JP2021065056A - ステータの製造装置、および、ステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カフサを廃止したステータにおいて、通電加熱時に複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くことを防ぐことの可能なステータの製造装置を提供する。【解決手段】設置台５０は、複数のセグメントコイル２０および発泡インシュレータ３０が複数のスロット１１に挿入されたステータコア１０が設置される。支持部材６０、６１０、６２０は、ステータコア１０が有するティース１４の径方向内側の端部１５を、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間に隙間が生じないようにステータコア１０の軸方向から支持する。通電加熱装置８０は、複数のセグメントコイル２０に通電することでセグメントコイル２０と共に発泡インシュレータ３０を加熱し、発泡インシュレータ３０を発泡させる。【選択図】図１４

Description

本発明は、ステータの製造装置、および、ステータの製造方法に関するものである。

従来、回転電機の備えるステータとして、ステータコアの有する複数のスロットにセグメントコイルを配置したものが知られている。この種のステータとして、特許文献１に記載のものがある。
特許文献１に記載のステータは、ステータコアの軸方向の一方と他方にそれぞれ樹脂などの非磁性材料から形成されたカフサを備えている。カフサは、ステータコアの軸方向の端面とセグメントコイルとの隙間を埋めることで、ステータコアに対するコイルエンドの浮きを抑制するなどの機能を有している。なお、以下の説明では「ステータコアの軸方向」を単に「軸方向」という。

特開２０１８−１４３０６６号公報

上述した特許文献１に記載のステータは、軸方向の一方と他方にそれぞれカフサを備えていることで、ステータの軸方向の体格が大型化するといった問題がある。そのため、このステータからカフサを廃止すれば、ステータの軸方向の体格を小型化することが可能である。

しかし、ステータからカフサを廃止した場合、ステータの製造工程で次のような問題が生じることが発明者らの研究により見出された。すなわち、ステータの製造工程では、複数のセグメントコイルに通電することでセグメントコイルおよびその周囲の部材を加熱する直接通電加熱（以下、単に「通電加熱」という）が行われることがある。その場合、カフサを廃止したステータに対して通電加熱を行うと、ステータコアを構成する複数の積層鋼板同士が同極反発して軸方向に開くといった現象が生じる。この現象により、次のような問題が生じるおそれがある。

例えば、複数のスロットに挿入した発泡インシュレータを通電加熱により発泡させる際、複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くと、複数の積層鋼板同士の間に発泡インシュレータが入り込み、複数の積層鋼板同士に隙間が生じるおそれがある。或いは、複数のスロットにワニスなどの含浸材を含浸し通電加熱により硬化させる際、複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くと、複数の積層鋼板同士の間に含浸材が入り込み、複数の積層鋼板同士に隙間が生じるおそれがある。そのようなステータを備えた回転電機は、回転駆動時に積層鋼板の振動によるノイズバイブレーション（以下、「ＮＶ」という）が発生することが懸念される。

本発明は上記点に鑑みて、カフサを廃止したステータにおいて、通電加熱時に複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くことを防ぐことの可能なステータの製造装置、および、ステータの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、回転電機のステータ（１）の製造装置に関する発明である。この製造装置は、設置台（５０）、支持部材（６０、６１０、６２０）および通電加熱装置（８０）を備える。設置台は、複数のセグメントコイル（２０）および発泡インシュレータ（３０）が複数のスロット（１１）に挿入されたステータコア（１０）が設置される。支持部材は、ステータコアが有するティース（１４）の径方向内側の端部（１５）を、ステータコアを構成する複数の積層鋼板（１２）同士の間に隙間が生じないようにステータコアの軸方向から支持する。通電加熱装置は、複数のセグメントコイルに通電することでセグメントコイルと共に発泡インシュレータを加熱し、発泡インシュレータを発泡させる。

これにより、ティースの径方向内側の端部を支持部材により支持した状態で通電加熱装置による通電加熱が行われるので、ステータコアを構成する複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板同士が開いた状態でその間に発泡インシュレータが入り込むことが防がれる。したがって、この製造装置により製造されたステータを備えた回転電機は、ＮＶの発生を防ぐことが可能である。

また、請求項２に係る発明も回転電機のステータ（１）の製造装置に関する発明である。この製造装置は、設置台（５０）、支持部材（６０、６１０、６２０）、含浸装置（１００）、および通電加熱装置（８０）を備える。設置台は、複数のセグメントコイル（２０）が複数のスロット（１１）に挿入されたステータコア（１０）が設置される。支持部材は、ステータコアが有するティース（１４）の径方向内側の端部（１５）を、ステータコアを構成する複数の積層鋼板（１２）同士の間に隙間が生じないようにステータコアの軸方向から支持する。含浸装置は、複数のスロットに含浸材を含浸させる。通電加熱装置は、複数のセグメントコイルに通電することでセグメントコイルと共に含浸材を加熱し、含浸材を硬化させる。

これにより、ティースの径方向内側の端部を支持部材により支持した状態で通電加熱装置による通電加熱が行われるので、ステータコアを構成する複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板同士が開いた状態でその間に含浸材が入り込むことが防がれる。したがって、この製造装置により製造されたステータを備えた回転電機は、ＮＶの発生を防ぐことが可能である。

また、請求項５に係る発明も回転電機のステータ（１）の製造装置に関する発明である。この製造装置は、金型（９０）、樹脂供給装置（９５）および金型側通電加熱装置（８５）を備える。金型は、ステータコア（１０）が有するスロット（１１）から突出する複数のセグメントコイルの端部同士が溶接により接合されたコイル接合部（２２）が挿入される凹部（９１）、および、ステータコアが有するティースの径方向内側の端部を複数の積層鋼板同士の間に隙間が生じないように支持する金型側支持部（９３）を有する。樹脂供給装置は、金型の凹部に液状の熱硬化性樹脂を供給する（９５）。金型側通電加熱装置は、金型の凹部に挿入されたコイル接合部が液状の熱硬化性樹脂に浸漬した状態で複数のセグメントコイルに通電することでセグメントコイルと共に熱硬化性樹脂を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる。

