JP2019205248A - ワニス含浸装置、ワニス含浸方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの内周面とチャックの支持面との間にワニスが滞留することを防止できるワニス含浸装置、ワニス含浸方法を提供する。【解決手段】実施形態の含浸装置１は、回転軸部材２と、回転軸部材２から径方向外側に伸縮可能に設けられており、ステータ４を内周面４ａ側から回転可能に支持するチャック５と、熱膨張性を有する樹脂材料により形成されており、ステータ４を支持するチャック５の支持面５ａに設けられ、熱膨張することによって当該支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間の隙間を埋めるように変形する封止部材９と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、回転電機のステータに設けられているコイルにワニスを含浸させるワニス含浸装置、ワニス含浸方法に関する。

従来、回転電機のステータは、成形したコイルの形が崩れないようにするために、コイルにワニスを含浸させて全体的に固化させている。このワニスの含浸は、一般的に、ステータを内周面側から支持して回転させながらコイルエンドにワニスを滴下することにより行われている。このとき、ステータを支持する支持面にワニスが付着しないようにするために、幾つかの装置や方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−７６９６７号公報

さて、実際の製造現場では、例えばステータの内径が異なる等、複数種類のステータを製造することがある。その場合、ステータを支持するチャックをステータの形状毎に用意することは主にコスト的な面から難しいため、同じチャックを用いてステータを支持することがある。

しかしながら、同じチャックを用いて異なる種類のステータを支持する場合、ステータの形状によっては、ステータの内周面とチャックの支持面との間に僅かに隙間ができてしまい、そこにワニスが滞留してしまうおそれがある。
そこで、ステータの内周面とチャックの支持面との間にワニスが滞留することを防止できるワニス含浸装置、ワニス含浸方法を提供する。

実施形態の鉄心のワニス含浸装置は、回転軸部材と、回転軸部材から径方向外側に伸縮可能に設けられており、ステータを内周面側から回転可能に支持するチャックと、熱膨張性を有する樹脂材料により形成されており、ステータを支持するチャックの支持面に設けられ、熱膨張することによって当該支持面とステータの内周面との間の隙間を埋めるように変形する封止部材と、を備える。

第１実施形態によるワニス含浸装置を模式的に示す図 ワニス含浸装置を軸方向から見た状態を模式的に示す図 支持面と内周面との間に形成される周方向の隙間を模式的に示す図 支持面と内周面との間に形成される軸方向の隙間を模式的に示す図 封止部材が熱変形する態様を模式的に示す図 第２実施形態によるワニス含浸装置を模式的に示す図 吹き出し孔の複数の構成例を模式的に示す図

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。また、各実施形態において実質的に共通する部位には同一符号を付して説明する。また、説明の簡略化のために、ワニス含浸装置については同一符号を付している。
（第１実施形態）

図１に示すように、本実施形態のワニス含浸装置（以下、単に含浸装置１と称する）は、回転軸部材２と、回転軸部材２から径方向外側に伸縮可能に設けられた伸縮部材３の先端側に保持され、ステータ４を内周面４ａ側から回転可能に支持するチャック５とを備えている。ステータ４は、回転電機に用いられるものであり、薄い電磁鋼板を環状に打ち抜いた鉄心片６（図３参照）を積層したり、分割鉄心を巻回したりすることによって形成されている。

このステータ４には、ステータ４を軸方向に貫通するとともに内周面４ａに開口したスロット７（図３参照）が、周方向に複数形成されている。このスロット７には、予め環状に巻回されたコイル８が挿入され、そのコイル８は、ステータ４の軸方向の両側に突出する部位がまとめられ、いわゆるコイルエンド８ａを形成する。なお、図１では、説明の簡略化のためにコイル８にハッチングを付している。

本実施形態の含浸装置１は、図２に示すように、本実施形態では周方向に等間隔で３つのチャック５を備えている。この含浸装置１は、伸縮部材３を縮めた状態でステータ４の内周側に挿入された後、伸縮部材３を伸ばすことでチャック５を内周面４ａに押し当てることで、ステータ４を内周面４ａ側から支持する構造となっている。なお、チャック５の本数は一例であり、異なる本数であっても勿論よい。

