JP2016131416A

JP2016131416A - ステータの絶縁処理装置

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Publication number: JP2016131416A
Application number: JP2015003895A
Authority: JP
Inventors: 琢磨町野; Takuma Machino
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2016-07-21
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: JP6274118B2

Abstract

【課題】樹脂材への浸漬領域を安定させて、接合部に付着する樹脂材の付着面積を安定させ、絶縁処理部の品質を向上することができる絶縁処理装置を提供する。【解決手段】樹脂材Ｒが収容された樹脂槽２０と、ステータ１０のセグメントコイル１１の接合部を樹脂槽２０に向けて下降させる昇降装置３０とを備え、接合部に絶縁処理を施す絶縁処理装置１００であって、樹脂材Ｒの表面Ｓ１の鉛直方向における位置を計測する第一センサ５１と、ステータ１０を下降させる前のステータ１０の基準面Ｓ２の鉛直方向における位置を計測する第二センサ５２と、昇降装置３０によるステータ１０の下降量を制御するコントローラ５０と、を備え、コントローラ５０は、第一センサ５１によって計測される位置と、第二センサ５２によって計測される位置と、に基づいてステータ１０の下降量を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータの絶縁処理装置の技術に関する。

従来、電動機等を構成するステータのセグメントコイルの接合部に絶縁処理を施す技術は公知である。例えば、特許文献１には、ステータのセグメントコイルの接合部を樹脂材が収容された樹脂槽に向けて昇降装置によって下降させ、接合部を樹脂材に浸漬させ、接合部に樹脂材を付着させることによって接合部に絶縁処理を施す構成が開示されている。

このように特許文献１に代表されるような従来の絶縁処理装置では、ステータのセグメントコイルの接合部を、樹脂材が収容された樹脂槽に向けて昇降装置によって毎回予め決められた下降量だけ下降させていた。

しかし、樹脂槽内の樹脂材は、接合部に付着されることによって減少するものである。そのため、樹脂槽内の樹脂材の表面位置は、ステータが浸漬される毎に低下することになる。

また、ステータは、接合処理工程において、ステータコアから上方へ向けて延出するセグメントコイルの先端側同士が溶接によって接合された後、絶縁処理工程において、上下反転されて、セグメントコイルの前記接合部がステータコアから下方へ向けて延出する姿勢にした状態で樹脂槽の上に配置され、セグメントコイルの接合部に絶縁処理が施される。

ここで、接合処理工程では、ステータコアの下面（セグメントコイルの接合部が延出する側とは反対側の面）が支持され、ステータコアの下面の鉛直方向における位置が溶接作業及び移動作業の基準位置とされる。

一方、絶縁処理工程では、ステータコアが上下反転されるためステータコアの上面（セグメントコイルの接合部が延出する側の面）が支持され、ステータコアの上面の鉛直方向における位置が昇降作業の基準位置とされる。

つまり、絶縁処理工程とその前工程の接合処理工程とでは、移動、接合又は昇降等の作業の基準面がステータコアの下面からステータコアの上面に変更される。

そのため、例えばステータの下降量を算出するために必要となる、基準位置から接合部までの距離は、ステータの基準面がステータコアの下面から上面に変更されたことによってステータコアの鉛直方向の寸法公差を含むことになる。

つまり、昇降装置によってステータを樹脂槽に向けて毎回予め決められた下降量だけ下降させる構成では、ステータを樹脂層に浸漬する毎に樹脂材の表面位置がばらつくこととなり、接合部に付着する樹脂材の付着面積にばらつきが生じ、絶縁処理部の品質を低下させることになっていた。

また、接合処理工程と絶縁処理工程とでステータの基準位置が変更されることによって、セグメントコイルの樹脂材への浸漬領域に誤差が生じることとなり、接合部に付着する樹脂材の付着面積のばらつきが大きくなる原因となっていた。