これにより、ティースの径方向内側の端部を金型側支持部により支持した状態で金型側通電加熱装置による通電加熱が行われるので、ステータコアを構成する複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、前工程で発泡した発泡インシュレータの一部が積層鋼板の変形によって脱落することが防がれる。したがって、この製造装置により製造されたステータを備えた回転電機に対し、発泡インシュレータの一部が異物となって混入することを防ぐことができる。

また、請求項６に係る発明は、回転電機のステータ（１）の製造方法に関する発明である。その製造方法は、次の工程を含んでいる。まず、複数のティース（１４）および複数のスロット（１１）を有し、複数の積層鋼板（１２）により形成されるステータコア（１０）を用意する（Ｓ１０）。そして、複数のスロットに発泡インシュレータ（３０）および複数のセグメントコイル（２０）を挿入する（Ｓ２０、Ｓ３０）。その後、複数のセグメントコイルの端部同士を溶接により接合する（Ｓ７０）。ティースの径方向内側の端部（１５）を、複数の積層鋼板同士の間に隙間が生じないようにステータコアの軸方向から支持部材（６０、６１０、６２０）により支持する（Ｓ８１）。複数のセグメントコイルに通電することでセグメントコイルと共に発泡インシュレータを加熱し、発泡インシュレータを発泡させる（Ｓ８４）。

これにより、ティースの径方向内側の端部を支持部材により支持した状態で通電加熱を行うので、ステータコアを構成する複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板同士が開いた状態でその間に発泡インシュレータが入り込むことが防がれる。したがって、この製造方法により製造されたステータを備えた回転電機は、ＮＶの発生を防ぐことが可能である。

また、請求項７に係る発明も回転電機のステータの製造方法に関する発明である。その製造方法は、次の工程を含んでいる。まず、複数のティース（１４）および複数のスロット（１１）を有し、複数の積層鋼板（１２）により形成されるステータコア（１０）を用意する（Ｓ１１０）。そして、複数のスロットに複数のセグメントコイル（２０）を挿入する（Ｓ１３０）。その後、複数のセグメントコイルの端部同士を溶接により接合する（Ｓ１７０）。そして、ティースの径方向内側の端部（１５）を、複数の積層鋼板同士の間に隙間が生じないようにステータコアの軸方向から支持部材（６０、６１０、６２０）により支持する（Ｓ１８０）。複数のスロットに含浸材を含浸させ、複数のセグメントコイルに通電することでセグメントコイルと共に含浸材を加熱して含浸材を硬化させる（Ｓ１８０）。

これにより、ティースの径方向内側の端部を支持部材により支持した状態で通電加熱を行うので、ステータコアを構成する複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板同士が開いた状態でその間に含浸材が入り込むことが防がれる。したがって、この製造方法により製造されたステータを備えた回転電機は、ＮＶの発生を防ぐことが可能である。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係るステータの製造装置および製造方法により製造されたステータの中間製品の側面図である。 第１実施形態に係るステータの製造装置および製造方法により製造されたステータの斜視図である。 第１実施形態に係るステータの製造装置および製造方法により製造されたステータの断面図である。 第１実施形態に係るステータの製造方法を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態に係るステータの製造方法のうちインシュレータの加熱工程を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態に係るステータの製造方法のうち封止絶縁体の形成工程を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態に係るステータの製造工程において拡張成形後のセグメントコイルを示す断面図である。 第１実施形態に係るステータの製造装置が備える設置台と支持部材を示す斜視図である。 第１実施形態に係るステータの製造装置が備える設置台と支持部材を示す側面図である。 図９のＸ方向の平面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線の断面図である。 図１１のＸＩＩ部分の斜視図である。 図１２のＸＩＩＩ部分の拡大図である。 第１実施形態に係るステータの製造装置が備える設置台と支持部材と加熱装置を示す断面図である。 通電加熱により複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開く現象が生じる理由を説明するための説明図である。 通電加熱により複数の積層鋼板同士の間が軸方向に開く現象が生じる理由を説明するための説明図である。 図１５のＸＶＩＩ部分の拡大図である。 第１実施形態に係るステータの製造方法のうち封止絶縁体の形成に用いられる金型と樹脂供給装置の斜視図である。 第１実施形態に係るステータの製造方法のうち封止絶縁体の形成に用いられる金型と加熱装置を示す断面図である。 図１９のＸＸ部分の拡大図である。 第１実施形態に係るステータの製造方法で形成された封止絶縁体を示す断面図である。 第２実施形態に係るステータの製造装置が備える設置台、第１支持部材および第２支持部材を示す斜視図である。 第２実施形態に係るステータの製造装置が備える設置台、第１支持部材および第２支持部材を示す側面図である。 図２３のＸＸＩＶ方向の平面図である。 図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ線の断面図である。 図２５のＸＸＶＩ部分の拡大図である。 第３実施形態に係るステータの製造方法を説明するためのフローチャートである。 第３実施形態に係るステータの製造装置が備える設置台、支持部材、加熱装置および含浸装置を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。なお、以下の説明において、上、下の用語は、重力方向と明記しない限り、説明のために便宜上用いるものであり、その部材などが設置される方向を意味するものではない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の製造装置は、回転電機のステータ１を製造するものである。この製造装置で製造されたステータ１の内側に、図示しないロータが回転可能に設置されることで回転電機が形成される。回転電機は、例えば、車両の走行駆動源としてのモータ、および、電力を発生させるジェネレータの少なくとも一方の機能を有するものとして用いることが可能である。また、本実施形態の製造方法は、その製造装置を用いてステータ１を製造する方法である。