また、チャック５の表面、つまりは、ステータ４の内周面４ａに対向する面には、封止部材９が設けられている。以下、ステータ４の内周面４ａに対向する面を、支持面５ａと称する。支持面５ａに設けられている封止部材９は、熱膨張性を有する樹脂材料により形成されており、後述するように、ワニス１１を実際に含浸させる前の予備乾燥時における温度において熱膨張する特性のものが用いられている。

そして、ワニス１１を含浸させる際には、含浸装置１を用いてステータ４を内周面４ａ側から支持した状態で矢印Ｒにて示すようにステータ４を回転させつつ加熱して予備乾燥した後、供給ノズルからワニス１１を軸方向の両側のコイルエンド８ａに外周側と内周側とから滴下することにより、コイルエンド８ａおよびステータ４内のコイル８に対してワニス１１を含浸させている。なお、ステータ４は、予備乾燥時から硬化するまで回転状態が継続される。

次に、上記した構成の作用について説明する。
前述のように、実際の製造現場では、例えば内径が異なる等、複数種類のステータ４を製造することがある。その場合、ステータ４の種類によっては、図２のＩＩＩ領域を拡大して示す図３に示すように、ステータ４の内周面４ａとチャック５の支持面５ａとの間に隙間（Ｓ）が形成されることになる。このとき、隙間（Ｓ）は、周方向においては、チャック５の両端間に広がった形状になると考えられる。

また、図３の矢印ＩＶ方向から見た図４に示すように、軸方向においては、積層されている各鉄心片６の位置が異なるおそれがある。これは、鉄心片６は高精度に打ち抜かれて形成されているものの、積層時の僅かなずれや溶接時の積層方向への加圧等により、内周側に位置が多少ずれる可能性があるためである。なお、図４では、説明のために、鉄心片６のずれを意図的に拡大して示している。

このように、チャック５の支持面５ａは、ステータ４の周方向および軸方向の双方において、ステータ４の内周面４ａとの間に隙間（Ｓ）を形成するおそれがある。そして、ワニス１１の含浸時にこの隙間（Ｓ）にワニス１１が滞留すると、そのワニス１１が固化してステータ４の内周面４ａに残存することから、後工程において残存したワニス１１を除去する必要がある。

そのため、支持面５ａの範囲においてワニス１１が滞留しないようにすれば、ステータ４の内周面４ａに付着したワニス１１を除去する後工程が不要になると考えられる。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、チャック５の支持面５ａの全域に封止部材９を設けている。この封止部材９は、常温ではチャック５の支持面５ａに沿った概ね薄板状になっている一方、予備乾燥時に加熱されると、隙間（Ｓ）を埋めるように変形する。以下、加熱されたことによって封止部材９が隙間（Ｓ）を埋めるように変形する態様を便宜的に熱変形と称する。このとき、封止部材９は、図示は省略するが、軸方向においても各鉄心片６の段差を埋めるように熱変形することになる。なお、図５では、説明の簡略化のために封止部材９にハッチングを付している。

そのため、この含浸装置１を用いれば、チャック５の支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間の隙間（Ｓ）をなくすことが可能となり、スロット７側から流出するワニス１１がチャック５の支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間に滞留するおそれを抑制できる。このとき、封止部材９が熱変形により若干支持面の外側まで膨張した場合には、スロット７側からではなく内周面４ａを伝ってくるワニス１１の侵入も防止できる。

つまり、封止部材９を設けたチャック５を用いてステータ４を支持し、ステータ４をチャック５とともに加熱することで乾燥する工程と、ステータ４のコイル８にワニス１１を滴下する含浸方法を採用することにより、ワニス１１を含浸させる前の段階で、ワニス１１が滞留するおそれを抑制できる。

以上説明した含浸装置１および含浸方法によれば、次のような効果を得ることができる。
含浸装置１は、回転軸部材２と、回転軸部材２から径方向外側に伸縮可能に設けられており、ステータ４を内周面４ａ側から回転可能に支持するチャック５と、熱膨張性を有する樹脂材料により形成されており、ステータ４を支持するチャック５の支持面５ａに設けられ、熱変形することによって当該支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間の隙間を埋める封止部材９と、を備えている。

