JP2018082560A - コイル加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータコアのコイルを均一に加熱できること。【解決手段】ステータコアは、基部となる円環状のヨーク部と、該ヨーク部の円周方向に沿って形成され、内側へ延在する複数のティース部と、を有している。コイル加熱装置は、ステータコアの、隣接する該ティース部間に形成されたスロット部内に挿入され、ステータコアに巻装されたコイルに電流を流すことでステータコア及びコイルを加熱する。隣接するティース部の先端間に形成されるスロット部の開口部に、磁性体が設けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、ステータコア及び該ステータコアに巻装されたコイルを加熱するコイル加熱装置に関する。

ステータコアのティース部に外装されたコイルに電流を流すことでステータコア及びコイルを加熱するコイル加熱装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２９６１５１号公報

ここで、ステータコアが、基部となる円環状のヨーク部と、該ヨーク部の円周方向に沿って形成され、内側へ延在する複数のティース部と、を有している場合を想定する。ステータコアの隣接する該ティース部間には、スロット部が形成されている。コイル加熱装置は、このスロット部内に挿入されステータコアに巻装されたコイルに電流を流すことでステータコア及びコイルを、加熱する。
この場合、隣接するティース部の先端間には、スロット部の開口部が形成される。したがって、コイルに電流を流したときに、この開口部付近では磁束がコイルを貫き易くなる。これにより、スロット部の開口部付近で特に昇温し易くなり、コイルの加熱温度が不均一となる虞がある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ステータコアのコイルを均一に加熱できるコイル加熱装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
基部となる円環状のヨーク部と、該ヨーク部の円周方向に沿って形成され、内側へ延在する複数のティース部と、を有するステータコアの、隣接する該ティース部間に形成されたスロット部内に挿入され、前記ステータコアに巻装されたコイルに電流を流すことで前記ステータコア及び前記コイルを加熱するコイル加熱装置であって、
前記隣接するティース部の先端間に形成される前記スロット部の開口部に、磁性体が設けられている、ことを特徴とするコイル加熱装置
である。

本発明によれば、ステータコアのコイルを均一に加熱できるコイル加熱装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるステータコアの一部を拡大した一部断面図である。 図１における１つのスロット部を拡大して示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るコイル加熱装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。 スロット部の開口部を外側から塞ぐように磁性体が設けられた図である。 （ａ）従来のコイル加熱装置によって、コイルを加熱したときのステータコアの温度変化を示す図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る磁性体を有するコイル加熱装置によりステータコアのコイルを加熱したときのステータコアの温度変化を示す図である。 磁性体がスロット部の開口部を埋めるよう設けられた図である。 スロット部の開口部付近の磁束を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の一実施形態に係るコイル加熱装置は、自動車用発電機などのステータコアに巻装されたコイル及びステータコアを加熱するものである。例えば、自動車用発電機のステータコアの製造工程では、ステータコアにコイルを巻装した後、コイル全体にワニス含浸し、この状態でコイル加熱装置を用いてコイルを加熱することにより、含浸されたワニスを効率的に硬化乾燥させることができる。

図１は、本発明の一実施形態であるステータコアの一部を拡大した一部断面図である。図１において、ステータコア１０の周方向が矢印Ｃで示され、径方向が矢印Ｒで示される。なお、ステータコア１０の軸方向は図１の紙面に垂直な方向である。

コイル１１が巻装されたステータコア１０の内側に、ギャップを介してロータ（不図示）が回転可能に設けられて回転電機が構成される。ステータコア１０は、多数枚の円環状の磁性板を積層して一体に連結することにより形成される。

ステータコア１０は、基部となる円環状のヨーク部１２と、該ヨーク部１２の円周方向（Ｃ方向）に沿って形成され、内側（Ｒ方向）へ延在する複数のティース部１３と、を有している。隣接するティース部１３間には、スロット部１４が形成されている。スロット部１４は、径方向内方に向けて開口するとともに、ステータコア１０の軸方向に延伸して軸方向両端で開口している。

図２は、図１における１つのスロット部を拡大して示す断面図である。スロット部１４は、径方向と直交する方向の幅ｗが一定の略長方形状の断面を有する。スロット部１４は、隣り合う２つのティース部１３の互いに対向するティース側面１５と、スロット部１４に対向するヨーク側面１６とにより規定されている。

また、スロット部１４の径方向内方の開口部１７には、隣り合う２つのティース部１３の各先端から周方向に対向して突出する突出部１８が形成されている。この突出部１８により、上記開口部１７は、スロット部１４の幅ｗよりも狭く形成され、後述の如く、スロット部１４内に挿入配置されたコイル１１がスロット部１４から抜け出ないようになっている。

スロット部１４内には、絶縁紙１９が略コ字状に折り曲げられた状態で配置されている。この絶縁紙１９は、スロット部１４内に配置されるコイル１１とステータコア１０とを電気的に絶縁する機能を有している。絶縁紙１９は、例えば、絶縁性樹脂からなるシート材またはフィルム材で構成されている。スロット部１４内に配置された絶縁紙１９の内側には、図２に示す如く、コイル１１が挿入配置されている。コイル１１は、例えば、銅などで形成され、略長方形状の断面をなす平角線で構成される。例えば、１つのスロット部１４内に複数のコイル１１が径方向に並んで配置されている。

図３は、本実施形態に係るコイル加熱装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施形態に係るコイル加熱装置１は、例えば、高周波誘導加熱装置として構成されており、コイル１１に高周波電流を流すことでコイル１１の誘導加熱を行う。コイル加熱装置１は、コイル１１に高周波電流を出力する高周波発振部２と、ユーザが操作情報を入力する操作パネル部３と、操作パネル部３からの操作情報に基づいて、高周波発振部２を制御する制御部４と、データを記憶する記憶部５と、を有している。