まず、本実施形態の製造装置および製造方法により製造されたステータ１について説明する。図１および図２はステータ１の中間製品を示し、図３はステータ１の完成品を示している。図１〜図３に示すように、ステータ１は、円環状のステータコア１０の有する複数のスロット１１の内側に、複数のセグメントコイル２０および発泡インシュレータ３０が挿入されて構成されている。図１では、発泡インシュレータ３０のうち、ステータコア１０のスロット１１から突出した部位のみが示されている。
ステータコア１０は、環状のバックコア１３から径方向内側に延びる複数のティース１４と、その複数のティース１４同士の間に形成される複数のスロット１１を有している。ステータコア１０は、磁性体から形成される複数の積層鋼板１２が軸方向に積層されて構成されたものである。なお、積層鋼板１２の厚みは例えば０．２５ｍｍ程度と薄いため、ステータコア１０の拡大図である図１５および図１７に示されている。

複数のセグメントコイル２０は、略Ｕ字形に形成され、ステータコア１０の有するスロット１１から突出した部位の端部同士が溶接などにより接合されている。それにより、複数のセグメントコイル２０は、Ｙ結線またはΔ結線などの三相交流回路を構成する。なお、以下の説明では、セグメントコイル２０のうち、ステータコア１０のスロット１１から突出した部位を、コイル突出部２１と称する。また、コイル突出部２１の端部同士が溶接により接合された箇所を、コイル接合部２２と称する。

図３に示すように、複数のセグメントコイル２０のコイル接合部２２は、樹脂などにより形成された封止絶縁体４０によって封止されている。封止絶縁体４０は、熱硬化樹脂により形成されたものである。なお、本実施形態のステータ１は、上記特許文献１のステータが備えていたようなカフサを備えていない構成である。

次に、本実施形態のステータ１の製造方法および製造装置について説明する。
図４は、ステータ１の製造方法の概略を説明するためのフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１０で、ステータコア１０を用意する。上述したように、ステータコア１０は、複数のティース１４と複数のスロット１１を有し、複数の積層鋼板１２が軸方向に積層されて構成されたものである。

次に、ステップＳ２０で、ステータコア１０のスロット１１に発泡インシュレータ３０を挿入する。発泡インシュレータ３０は、加熱により発泡および硬化する硬化性発泡樹脂により形成されたものである。発泡インシュレータ３０は、スロット１１の内壁の内側に設けられる。

続いて、ステップＳ３０で、ステータコア１０のスロット１１に複数のセグメントコイル２０を挿入する。このとき、ステータコア１０のスロット１１の内壁とセグメントコイル２０との間に、発泡前の発泡インシュレータ３０が介在した状態となる。また、ステータコア１０の各スロット１１には、ステータコア１０の径方向に複数のセグメントコイル２０が並ぶように配置される。

次に、ステップＳ４０で、複数のセグメントコイル２０のコイル突出部２１をそれぞれ径方向に拡げるように成形する。これにより、図７に示すように、複数のセグメントコイル２０のコイル突出部２１同士の間に、所定の隙間が形成される。

続いて、ステップＳ５０で、複数のセグメントコイル２０により構成される三相交流回路から引き出される引出線が所定の位置および所定の形状となるように成形する。この引出線は、複数のコイル突出部２１のうち予め定められたコイル突出部２１により形成される。引出線となるコイル突出部２１は、三相交流回路に電力を供給するための図示しない動力線の端部が配置される位置に配置される。

次に、ステップＳ６０で、複数のコイル突出部２１を周方向に倒すように成形する。これにより、所定のコイル突出部２１の先端の導体露出部と、別のコイル突出部２１の先端の導体露出部とがステータコア１０の径方向に隣接または当接した状態となる。

続いて、ステップＳ７０で、所定のコイル突出２１の先端の導体露出部と、別のコイル突出２１の先端の導体露出部とを溶接により接合する。これにより、複数のセグメントコイル２０は、上述した三相交流回路を構成する。

次に、ステップＳ８０で、発泡インシュレータ３０の加熱工程（以下、単に「加熱工程」という）を行う。この加熱工程は、誘導加熱および通電加熱により行われる。なお、誘導加熱は、ＩＨ（induction heatingの略）と呼ばれることがあり、通電加熱はＤＨ（Direct Resistance Heatingの略）と呼ばれることがある。

ステップＳ８０の加熱工程について、図５のフローチャートなどを参照して詳細に説明する。
図５に示すように、加熱工程では、まずステップＳ８１で、上述のステップＳ１０〜Ｓ７０の工程を終えた中間製品を、加熱工程を行うための製造装置に投入する。
図８〜図１３に示すように、加熱工程を行うための製造装置は、設置台５０および支持部材６０などを備えている。
設置台５０は、ステータコア１０が設置される台である。設置台５０は、円環状に形成されている。設置台５０には、ステータコア１０の径方向外側の部位が設置される。具体的には、図１１および図１２に示すように、設置台５０には、ステータコア１０の径方向外側の部位のうち軸方向下側の面が載置される。

支持部材６０は、円環状の台座６１と、その台座６１の内縁部から軸方向に延びる筒部６２とを有している。図１２および図１３に示すように、支持部材６０が有する筒部６２は、ステータコア１０が有するティース１４の径方向内側の端部１５（以下、「ティース端部１５」という）を、ステータコア１０の軸方向から支持している。具体的には、支持部材６０が有する筒部６２の上端面６３と、ティース端部１５のうち重力方向下側の面１５１とが当接している。これにより、支持部材６０は、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間に隙間が生じないように、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向から支持することが可能である。

