保することができる。また、ステータ１０の製造方法は、コイル８に通電することにより発生した熱によりコイル８が加熱され、樹脂コーティング層Ｐを形成する前の予備加熱も行うことができ、予備加熱の工程を短縮することができる。

１…ステータコア２…リング部３…ティース５…インシュレータ８…コイル８ａ…各コイル８ｂ…端子コネクタ部１０…ステータ１１…電源装置１２…端子２０…可動金型２０ａ…中子２１…固定金型２２…キャビティ２３…スプリング体２４…樹脂注入口３０…製造装置Ｇ…矢印Ｐ…樹脂コーティング層Ｓ…中央開口

Claims

ステータコアのリング部に立設されたティースに、インシュレータを介して挿入される成形済みのコイルを樹脂コーティングしてなるステータの製造方法であって、
前記コイルを挿入後、前記樹脂コーティングを行う前に前記コイルに通電させて、前記コイルと前記ステータコアとの協働により発生した磁力によって、前記リング部に前記コイルを引き寄せる、
ステータの製造方法。