操作パネル部３は、作業者が操作パネルからステータコア１０の種類に応じた加熱温度、加熱時間などの加熱条件を設定できるように構成されている。操作パネル部３により設定された加熱条件は、加熱チャートとして記憶部５に記憶されている。制御部４は、記憶部５に記憶された加熱チャートを操作パネル部３から操作情報に応じて呼び出す。そして、制御部４は、呼び出した加熱チャートに基づいて高周波発振部２を制御する。これにより、加熱チャートに基づいた加熱条件でコイル１１を加熱できる。

制御部４は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、ＣＰＵ４１によって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ４２、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部（Ｉ／Ｆ）４３、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、それぞれ、ハードウェア構成されている。ＣＰＵ４１、メモリ４２、及びインターフェイス部４３は、データバスなどを介して相互に接続されている。

ところで、上述の如く、ステータコアの隣接するティース部の先端間にはスロット部の開口部が形成される。このため、従来のコイル加熱装置において、コイルに高周波電流を流したときに、スロット部の開口部付近では磁束がコイルを貫き易くなり、この開口部付近で特に昇温し易くなる。例えば、図７に示す如く、スロット部のティース側面１００及びヨーク側面１０１付近では、ステータコア（磁性板）によって、コイルの磁束が引き寄せられるため、該磁束がコイルを貫き難い。一方、スロット部の開口部１０３は空間であり磁束を引き寄せるものが何もないため、該磁束がコイルを貫き易くなる。このため、スロット部の開口部１０３付近で特に昇温し易くなり、コイルの加熱温度が不均一となる虞がある。

これに対し、本実施形態に係るコイル加熱装置１においては、隣接するティース部１３の先端間に形成されるスロット部１４の開口部１７に、磁性体２０が設けられている。この磁性体２０によりスロット部１４の開口部１７付近の磁束は引き寄せられ、ティース側面１５及びヨーク側面１６付近と同様に、磁束がコイル１１を貫き難くなる。これにより、スロット部１４の開口部１７付近での局所的な昇温が抑制され、コイル１１の加熱温度を均一にできる。すなわち、ステータコア１０のコイル１１を均一に加熱できる。

例えば、コイル１１の誘導加熱時に、図４に示す如く、スロット部１４の開口部１７には、該開口部１７を外側から塞ぐように板状の磁性体２０が設けられる。磁性体２０は、例えば、断面矩形状で紙面の垂直方向に延在しており、磁石、鉄、フェライトなどの磁性材で構成されている。図４に示す如く、コイル１１の磁束線は磁性体２０を介してコイル１１の周りで途切れることなく繋がり、磁束がコイル１１を局所的に貫くのを抑制できる。コイル１１の誘導加熱後、スロット部１４の開口部１７から磁性体２０は取外される。

図５（ａ）は、従来のコイル加熱装置によって、コイルを加熱したときのステータコアの温度変化を示す図である。図５（ｂ）は、本実施形態に係る磁性体２０を有するコイル加熱装置によりステータコアのコイルを加熱したときのステータコアの温度変化を示す図である。図５（ａ）及び（ｂ）において、実線（１）はステータコア１０のスロット部１４の開口部１７付近の温度変化を示し、点線（２）はステータコア１０のティース側面１５及びヨーク側面１６付近の温度変化を示している。

図５（ａ）の従来のコイル加熱装置では、ステータコアのスロット部の開口部１０３付近の温度が、ティース側面１００及びヨーク側面１０１付近の温度と比較して、大きく昇温しており、温度が不均一になっている（図７）。一方で、図５（ｂ）の本実施形態に係るコイル加熱装置１では、ステータコア１０のスロット部１４の開口部１７付近の温度と、ティース側面１５及びヨーク側面１６付近の温度とが略同様に変化しており、温度が均一になっていることが分かる。

以上、本実施形態に係るコイル加熱装置１において、隣接するティース部１３の先端間に形成されるスロット部１４の開口部１７に磁性体２０が設けられている。これにより、ステータコア１０のコイル１１を均一に加熱できる。

なお、本発明は上記実施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。
上記実施形態において、磁性体２０は、スロット部１４の開口部１７に該開口部１７を外側から塞ぐように設けられているが、これに限定されない。例えば、磁性体２０は、図６に示す如く、スロット部１４の開口部１７に該開口部１７を埋めるよう設けられてもよい。なお、上述したスロット部１４の開口部１７に、磁性体２０が設けられる構成は一例であり、これに限定されない。

１ コイル加熱装置、２ 高周波発振部、３ 操作パネル部、４ 制御部、５ 記憶部、１０ ステータコア、１１ コイル、１２ ヨーク部、１３ ティース部、１４ スロット部、１５ ティース側面、１６ ヨーク側面、１７ 開口部、１８ 突出部、１９ 絶縁紙、２０ 磁性体

Claims (1)

1. 基部となる円環状のヨーク部と、該ヨーク部の円周方向に沿って形成され、内側へ延在する複数のティース部と、を有するステータコアの、隣接する該ティース部間に形成されたスロット部内に挿入され、前記ステータコアに巻装されたコイルに電流を流すことで前記ステータコア及び前記コイルを加熱するコイル加熱装置であって、
   前記隣接するティース部の先端間に形成される前記スロット部の開口部に、磁性体が設けられている、ことを特徴とするコイル加熱装置。

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