続いて、図５に示すステップＳ８２〜ステップＳ８７の工程を、図１４を参照しつつ説明する。ステップＳ８２で、ＩＨコイル７０を、ステータコア１０の径方向外側と径方向内側に配置する。具体的には、ＩＨコイル７０を上方からステータ１の位置に下降させる。ＩＨコイル７０は、電磁誘導により発泡インシュレータ３０を加熱し、発泡インシュレータ３０を発泡させるための装置である。

次に、ステップＳ８３で、複数のセグメントコイル２０により構成される三相交流回路から引き出される引出線２３を、通電加熱装置８０から延びる端子８１によりクランプする。通電加熱装置８０は、複数のセグメントコイル２０に通電することでセグメントコイル２０と共に発泡インシュレータ３０を加熱し、スロット１１内で発泡インシュレータ３０を発泡させるための装置である。

続いて、ステップＳ８４で、誘導加熱および通電加熱を実行する。誘導加熱では、ＩＨコイル７０に通電する。これにより、電磁誘導により発泡インシュレータ３０が加熱され、発泡インシュレータ３０が発泡する。また、通電加熱では、通電加熱装置８０から複数のセグメントコイル２０に通電する。これにより、セグメントコイル２０と共に発泡インシュレータ３０が加熱され、発泡インシュレータ３０が発泡する。そのため、発泡インシュレータ３０によってスロット１１の内側の空間が埋められることで、スロット１１内でセグメントコイル２０が固定される。

なお、本実施形態では、加熱工程において、誘導加熱および通電加熱を同時に行うことで、発泡インシュレータ３０の温度上昇にかかる時間を短くし、作業時間を短くすることが可能である。なお、加熱工程は、誘導加熱または通電加熱の一方のみで行うことも可能である。

ここで、上述したように、本実施形態のステータ１は、カフサが設けられていない。そのため、仮に、ティース端部１５が支持部材６０によって支持されていない場合、通電加熱の際に、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くといった現象が生じることがある。

その現象が生じる理由について、図１５〜図１７を参照して説明する。
図１５および図１６は、通電加熱が行われるステータ１において、ステータコア１０の軸に垂直な断面の一部を示している。また、図１７は、図１５のＸＶＩＩ部分の拡大図である。
図１５において、所定のスロット１１に挿入されたセグメントコイル２０の断面に記された×記号は、通電加熱時に電流がセグメントコイル２０を紙面上側から下側へ流れることを示している。また、図１６において、×記号は、通電加熱時に電流がセグメントコイル２０を紙面手前から奥側へ流れることを示している。これにより、通電加熱時には、図１６の矢印Ｈの向きに磁界が発生する。そのため、×記号を付したセグメントコイル２０に対し周方向一方の側のティース端部１５がＮ極となり、周方向他方の側のティース端部１５がＳ極となる。したがって、図１７に示したように、ティース端部１５において、積層鋼板１２の１枚１枚が同極となり、同極同士の反発により複数の積層鋼板１２同士の間に隙間が生じる現象が生じることとなる。

そのような現象が生じることを防ぐため、本実施形態では、通電加熱の際に、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向から支持部材６０によって支持している。これにより、通電加熱時に、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板１２同士が開いた状態でその間に発泡インシュレータ３０が入り込むことを防ぐことが可能である。

次に、図５に示すステップＳ８４の誘導加熱および通電加熱の工程が終了すると、ステップＳ８５で、引出線２３から、通電加熱装置８０から延びる端子８１をアンクランプする。
続いて、ステップＳ８６で、ステータコア１０からＩＨコイル７０を取り外す。具体的には、ＩＨコイル７０をステータ１の位置から上昇させる。
そして、ステップＳ８７で、加熱工程を行うための製造装置からステータ１の中間製品を排出する。これにより、図４に示すステップＳ８０の加熱工程が終了し、次のステップＳ９０の工程へ進む。

次に、図４に示すステップＳ９０で、複数のセグメントコイル２０のコイル接合部２２を封止絶縁体４０により封止する工程（以下、単に「封止絶縁体形成工程」という）を行う。この封止絶縁体形成工程も、誘導加熱および通電加熱により行われる。

ステップＳ９０の封止絶縁体形成工程について、図６のフローチャートなどを参照して詳細に説明する。
図６に示すように、封止絶縁体形成工程では、まずステップＳ９１で、上述のステップＳ１０〜Ｓ８０の工程を終えたステータ１の中間製品を、封止絶縁体形成工程を行うための製造装置に投入する。

次に、ステップＳ９２で、封止絶縁体形成工程を行うための製造装置に対し、金型９０を投入する。図１８に示すように、金型９０は、略円盤状に形成され、その一部に円環状の凹部９１を有している。金型９０の凹部９１は、複数のセグメントコイル２０のコイル接合部２２が挿入可能な形状、大きさとされている。また、金型９０の上面は、ステータ１コイルを載置することの可能な形状、大きさとされている。金型９０の上面のうち、凹部９１より径方向外側の部位を外側上面９２と称し、凹部９１より径方向内側の部位を内側上面９３と称する。

続いて、ステップＳ９３で、金型９０の凹部９１に対し、封止絶縁体４０を形成するための材料となる液状の熱硬化樹脂を注入する。図１８の矢印Ｒに示すように、液状の熱硬化樹脂は、樹脂供給装置９５から金型９０の凹部９１に供給される。