特許第３５０８６８７号公報

本発明の解決しようとする課題は、樹脂材への浸漬領域を安定させて、接合部に付着する樹脂材の付着面積を安定させ、絶縁処理部の品質を向上することができるステータの絶縁処理装置を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、樹脂材が収容された樹脂槽と、ステータのセグメントコイルの接合部を前記樹脂槽に向けて近接させる移動装置とを備え、前記接合部を前記移動装置により前記樹脂材に浸漬させて、該接合部に該樹脂材を付着させることによって該接合部に絶縁処理を施すステータの絶縁処理装置であって、前記樹脂槽に収容された前記樹脂材の表面の、前記接合部と前記樹脂槽との近接方向における位置を計測する第一センサと、前記ステータを前記樹脂槽に近接させる前の該ステータの基準面の、前記近接方向における位置を計測する第二センサと、前記移動装置による前記ステータの前記樹脂槽への近接量を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第一センサによって計測される前記樹脂材の表面の前記近接方向における位置と、前記第二センサによって計測される前記ステータの基準面の前記近接方向における位置と、に基づいて前記ステータの前記樹脂槽への近接量を算出し、該算出した近接量に基づいて前記移動装置の近接量を制御するものである。

請求項２においては、請求項１記載のステータの絶縁処理装置であって、前記第二センサにより前記近接方向における位置が計測される前記ステータの基準面は、前記接合部を接合する際の前記ステータの基準面と同一とされるものである。

請求項３においては、請求項２記載のステータの絶縁処理装置であって、前記ステータの基準面は、該ステータを構成するステータコアの近接方向における一側の面とされるものである。

本発明のステータの絶縁処理装置によれば、樹脂材への浸漬領域を安定させて、接合部に付着する樹脂材の付着面積を安定させ、絶縁処理部の品質を向上することができる。

絶縁処理装置の構成を示した模式図。絶縁処理工程の流れを示したフロー図。絶縁処理工程の作用を示した模式図。同じく作用を示した模式図。

図１を用いて、絶縁処理装置１００の構成について説明する。
なお、図１では、絶縁処理装置１００の構成を模式的に表している。また、図１の破線は電気信号線を表している。

絶縁処理装置１００は、本発明のステータの絶縁処理装置に係る実施形態である。絶縁処理装置１００は、ステータ１０のセグメントコイル１１の接合部に絶縁処理を施す装置である。絶縁処理装置１００は、ステータ１０と、樹脂槽２０と、移動装置としての昇降装置３０と、制御装置としてのコントローラ５０と、第一センサ５１と、第二センサ５２と、を備えている。

ステータ１０は、電動機又は発電機の構成部品である。ステータ１０は、略円筒形状に形成されたステータコア１２と、略Ｕ字形状（又は略Ｖ字形状）に形成された複数のセグメントコイル１１と、を備えている。本実施形態のステータ１０は、自動車のハイブリッドモータに用いられるものであるが、本発明のステータはこれに限定されない。

ステータ１０は、各セグメントコイル１１がステータコア１２の軸方向の一側から差し込まれることによって構成されている。差し込まれたセグメントコイル１１はステータコア１２の軸方向他側へ突出している。絶縁処理装置１００を用いて行われる絶縁処理工程の前工程である接合処理工程において、セグメントコイル１１におけるステータコア１２の軸方向他側へ突出した部分が所定方向に傾斜するように変形され、それぞれのセグメントコイル１１における前記突出部分の先端側同士が溶接によって接合されている。

なお、セグメントコイル１１の接合処理工程では、ステータ１０をステータコア１２における軸方向一側（セグメントコイル１１が差し込まれる側）の端面が下側へ向く姿勢に配置するとともに、ステータコア１２の軸方向一側の端面を支持した状態で、セグメントコイル１１の接合が行われる。

また、前記接合処理工程においては、支持されるステータコア１２の軸方向一側の端面が基準面Ｓ２とされる。つまり、前記接合処理工程では、ステータコア１２の基準面Ｓ２の軸方向位置を基準位置として、セグメントコイル１１の接合位置が設定される。