これにより、ワニス１１を含浸する際の加熱により封止部材９が膨張し、膨張した封止部材９が熱変形することによってチャック５の支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間の隙間（Ｓ）が埋められる。したがって、ワニス１１が支持面５ａと内周面４ａとの間に滞留することを防止できる。

また、ワニス１１含浸方法は、ステータ４を内周面４ａ側から回転可能に支持する支持面５ａに熱膨張性を有する樹脂材料により形成された封止部材９を設けたチャック５を用いてステータ４を支持する工程と、ステータ４をチャック５とともに加熱することで予備乾燥する工程と、ステータ４のコイル８にワニス１１を滴下する工程と、を含んでいる。

このような含浸方法によっても、ワニス１１を含浸する際の加熱により封止部材９が膨張し、膨張した封止部材９が熱変形することによってチャック５の支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間の隙間（Ｓ）が埋められるため、実際にワニス１１を滴下する前の段階で、チャック５の支持面５ａと内周面４ａとの間にワニス１１が滞留するおそれを抑制できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、チャック５の支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間の隙間（Ｓ）にワニス１１を滞留させないための構成が、第１実施形態と異なっている。

第２実施形態の含浸装置１は、図５に示すように、回転軸部材２の内部、伸縮部材３の内部、およびチャック５の内部を通り、チャック５の支持面５ａに設けられている吹き出し孔（図６参照）からガスを吹き出すためのガス経路２０が形成されている。このガス経路２０には、図示しない供給装置から例えば空気が供給される。なお、ガスとしては、空気以外を用いることもできる。

チャック５の支持面５ａには、図６に示す吹き出し孔２１が形成されている。例えば、図６に長穴構造として示すように、支持面５ａには、軸方向に長く延び両端が半円形となっている長穴形状の吹き出し孔２１Ａが形成されている。この吹き出し孔２１Ａは、長穴形状以外にも、例えば四角形状や角部を面取りした四角形状等にすることができる。

この吹き出し孔２１Ａは、支持面５ａの外縁から周方向においては所定の距離（Ｄ１）だけ離間し、軸方向においては所定の距離（Ｄ２）だけ離間した領域（Ｈ）の内側に形成されている。そして、吹き出し孔２１Ａからは、ワニス１１を含浸するとき、ガスが吹き出される。

つまり、本実施形態では、ステータ４を内周面４ａ側から回転可能に支持する支持面５ａにガスを吹き出す吹き出し孔２１を形成したチャック５を用いてステータ４を支持し、吹き出し孔２１からガスを吹き出した状態でステータ４のコイル８にワニス１１を滴下することで、ワニス１１の含浸が行われる。

この場合、吹き出し孔２１Ａからのガスによって隙間（Ｓ）が充填されることから、そのガスの圧力によって、単に滴下されているワニス１１が隙間（Ｓ）に侵入することが防止される。また、領域（Ｈ）の内側に吹き出し孔２１Ａを設けているので、隙間（Ｓ）を充填することなく支持面５ａの外側にガスが逃げてしまうことを抑制できる。

また、長穴形状の吹き出し孔２１Ａの場合、周方向においては支持面５ａの中央から外側に向かってガスが吹き出すとともに、軸方向においては概ね均等にガスが吹き出すことから、支持面５ａと内周面４ａとの間の隙間（Ｓ）にガスを効果的に充填させることができる。

したがって、チャック５の支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間の隙間（Ｓ）にワニス１１が滞留することを防止できる。この場合、吹き出し孔２１Ａを周方向に複数本設ける構成とすることもできる。

また、図６に丸穴構造として示すように、複数の丸穴形状の吹き出し孔２１Ｂを支持面５ａに設ける構成とすることもできる。この場合、支持面５ａのほぼ全域において均等にガスが吹き出すことになり、チャック５の支持面５ａとステータ４の内周面４ａとの間の隙間（Ｓ）にワニス１１が滞留することを防止できる。

また、図６に中心偏向構造として示すように、支持面５ａの中心側、つまりは、周方向および軸方向における中央側からのガスの吹き出し量を相対的に多くする吹き出し孔２１Ｃを設ける構成とすることもできる。この場合、丸穴形状の吹き出し孔２１Ｂの密度を中心側と外縁側とで異ならせることによっても、同様に吹き出し量を偏向させることができる。