次に、ステップＳ９４で、金型９０の凹部９１に供給された液状の熱硬化樹脂に対し、複数のセグメントコイル２０のコイル接合部２２を浸漬させる。このとき、図１９および図２０に示すように、ステータコア１０は、金型９０の上面に載置される。その際、ステータコア１０のうち径方向外側の部位は、金型９０の外側上面９２により支持される。また、ティース端部１５は、金型９０の内側上面９３により支持される。具体的には、ティース端部１５のうち重力方向下側の面１５１と、金型９０の内側上面９３とが当接する。これにより、金型９０の内側上面９３は、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向下側から支持することが可能である。すなわち、金型９０の内側上面９３は、ティース端部１５を、複数の積層鋼板１２同士の間に隙間が生じないように支持する「金型側支持部」として機能する。

続いて、ステップＳ９５で、金型側ＩＨコイル７５を金型９０に配置する。金型側ＩＨコイル７５は、電磁誘導により熱硬化性樹脂を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させるための装置である。

次に、ステップＳ９６で、複数のセグメントコイル２０により構成される三相交流回路から引き出される引出線２３を、金型側通電加熱装置８５から延びる端子８６によりクランプする。金型側通電加熱装置８５は、複数のセグメントコイル２０に通電することでセグメントコイル２０と共に熱硬化性樹脂を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させるための装置である。

続いて、ステップＳ９７で、誘導加熱および通電加熱を実行する。誘導加熱では、金型側ＩＨコイル７５に通電する。これにより、電磁誘導により熱硬化性樹脂が加熱され、熱硬化性樹脂が硬化する。また、通電加熱では、金型側通電加熱装置８５から複数のセグメントコイル２０に通電する。これにより、セグメントコイル２０と共に熱硬化性樹脂が加熱され、熱硬化性樹脂が硬化する。そのため、金型９０の凹部９１に配置された複数のセグメントコイル２０のコイル接合部２２とその近傍は、熱硬化性樹脂が硬化した封止絶縁体４０によって封止される。

なお、本実施形態では、封止絶縁体形成工程において、誘導加熱および通電加熱を同時に行うことで、熱硬化性樹脂の硬化にかかる時間を短くし、作業時間を短くすることが可能である。なお、封止絶縁体形成工程は、誘導加熱または通電加熱の一方のみで行うことも可能である。

ここで、仮に、ティース端部１５が金型９０の内側上面９３（すなわち、金型側支持部）によって支持されていない場合、通電加熱の際に、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間が同極反発により軸方向に開くといった現象が生じることがある。
これに対し、本実施形態では、通電加熱の際に、ティース端部１５を、金型９０の内側上面９３（すなわち、金型側支持部）によって支持している。これにより、通電加熱時に、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、前工程で発泡した発泡インシュレータ３０の一部が積層鋼板１２の変形によって脱落することを防ぐことが可能である。

次に、ステップＳ９７の誘導加熱および通電加熱の工程が終了すると、ステップＳ９８で、複数のセグメントコイル２０により構成される三相交流回路から引き出される引出線２３から、金型側通電加熱装置８５から延びる端子８６をアンクランプする。
続いて、ステップＳ９９で、金型９０から金型側ＩＨコイル７５を取り外す。
そして、ステップＳ１００で、金型９０からステータ１を取り出す。これにより、図２１に示すように、ステータ１は、複数のセグメントコイル２０のコイル接合部２２が封止絶縁体４０によって封止された状態となる。
次に、ステップＳ１０１で、封止絶縁体形成工程を行うための製造装置から金型９０を排出する。
続いて、ステップＳ１０２で、封止絶縁体形成工程を行うための製造装置から完成したステータ１を排出する。

以上説明した本実施形態のステータ１の製造装置および製造方法は、次の作用効果を奏するものである。
（１）本実施形態のステータ１の製造装置は、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向から支持部材６０により支持した状態で、発泡インシュレータ３０を通電加熱により発泡させる構成である。
これにより、通電加熱を行う際、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板１２同士が開いた状態でその間に発泡インシュレータ３０が入り込むことが防がれる。したがって、この製造装置により製造されたステータ１を備えた回転電機は、ＮＶの発生を防ぐことが可能である。

（２）本実施形態のステータ１の製造装置が備える支持部材６０は、ティース端部１５を重力方向下側から支持する構成である。
これによれば、ステータ１を構成する複数の積層鋼板１２のうち重力方向下側に配置されるものは、通電加熱時の磁場の影響に加えて自重が作用するためより変形しやすい。そのため、ティース端部１５を重力方向下側から支持部材６０により支持することで、通電加熱時に複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことを防ぐことができる。

（３）本実施形態のステータ１の製造装置は、熱硬化性樹脂により封止絶縁体４０を形成するための金型９０を備えている。この金型９０は、ティース端部１５を支持する金型側支持部を有している。
これにより、通電加熱により封止絶縁体を形成する工程で、複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、前工程で発泡した発泡インシュレータ３０の一部が積層鋼板１２の変形によって脱落することが防がれる。したがって、この製造装置により製造されたステータ１を備えた回転電機に対し、発泡インシュレータ３０の一部が異物となって混入することを防ぐことができる。

（４）本実施形態のステータ１の製造方法は、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向から支持部材６０により支持した状態で、発泡インシュレータ３０を通電加熱により発泡させる工程を含んでいる。
これにより、通電加熱時に、複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板１２同士が開いた状態でその間に発泡インシュレータ３０が入り込むことが防がれる。したがって、この製造方法により製造されたステータ１を備えた回転電機は、ＮＶの発生を防ぐことが可能である。

（５）本実施形態のステータ１の製造方法は、ティース端部１５を金型側支持部により支持した状態で、封止絶縁体４０を通電加熱により形成する工程を含んでいる。
これにより、封止絶縁体４０を形成するための通電加熱時に、複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、前工程で発泡した発泡インシュレータ３０の一部が積層鋼板１２の変形によって脱落することが防がれる。したがって、この製造方法により製造されたステータ１を備えた回転電機に対し、発泡インシュレータ３０の一部が異物となって混入することを防ぐことができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して、発泡インシュレータ３０の加熱工程を行う製造装置の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図２２〜図２６は、ステータ１の製造工程のうち、発泡インシュレータ３０の加熱工程を行う製造装置を示したものである。この製造装置が備える支持部材は、第１支持部材６１０と第２支持部材６２０を有している。