一方、図１に示すように、本実施形態の絶縁処理装置１００では、ステータ１０は、ステータコア１２の基準面Ｓ２が上側へ向く姿勢（セグメントコイル１１の接合部がステータコア１２から下方へ向けて延出する姿勢）に配置された状態で支持されている。つまり、絶縁処理工程と接合処理工程とでは、ステータ１０が上下反転して配置されている。

樹脂槽２０は、粉体状の樹脂材Ｒを収容するものである。ここで、樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒの表面（上端面）を表面Ｓ１と定義する。なお、樹脂槽２０では、粉体の内部に乾燥空気を送ることにより、樹脂材Ｒを浮遊させた状態とする流動浸漬槽とされている。

なお、本実施形態では、樹脂槽２０に粉体状の樹脂材Ｒを収容する構成としたが、これに限定されない。例えば、樹脂槽２０に液体状の樹脂材Ｒを収容する構成としても良い。

移動装置としての昇降装置３０は、ステータ１０を昇降可能に支持するものであり、支持したステータ１０を樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒに向けて近接させることができる。昇降装置３０は、昇降部３１と、支持部３２と、フレーム３５と、駆動装置５５と、を備えている。

フレーム３５は、樹脂槽２０を挟んで立設されている２本の鉛直部３５Ａ・３５Ａと、鉛直部３５Ａ・３５Ａに架設されている水平部３５Ｂと、を備えている。昇降部３１は、各鉛直部３５Ａに設けられており、鉛直部３５Ａを昇降可能に構成されている。

支持部３２は、各昇降部３１に設けられ、ステータ１０を支持するものである。支持部３２には、ステータ１０におけるステータコア１２の軸方向他側（基準面Ｓ２とは反対側）の端面が載置されている。駆動装置５５は、駆動モーター、減速機等から構成され、昇降部３１を昇降させるものである。駆動装置５５は、一方の昇降部３１に設けられている。

昇降部３１を駆動装置５５により昇降させることで、支持部３２に支持されるステータ１０を昇降させる（樹脂槽２０に対して近接離間させる）ことができる。例えば、昇降部３１を下降させることにより、ステータ１０を樹脂槽２０へ近接する方向（図１における白抜き矢印の方向）へ移動させることができる。

第一センサ５１は、樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒの表面Ｓ１の鉛直方向（ステータ１０と樹脂槽２０とが近接離間する方向）における位置を計測するものである。より具体的には、第一センサ５１は、第一センサ５１の設置位置から樹脂材Ｒの表面Ｓ１の鉛直方向における位置までの距離Ｄ１を計測するものである。第一センサ５１は、フレーム３５の水平部３５Ｂに設けられており、ステータ１０の上方側に位置している。第一センサ５１は、コントローラ５０に接続されている。

第二センサ５２は、ステータ１０を下降させる前のステータ１０の基準面Ｓ２の鉛直方向における位置を計測するものである。より具体的には、第二センサ５２は、第二センサ５２の設置位置から、ステータ１０を下降させる前の初期位置に位置するステータ１０の基準面Ｓ２の鉛直方向における位置までの距離Ｄ２を計測するものである。

第二センサ５２はフレーム３５の水平部３５Ｂに設けられており、第二センサ５２と第一センサ５１とは、鉛直方向において同位置に配置されている。第二センサ５２は、ステータ１０の上方側に位置している。第二センサ５２は、コントローラ５０に接続されている。

第二センサ５２により計測された、初期位置に位置するステータ１０の基準面Ｓ２の鉛直方向における位置が、ステータ１０を昇降させる際の、ステータ１０の昇降方向における基準位置となる。基準位置について詳しくは後述する。

なお、本実施形態では、第一センサ５１及び第二センサ５２をフレーム３５の水平部３５Ｂに設けて、鉛直方向における設置位置を同一とする構成としたがこれに限定されない。第一センサ５１及び第二センサ５２を、水平部３５Ｂ以外の部分において鉛直方向における同じ位置に設置したり、或いは鉛直方向においてそれぞれを所定距離だけ離間させた所定位置に設置したりする構成であっても良い。