外縁側のガスの吹き出し量が相対的に多い場合、中心側での圧力が低下して中心側にワニス１１が貯留する可能性があるものの、中心側の圧力を相対的に高くすることで、支持面５ａの外側にワニス１１を言わば追い出すことができ、隙間（Ｓ）にワニス１１が滞留することを防止できる。

また、これら長穴構造、丸穴構造、中心偏向構造の場合、支持面５ａの軸方向の両端は外部に開放されているため（図３参照）、隙間（Ｓ）から軸方向外側に向かうガスの流れが形成され、コイル８の内周面４ａを伝って軸方向から隙間（Ｓ）に侵入するワニス１１の流れを防止することもできる。

逆に、図６にパッキン構造として示すように、支持面５ａにおいて吹き出し孔２１よりも外側となる外縁部を、封止部材９により封止する構成とすることもできる。この場合、図６のパッキン構造のように支持面５ａの四辺を封止するのではなく、例えば周方向の外縁のみを封止する構成や、軸方向の外縁のみを封止する構成とすることもできる。

このような封止部材９を設けることにより、吹き出したガスがそのまま支持面５ａの範囲外に逃げて隙間（Ｓ）を十分な圧力で満たせなくなるような状況を回避でき、隙間（Ｓ）にワニス１１が滞留することを一層確実に防止できる。この場合、軸方向の外縁においては敢えて一部を封止しない構成とし、コイル８の内周面４ａを伝って軸方向から隙間（Ｓ）に侵入するワニス１１の流れを防止することもできる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は含浸装置（ワニス含浸装置）、２は回転軸部材、３は伸縮部材、４はステータ、４ａは内周面、５はチャック、５ａは支持面、８はコイル、８ａはコイルエンド（コイル）、９は封止部材、１１はワニス、２１、２１Ａ〜２１Ｃは吹き出し孔を示す。

Claims (5)

1. 回転電機のステータに設けられているコイルにワニスを含浸させるワニス含浸装置であって、
   回転軸部材と、
   前記回転軸部材から径方向外側に伸縮可能に設けられており、前記ステータを内周面側から回転可能に支持するチャックと、
   熱膨張性を有する樹脂材料により形成されており、前記ステータを支持する前記チャックの支持面に設けられ、熱膨張することによって当該支持面と前記ステータの内周面との間の隙間を埋めるように変形する封止部材と、
   を備えることを特徴とするワニス含浸装置。
2. 回転電機のステータに設けられているコイルにワニスを含浸させるワニス含浸装置であって、
   回転軸部材と、
   前記回転軸部材から径方向外側に伸縮可能に設けられ、前記ステータを内周面側から回転可能に支持するとともに、前記ステータを支持する支持面に、当該支持面と前記ステータの内周面との間の隙間にガスを吹き出す吹き出し孔が形成されているチャックと、
   を備えることを特徴とするワニス含浸装置。
3. 前記チャックの支持面において前記吹き出し孔よりも外側となる外縁部に設けられ、熱膨張性を有する樹脂材料により形成されており、熱膨張することによって当該支持面と前記ステータの内周面との間の隙間を埋めるように変形する封止部材を備えることを特徴とする請求項２記載のワニス含浸装置。
4. 回転電機のステータに設けられているコイルにワニスを含浸させるワニス含浸方法であって、
   前記ステータを内周面側から回転可能に支持する支持面に熱膨張性を有する樹脂材料により形成された封止部材を設けたチャックを用いて前記ステータを支持する工程と、
   前記ステータを前記チャックとともに加熱して乾燥する工程と、
   前記ステータの前記コイルにワニスを滴下する工程と、
   を含むことを特徴とするワニス含浸方法。
5. 回転電機のステータに設けられているコイルにワニスを含浸させるワニス含浸方法であって、
   前記ステータを内周面側から回転可能に支持する支持面にガスを吹き出す吹き出し孔を形成したチャックを用いて前記ステータを支持する工程と、
   前記吹き出し孔からガスを吹き出した状態で前記ステータの前記コイルにワニスを滴下する工程と、
   を含むことを特徴とするワニス含浸方法。

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