第１支持部材６１０は、円環状の第１台座６１１と、その第１台座６１１の内縁部から軸方向上方に延びる第１筒部６１２とを有している。第１支持部材６１０が有する第１筒部６１２は、ティース端部１５を軸方向の一方から支持する構成である。具体的には、第１支持部材６１０が有する第１筒部６１２の上端面６１３と、ティース端部１５のうち重力方向下側の面１５１とが当接している。これにより、第１支持部材６１０は、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間に隙間が生じないように、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向の一方から支持することが可能である。

一方、第２支持部材６２０は、円環状の第２台座６２１と、その第２台座６２１の内縁部から軸方向下方に延びる第２筒部６２２とを有している。第２支持部材６２０は、ティース端部１５を軸方向の他方から支持する構成である。具体的には、第２支持部材６２０が有する第２筒部６２２の下端面６２３と、ティース端部１５のうち重力方向上側の面１５２とが当接している。これにより、第２支持部材６２０は、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間に隙間が生じないように、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向の他方から支持することが可能である。

なお、図２５および図２６に示すように、本実施形態では、ステータコア１０より上側のコイルエンド２４のうち内径側の部位は、ステータコア１０の内周面よりも径方向内側へ張り出している。そのため、第２支持部材６２０の有する第２筒部６２２の径方向外側の外壁面６２４は、第２台座６２１側からステータコア１０側に向かい径方向外側に傾斜する形状とされている。また、図２５の矢印Ｍに示すように、第２支持部材６２０の有する第２筒部６２２は、その外径が径方向に広げられるように構成されている。そして、この第２支持部材６２０が有する第２筒部６２２の下端面６２３と、ティース端部１５のうち重力方向上側の面１５２とを当接させるときには、次のような工程が行われる。

まず、第２支持部材６２０の有する第２筒部６２２の外径を、コイルエンド２４の径方向内側に挿入可能な大きさとなるように小さくした状態とする。そして、その状態で第２筒部６２２をコイルエンド２４の内側に挿入する。次に、第２筒部６２２の外径を、ステータコア１０の内径より僅かに大きくなるように広げる。そして、第２筒部６２２の下端面６２３と、ティース端部１５のうち重力方向上側の面１５２とを当接させる。これにより、第２支持部材６２０は、ティース端部１５を上側から支持することが可能である。

図２２〜図２６に示した状態で、発泡インシュレータ３０の加熱工程が実行される。加熱工程では、誘導加熱および通電加熱が同時に行われる。なお、加熱工程は、誘導加熱または通電加熱の一方のみで行うことも可能である。この加熱工程は、第１実施形態で説明したものと同一であるので、説明を省略する。

以上説明した第２実施形態のステータ１の製造装置および製造方法は、次の作用効果を奏する。
（１）第２実施形態のステータ１の製造装置は、ティース端部１５を軸方向の一方から第１支持部材６１０によって支持し、ティース端部１５を軸方向の他方から第２支持部材６２０によって支持する構成である。そして、この製造装置は、第１支持部材６１０と第２支持部材６２０によってティース端部１５を軸方向の両側から支持した状態で、発泡インシュレータ３０を通電加熱により発泡させる構成である。
これにより、通電加熱を行う際、ティース端部１５の軸方向の一方から他方に亘り、全ての複数の積層鋼板１２の変形を防ぐことが可能である。そのため、第２実施形態のステータ１の製造装置は、複数の積層鋼板１２同士が開いた状態でその間に発泡インシュレータ３０が入り込むことを確実に防ぐことが可能である。

（２）第２実施形態のステータ１の製造方法は、第１支持部材６１０と第２支持部材６２０によりティース端部１５を軸方向の両側から支持した状態で、発泡インシュレータ３０を通電加熱により発泡させる工程を含んでいる。
これにより、通電加熱を行う際、ティース端部１５の軸方向の一方から他方に亘り、全ての複数の積層鋼板１２の変形を防ぐことが可能である。そのため、第２実施形態のステータ１の製造方法は、複数の積層鋼板１２同士が開いた状態でその間に発泡インシュレータ３０が入り込むことを確実に防ぐことが可能である。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対して、スロット１１の内側にセグメントコイル２０を固定する方法を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。

図２７は、第３実施形態のステータ１の製造方法を説明するためのフローチャートである。図２７に示すように、第３実施形態のステータ１の製造方法は、ステップＳ１１０でステータコア１０を用意した後、ステップＳ１２０でステータコア１０のスロット１１にインシュレータを挿入する。第３実施形態では、インシュレータとして、例えば、絶縁紙などが用いられる。なお、第３実施形態では、ステップＳ１２０の工程は省略することも可能である。

続くステップＳ１３０〜ステップＳ１７０の工程は、第１実施形態で説明したステップＳ３０〜ステップＳ７０の工程と同一であるので、説明を省略する。

ステップＳ１７０に続くステップＳ１８０で、ステータコア１０のスロット１１に含浸材を含浸させ、誘導加熱および通電加熱により含浸材を硬化させる工程を行う。なお、含浸材として、例えばワニスなどが用いられる。