また、本実施形態では、第一センサ５１及び第二センサ５２を非接触式のレーザーセンサとしている。本実施形態では、第一センサ５１及び第二センサ５２をレーザーセンサとする構成としたが、これに限定されない。本発明の第一センサ及び第二センサは、非接触式の距離センサであれば良い。

制御装置としてのコントローラ５０は、昇降装置３０の駆動装置５５を制御して、昇降装置３０の昇降動作を制御する機能を有している。また、コントローラ５０は、昇降装置３０によるステータ１０の下降量Ｄを算出する機能を有している。

図２を用いて、絶縁処理工程Ｓ１００の流れについて説明する。
なお、図２では、絶縁処理工程Ｓ１００の流れをフローチャートによって表している。

絶縁処理工程Ｓ１００は、本発明のステータの絶縁処理装置に係る実施形態である。絶縁処理工程Ｓ１００は、絶縁処理装置１００を用いて、ステータ１０のセグメントコイル１１の接合部に絶縁処理を施す工程である。

絶縁処理工程Ｓ１００を実施する前には、接合処理工程Ｓ５０において、ステータ１０におけるステータコア１２の軸方向他側へ突出するセグメントコイル１１の先端側同士を溶接によって接合するものとする。つまり、絶縁処理工程Ｓ１００の前工程として、接合処理工程Ｓ５０が実施される。

なお、接合処理工程Ｓ５０においては、ステータコア１２の基準面Ｓ２が下方を向く姿勢にステータ１０を配置した状態で、基準面Ｓ２の鉛直方向（ステータコア１２の軸方向）における位置を基準位置として、セグメントコイル１１の接合位置を決定し、セグメントコイル１１の先端部同士を、決定した接合位置において溶接によって接合するものとする。また、基準位置から接合位置（接合部）までの距離を距離Ｄｂと定義する。

絶縁処理工程Ｓ１００では、ステップＳ１１０において、ステータ１０を接合処理工程から絶縁処理工程まで移載する移載装置（図示略）により、ステータ１０の姿勢を上下反転し、上下反転したステータ１０を絶縁処理装置１００の昇降装置３０の支持部３２に載置する。このとき、移載装置は、ステータコア１２の基準面Ｓ２とは反対側の端面を昇降装置３０の支持部３２に載置する。

ステップＳ１２０において、第一センサ５１は、第一センサ５１の設置位置（フレーム３５の水平部３５Ｂの所定位置）から樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒの表面Ｓ１までの距離Ｄ１を計測する。コントローラ５０は、第一センサ５１が計測した距離Ｄ１を取得する。

ステップＳ１３０において、第二センサ５２は、第二センサ５２の設置位置（フレーム３５の水平部３５Ｂの所定位置）から、ステータ１０を下降させる前の初期位置に位置するステータ１０の基準面Ｓ２の鉛直方向における位置（基準位置）までの距離Ｄ２を計測する。コントローラ５０は、第二センサ５２が計測した距離Ｄ２を取得する。

言い換えれば、接合処理工程Ｓ５０での溶接処理を施す際の基準位置は、鉛直方向における基準面Ｓ２の位置であり、絶縁処理工程Ｓ１００でのステータ１０を下降させる際の基準位置も、鉛直方向における基準面Ｓ２の位置となっており、接合処理工程Ｓ５０での基準位置となるステータ１０の部位と、絶縁処理工程Ｓ１００での基準位置となるステータ１０の部位とは同一である。

ステップＳ１４０において、コントローラ５０は、距離Ｄ１と距離Ｄ２の差である距離Ｄ１２を算出する。さらに、コントローラ５０は、距離Ｄ１２と基準位置からステータ１０におけるセグメントコイル１１の接合部までの距離Ｄｂとの差に基づいて下降量Ｄを算出する。

ステップＳ１５０において、コントローラ５０は、昇降装置３０によって、ステータ１０を樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒに向けて下降量Ｄだけ下降させる。ステータ１０が初期位置から下降量Ｄだけ下降することにより、セグメントコイル１１の接合部が樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒに浸漬されることとなり、セグメントコイル１１の接合部に対する絶縁処理が行われる。

なお、ステップＳ１５０において、コントローラ５０は、昇降装置３０によってステータ１０を下降させている最中に、第二センサ５２を用いて、第二センサ５２から下降するステータ１０の基準面Ｓ２までの距離を計測し、計測した実際の下降量をフィードバックしながら、下降量が下降量Ｄとなるまでステータ１０を下降させる構成としても良い。

絶縁処理工程Ｓ１００において、以降ではステップＳ１２０〜ステップＳ１４０までを複数回繰り返すものとする。つまり、絶縁処理工程Ｓ１００においては、ひとつのステータ１０について、セグメントコイル１１の接合部に対する絶縁処理が複数回にわたって繰り返し行われる。

図３及び図４を用いて、絶縁処理工程Ｓ１００の作用について説明する。
なお、図３及び図４では、絶縁処理工程Ｓ１００の作用を工程順にて模式的に表している。

図３（Ａ）に示すように、絶縁処理工程Ｓ１００の前工程である接合処理工程Ｓ５０では、溶接装置６０によって、ステータ１０のセグメントコイル１１の先端側同士が溶接によって接合される。このとき、ステータ１０は、支持部６１によって支持されている。より詳しくは、ステータ１０は、ステータコア１２の基準面Ｓ２が支持部６１に載置されることによって支持部６１によって支持されている。

なお、接合処理工程Ｓ５０では、ステータコア１２の基準面Ｓ２の鉛直方向における位置（基準位置）に基づいてセグメントコイル１１の接合位置が決定され、決定された接合位置においてセグメントコイル１１の先端側同士が溶接によって接合される。また、上述したように基準位置から接合位置（接合部）までの距離を距離Ｄｂとしている。

図３（Ｂ）に示すように、ステップＳ１１０では、移載装置（図示略）によって、ステータ１０が上下反転させられ、絶縁処理装置１００の昇降装置３０の支持部３２に載置される。このとき、ステータ１０が上下反転することによって、ステータコア１２の基準面Ｓ２が上方に向けて位置することになる。

図４（Ａ）に示すように、ステップＳ１２０では、第一センサ５１によって、第一センサ５１の設置位置（フレーム３５の水平部３５Ｂの所定位置）から樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒの表面Ｓ１までの距離Ｄ１が計測される。そして、コントローラ５０によって、第一センサ５１が計測した距離Ｄ１が取得される。

図４（Ｂ）に示すように、ステップＳ１３０では、第二センサ５２によって、第二センサ５２の設置位置（フレーム３５の水平部３５Ｂの所定位置）から、ステータ１０を下降させる前の初期位置に位置するステータ１０の基準面Ｓ２の鉛直方向における位置（基準位置）までの距離Ｄ２が計測される。そして、コントローラ５０によって、第二センサ５２が計測した距離Ｄ２が取得される。

ステップＳ１４０（図示略）では、コントローラ５０によって、距離Ｄ１と距離Ｄ２の差である距離Ｄ１２が算出される。さらに、コントローラ５０によって、距離Ｄ１２と基準位置からセグメントコイル１１の接合部までの距離Ｄｂとの差に基づいて下降量Ｄが算出される。

図４（Ｃ）に示すように、ステップＳ１５０では、昇降装置３０によって、ステータ１０が初期位置から樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒに向けて下降量Ｄだけ下降される。そして、ステータ１０のセグメントコイル１１の接合部が樹脂材Ｒに浸漬され、接合部に樹脂材Ｒが付着されることによって接合部に絶縁処理が施される。

絶縁処理工程Ｓ１００では、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０までが複数回繰り返され、接合部には樹脂材Ｒが薄く何層にも付着し重ねられる。