図２８に示すように、この工程を行うための製造装置は、設置台５０、支持部材６０、ＩＨコイル７０、通電加熱装置８０および含浸装置１００などを備えている。設置台５０、支持部材６０、ＩＨコイル７０および通電加熱装置８０は、第１実施形態において発泡インシュレータ３０の加熱工程を行うための製造装置で説明したものと同様であるので、説明を省略する。これに対し、含浸装置１００は、ステータコア１０の有する複数のスロット１１に対し液状の含浸材を含浸させるための装置である。なお、含浸装置１００は、図２８に示したようにステータコア１０のスロット１１に対し軸方向から含浸材を含侵させる構成に限らない。例えば、含浸装置１００は、ステータコア１０のスロット１１に対し内周側から液状の含浸材を含侵させる構成としてもよく、或いは、液状の含浸材を貯めた容器にステータコア１０を浸漬させる構成としてもよい。

ステータコア１０のスロット１１に含浸材を含浸させ、誘導加熱および通電加熱を行うことで、含浸材が加熱され、スロット１１内で硬化する。これにより、スロット１１の内側でセグメントコイル２０が含浸材によって固定される。なお、本実施形態では、加熱工程において、誘導加熱および通電加熱を同時に行うことで、含浸材の硬化にかかる時間を短くし、作業時間を短くすることが可能である。なお、加熱工程は、誘導加熱または通電加熱の一方のみで行うことも可能である。

第３実施形態では、含浸材の通電加熱を行う際、ティース１４の径方向内側の端部１５を支持部材６０によって支持している。これにより、通電加熱時に、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板１２同士が開いた状態でその間に含浸材が入り込むことを防ぐことが可能である。

次に、図２７に示したステップＳ１９０で、コイルセグメントのうちコイル接合部２２を封止絶縁体４０により封止する封止絶縁体形成工程が行われる。この工程は、第１実施形態で説明したステップＳ９０の工程と同一であるので、説明を省略する。

以上説明した第３実施形態のステータ１の製造装置および製造方法は、次の作用効果を奏するものである。
（１）第３実施形態のステータ１の製造装置は、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向から支持部材６０により支持した状態で、スロット１１内の含浸材を通電加熱により硬化させる構成である。
これにより、通電加熱を行う際、ステータコア１０を構成する複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板１２同士が開いた状態でその間に含浸材が入り込み硬化することが防がれる。したがって、この製造装置により製造されたステータ１を備えた回転電機は、ＮＶの発生を防ぐことが可能である。

（２）第３実施形態のステータ１の製造方法は、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向から支持部材６０により支持した状態で、スロット１１内に含浸した含浸材を通電加熱により硬化させる工程を含んでいる。
これにより、通電加熱時に、複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことが防がれる。そのため、複数の積層鋼板１２同士が開いた状態でその間に含浸材が入り込み硬化することが防がれる。したがって、この製造方法により製造されたステータ１を備えた回転電機は、ＮＶの発生を防ぐことが可能である。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

（１）上記各実施形態では、ステップＳ８０またはＳ１８０の加熱工程に使用される製造装置においてティース端部１５を支持部材６０で支持する構成としたが、これに限らない。例えば、ステップＳ２０〜Ｓ７０またはＳ１２０〜Ｓ１７０の各工程で使用される製造装置においても、ティース端部１５を支持部材６０で支持する構成とすることが可能である。その場合、支持部材６０は、ステータコア１０のスロット１１に発泡インシュレータ３０およびセグメントコイル２０が挿入される方向の下流側でティース端部１５を支持する構成とされる。
これにより、ステータコア１０のスロット１１に発泡インシュレータ３０を挿入する際に、発泡インシュレータ３０とスロット１１の内壁面との摩擦力により複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことを防ぐことが可能である。また、ステータコア１０のスロット１１にセグメントコイル２０を挿入する際にも、セグメントコイル２０と発泡インシュレータ３０とスロット１１の内壁面との摩擦力により複数の積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことを防ぐことが可能である。また、ステータ１を構成する複数の積層鋼板１２が自重によって重力方向下側に変形することを防ぐこともできる。

（２）上記第２実施形態では、加熱工程に使用される製造装置においてティース端部１５を第１支持部材６１０と第２支持部材６２０で支持する構成としたが、これに限らない。
例えば、コイル接合部２２を封止絶縁体４０により封止する工程で使用される製造装置においても、ティース端部１５のうち金型９０とは反対側の面１５２を第２支持部材６２０で支持する構成としてもよい。これにより、通電加熱により熱硬化性樹脂を硬化させる際に積層鋼板１２同士の間が軸方向に開くことを防ぐことができる。

（３）上記第３実施形態では、含浸材の加熱硬化で使用される製造装置は、第１実施形態と同様に、ティース端部１５を軸方向の一方から支持部材６０によって支持する構成としたが、これに限らない。例えば、その製造装置は、第２実施形態と同様に、ティース端部１５を軸方向の両側から第１支持部材６１０と第２支持部材６２０によって支持する構成としてもよい。

（４）上記各実施形態では、ステータ１の製造工程において、ステータ１は、その軸が重力方向と一致するように配置されるものとして説明したが、これに限らない。
例えば、ステータ１の製造工程において、ステータ１は、その軸が重力方向に対して横向きとなるように配置されてもよい。その場合、第１実施形態で説明した支持部材６０は、ティース端部１５をステータコア１０の軸方向の一方から支持する構成とされる。また、第２実施形態で説明した第１支持部材６１０と第２支持部材６２０は、ステータコア１０の軸方向の一方と他方からステータコア１０を支持する構成とされる。

１ ステータ
１０ ステータコア
１１ スロット
１２ 積層鋼板
１５ 端部
２０ セグメントコイル
３０ 発泡インシュレータ
５０ 設置台
６０、６１０、６２０ 支持部材
８０ 通電加熱装置

Claims (9)