絶縁処理装置１００及び絶縁処理工程Ｓ１００の効果について説明する。
絶縁処理装置１００及び絶縁処理工程Ｓ１００によれば、樹脂材Ｒへの浸漬領域を安定させて、接合部に付着する樹脂材Ｒの付着面積を安定させ、絶縁処理部の品質を向上することができる。

すなわち、絶縁処理装置１００及び絶縁処理工程Ｓ１００によれば、ステータ１０を下降させる毎に第一センサ５１によって樹脂槽２０に収容された樹脂材Ｒの表面位置までの距離Ｄ１を計測するため、ステータ１０が浸漬される毎に樹脂槽２０内の樹脂材Ｒの表面位置が低下することを加味して下降量Ｄを算出することができる。

このようにして、セグメントコイル１１の接合部の樹脂材Ｒへの浸漬領域を安定させて、前記接合部に付着する樹脂材Ｒの付着面積を安定させ、絶縁処理部の品質を向上することができる。

また、絶縁処理装置１００によれば、接合処理工程Ｓ５０の溶接作業時においてステータ１０の基準位置となる基準面Ｓ２に基づいて下降量Ｄを算出するため、基準面Ｓ２から接合部までの距離がステータコア１２の寸法公差を含むことなく、下降量Ｄを高精度に算出することができる。

このようにして、セグメントコイル１１の接合部に付着させる樹脂材Ｒの付着面積をさらに安定させることができ、絶縁処理部の品質をより向上することができる。

さらに、絶縁処理装置１００によれば、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０までの処理を複数回繰り返すことによって、接合部に樹脂材Ｒを薄く何層にも積層して付着させることができ、絶縁処理部の塗装精度（絶縁処理部の品質）を向上することができる。

また、絶縁処理装置１００によれば、第一センサ５１及び第二センサ５２を非接触式のレーザーセンサとすることによって、ステータ１０及び樹脂材Ｒに影響を与えることなく、ステータ１０に絶縁処理を施すことができる。

さらに、絶縁処理装置１００によれば、第一センサ５１、第二センサ５２及びコントローラ５０による簡易な構成としているため、既存の絶縁処理装置に後付することができ、ステータ１０が設計変更された場合であってもプログラムの変更のみで対応することができる。

１０ステータ
１１ステータコア
１２セグメントコイル
２０樹脂槽
３０昇降装置（移動装置）
５０コントローラ（制御装置）
５１第一センサ
５２第二センサ
Ｄ下降量
Ｒ樹脂材

Claims

樹脂材が収容された樹脂槽と、ステータのセグメントコイルの接合部を前記樹脂槽に向けて近接させる移動装置とを備え、前記接合部を前記移動装置により前記樹脂材に浸漬させて、該接合部に該樹脂材を付着させることによって該接合部に絶縁処理を施すステータの絶縁処理装置であって、
前記樹脂槽に収容された前記樹脂材の表面の、前記接合部と前記樹脂槽との近接方向における位置を計測する第一センサと、
前記ステータを前記樹脂槽に近接させる前の該ステータの基準面の、前記近接方向における位置を計測する第二センサと、
前記移動装置による前記ステータの前記樹脂槽への近接量を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第一センサによって計測される前記樹脂材の表面の前記近接方向における位置と、前記第二センサによって計測される前記ステータの基準面の前記近接方向における位置と、に基づいて前記ステータの前記樹脂槽への近接量を算出し、該算出した近接量に基づいて前記移動装置の近接量を制御する、
ステータの絶縁処理装置。
請求項１記載のステータの絶縁処理装置であって、
前記第二センサにより前記近接方向における位置が計測される前記ステータの基準面は、前記接合部を接合する際の前記ステータの基準面と同一とされる、
ステータの絶縁処理装置。
請求項２記載のステータの絶縁処理装置であって、
前記ステータの基準面は、該ステータを構成するステータコアの近接方向における一側の面とされる、
ステータの絶縁処理装置。