1. 回転電機のステータ（１）の製造装置において、
   複数のセグメントコイル（２０）および発泡インシュレータ（３０）が複数のスロット（１１）に挿入されたステータコア（１０）が設置される設置台（５０）と、
   前記ステータコアが有するティース（１４）の径方向内側の端部（１５）を、前記ステータコアを構成する複数の積層鋼板（１２）同士の間に隙間が生じないように前記ステータコアの軸方向から支持する支持部材（６０、６１０、６２０）と、
   複数の前記セグメントコイルに通電することで前記セグメントコイルと共に前記発泡インシュレータを加熱し、前記発泡インシュレータを発泡させる通電加熱装置（８０）と、を備えるステータの製造装置。
2. 回転電機のステータ（１）の製造装置において、
   複数のセグメントコイル（２０）が複数のスロット（１１）に挿入されたステータコア（１０）が設置される設置台（５０）と、
   前記ステータコアが有するティース（１４）の径方向内側の端部（１５）を、前記ステータコアを構成する複数の積層鋼板同士の間に隙間が生じないように前記ステータコアの軸方向から支持する支持部材（６０、６１０、６２０）と、
   複数の前記スロットに含浸材を含浸させる含浸装置（１００）と、
   複数の前記セグメントコイルに通電することで前記セグメントコイルと共に前記含浸材を加熱し、前記含浸材を硬化させる通電加熱装置（８０）と、を備えるステータの製造装置。
3. 前記支持部材（６０）は、前記ティースの径方向内側の端部を重力方向下側から支持する構成である、請求項１または２に記載のステータの製造装置。
4. 前記支持部材は、前記ティースの径方向内側の端部を軸方向の一方から支持する第１支持部材（６１０）と、前記ティースの径方向内側の端部を軸方向の他方から支持する第２支持部材（６２０）と、を有している、請求項１または２に記載のステータの製造装置。
5. 回転電機のステータ（１）の製造装置において、
   ステータコア（１０）が有するスロット（１１）から突出する複数のセグメントコイルの端部同士が溶接により接合されたコイル接合部（２２）が挿入される凹部（９１）、および、前記ステータコアが有する前記ティースの径方向内側の端部を複数の前記積層鋼板同士の間に隙間が生じないように支持する金型側支持部（９３）を有する金型（９０）と、
   前記金型の前記凹部に液状の熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給装置（９５）と、
   前記金型の前記凹部に挿入された前記コイル接合部が液状の前記熱硬化性樹脂に浸漬した状態で複数の前記セグメントコイルに通電することで前記セグメントコイルと共に前記熱硬化性樹脂を加熱し、前記熱硬化性樹脂を硬化させる金型側通電加熱装置（８５）と、を備えるステータの製造装置。
6. 回転電機のステータ（１）の製造方法において、
   複数のティース（１４）および複数のスロット（１１）を有し、複数の積層鋼板（１２）により形成されるステータコア（１０）を用意すること（Ｓ１０）と、
   複数の前記スロットに発泡インシュレータ（３０）および複数のセグメントコイル（２０）を挿入すること（Ｓ２０、Ｓ３０）と、
   複数の前記セグメントコイルの端部同士を溶接により接合すること（Ｓ７０）と、
   前記ティースの径方向内側の端部（１５）を、複数の前記積層鋼板同士の間に隙間が生じないように前記ステータコアの軸方向から支持部材（６０、６１０、６２０）により支持すること（Ｓ８１）と、
   複数の前記セグメントコイルに通電することで前記セグメントコイルと共に前記発泡インシュレータを加熱し、前記発泡インシュレータを発泡させること（Ｓ８４）と、を含むステータの製造方法。
7. 回転電機のステータ（１）の製造方法において、
   複数のティース（１４）および複数のスロット（１１）を有し、複数の積層鋼板（１２）により形成されるステータコア（１０）を用意すること（Ｓ１１０）と、
   複数の前記スロットに複数のセグメントコイル（２０）を挿入すること（Ｓ１３０）と、
   複数の前記セグメントコイルの端部同士を溶接により接合すること（Ｓ１７０）と、
   前記ティースの径方向内側の端部（１５）を、複数の前記積層鋼板同士の間に隙間が生じないように前記ステータコアの軸方向から支持部材（６０、６１０、６２０）により支持すること（Ｓ１８０）と、
   複数の前記スロットに含浸材を含浸させ、複数の前記セグメントコイルに通電することで前記セグメントコイルと共に前記含浸材を加熱して前記含浸材を硬化させること（Ｓ１８０）と、を含むステータの製造方法。
8. 前記ティースの径方向内側の端部を前記支持部材により支持することは、前記ティースの径方向内側の端部を軸方向の一方から第１支持部材（６１０）により支持し、前記ティースの径方向内側の端部を軸方向の他方から第２支持部材（６２０）により支持することである、請求項６または７に記載のステータの製造方法。
9. 複数の前記セグメントコイルの端部同士が溶接により接合されたコイル接合部（２２）が挿入される凹部（９１）、および、前記ティースの径方向内側の端部（１５）を支持する金型側支持部（９３）を有する金型（９０）を用意すること（Ｓ９２）と、
   前記金型の前記凹部に前記コイル接合部を挿入し、前記ティースの径方向内側の端部を複数の前記積層鋼板同士の間に隙間が生じないように前記金型側支持部により支持すること（Ｓ９１）と、
   前記金型の前記凹部に液状の熱硬化性樹脂を供給すること（Ｓ９３）と、
   前記金型の前記凹部に挿入された前記コイル接合部が液状の前記熱硬化性樹脂に浸漬した状態で複数の前記セグメントコイルに通電することで前記セグメントコイルと共に前記熱硬化性樹脂を加熱し、前記熱硬化性樹脂を硬化させること（Ｓ９７）と、をさらに含む、請求項６ないし８のいずれか１つに記載のステータの製造方法。

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