JP2022082992A

JP2022082992A - コイル線

Info

Publication number: JP2022082992A
Application number: JP2020194201A
Authority: JP
Inventors: 彰一南; Shoichi Minami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2022-06-03

Abstract

【課題】絶縁紙やワニスを用いることなくステータコアにステータコイルとして組み付け可能なコイル線を提供する。【解決手段】コイル線は、モータのステータコアにステータコイルとして組み付けられるコイル線であって、導体により形成された導線と、所定の絶縁性能を有し、加熱により軟化した後に硬化すると共に、加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる材料により形成され、導線を被覆する被覆部材と、を備える。これにより、絶縁紙やワニスを用いることなく、ステータコアにステータコイルとして組み付け可能なコイル線を提供できる。【選択図】図４

Description

本発明は、コイル線に関し、詳しくは、モータのステータコイルに用いられるコイル線に関する。

従来、この種のコイル線としては、導線が絶縁被膜により被覆されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このコイル線から形成されるステータコイルをモータのステータコアに組み付ける際には、コイル線をＵ字に成形して導体セグメントを形成し、ステータコアの複数のスロットに絶縁紙を挿入した状態で複数の導体セグメントを対応するスロットに挿入する。そして、複数の導体セグメントの端部同士を溶接して、ステータコイルを形成する。ステータコアの複数のスロットに絶縁紙を挿入することにより、ステータコアとステータコイルとの接触によるコイル線の絶縁被膜や導線の傷を抑制している。そして、溶接した複数の導体セグメントの端部に樹脂を粉体塗装した後に、ステータコイルにワニスを塗布・含浸処理を行なう。このワニスにより、ステータコイルをステータコアに固定している。

特開２０１９－１６９９９３号公報

しかしながら、上述のコイル線をステータコイルに用いる場合、ステータコアとステータコイルとの間のコイル線の傷を抑制するための絶縁紙や、ステータコイルを固定するためのワニスが必要となってしまう。そのため、絶縁紙をスロットに挿入する工程や、ワニスを塗布する工程などが必要となり、工程が煩雑になってしまう。

本発明は、絶縁紙やワニスを用いることなくステータコアにステータコイルとして組み付け可能なコイル線を提供することを主目的とする。

本発明のコイル線は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のコイル線は、
モータのステータコアにステータコイルとして組み付けられるコイル線であって、
導体により形成された導線と、
所定の絶縁性能を有し、加熱により軟化した後に硬化すると共に、加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる材料により形成され、前記導線を被覆する被覆部材と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のコイル線では、導体により形成された導線と、所定の絶縁性能を有し、加熱により軟化した後に硬化すると共に、加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる材料により形成され、導線を被覆する被覆部材と、を備える。「所定の絶縁性能」としては、本発明のコイル線をステータコイルとしてステータコアに組み付けたときに、隣合うコイル線の導線同士やステータコアと導線とを電気的に絶縁可能な絶縁性能などを挙げることができる。このコイル線をステータコイルとしてステータコアに組み付ける場合、コイル線を組み付けた後に全体を加熱することで、軟化した被覆部材がコイル線間の隙間に入り込むと共に隣合うコイル線やステータコアに粘着する。そして、更に加熱することで、被覆部材が硬化し、ステータコイルがステータコアに固定される。この結果、絶縁紙やワニスを用いることなくステータコアにステータコイルとして組み付け可能なコイル線を提供できる。

こうした本発明のコイル線において、前記被覆部材は、前記所定の絶縁性能を有し前記導線を被覆する第１被膜と、加熱により軟化した後に硬化すると共に加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる材料からなる第２被膜と、を備えていてもよい。この場合において、第１被膜は、エナメルにより形成されていてもよい。

本発明の一実施例としてのコイル線を用いたステータ２０の構成の概略を示す構成図である。ステータコア２２の構成の概略を示す構成図である。セグメントコイル２４０の構成の概略を示す概略図であるセグメントコイル２４０の端部Ｔの構成の概略を示す概略図である。ステータ２０の製造工程の一例を示すフローチャートである。工程Ｐ１００を実行している様子を説明するための説明図である。工程Ｐ１００を実行した後のステータコア２２とステータコイル２４との様子を示す説明図である。工程Ｐ１１０を実行している様子を説明するための説明図である。変形例の端部Ｔの構成の概略を示す概略図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのコイル線を用いたステータコイル２４を備えるステータ２０の構成の概略を示す構成図である。ステータ２０は、モータに用いられ、ステータコア２２と、複数のステータコイル２４と、を備える。

ステータコア２２は、例えばプレス加工により略円環状に形成された電磁鋼板を複数積層してカシメにより積層方向に連結することにより形成される。図２は、ステータコア２２の構成の概略を示す構成図である。ステータコア２２は、例えば強磁性粉体を加圧成形すると共に焼結させることより環状に形成されてもよい。ステータコア２２は、図２に示すように、ロータが配置される中心孔２２０ｈと、環状の外周部（ヨーク部）から軸心（ステータコア２２の中心）に向けて径方向に延在すると共に周方向に一定の間隔をおいて隣合う複数のティース２２０ｔと、互いに隣合うティース２２０ｔの間に形成された複数のスロット２２０ｓと、を備える。複数のスロット２２０ｓは、それぞれステータコア２２の径方向に延在すると共に一定の間隔をおいて周方向に並び、中心孔２２０ｈで開口する。

複数のステータコイル２４は、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルを構成し、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルの端部に対応する複数のステータコイル２４の端部Ｔｃｕ、Ｔｃｖ、Ｔｃｗは、引き出し線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗを介して各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に交流電力を供給するための端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗに接合されている。

各ステータコイル２４は、複数のセグメントコイル２４０を電気的に接合することにより形成される。図３は、セグメントコイル２４０の構成の概略を示す概略図である。図４は、セグメントコイル２４０の端部Ｔの構成の概略を示す概略図である。セグメントコイル２４０は、コイル線を略Ｕ字形状に成形することにより形成されており、電気伝導性が良好な導体（例えば、銅など）から形成される導線２４２と、導線２４２を被覆する被覆部材２４４と、を備える。被覆部材２４４は、第１被膜２４４ａと、第２被膜２４４ｂと、を備える。第１被膜２４４ａは、導線２４２を被覆しており、各ステータコイル２４をモータのステータコア２２に組み付けたときに、隣合うセグメントコイル２４０同士やステータコア２２とステータコイル２４とを電気的に絶縁可能な絶縁性能を備えている。第２被膜２４４ｂは、第１被膜２４４ａを被覆し、エポキシ樹脂を主成分とする樹脂含有材料から形成されている。樹脂含有材料は、室温状態から温度Ｔｒｅｆ（室温より高い温度、例えば、１００℃、１２５℃、１５０℃など）で加熱を開始すると一旦軟化し、更に加熱を継続すると徐々に硬化し、加熱開始から時間ｔｒｅｆ（例えば、３０分、４５分、６０分など）を経過すると強固に硬化し、その後の冷却や加熱でも硬化した状態が継続する性質を備えている。また、樹脂含有材料は、加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる性質を備える。エポキシ樹脂としては、ポリイミドやポリアミドイミドなどを挙げることができる。セグメントコイル２４０は、２つの端部Ｔにおいて、被覆部材２４４（第１被膜２４４ａ、第２被膜２４４ｂ）が除去されている。各セグメントコイル２４０の２つの脚部２４６は、それぞれステータコア２２の対応するスロット２２０ｓに挿通され、各セグメントコイル２４０のステータコア２２の一端面から突出した部分には、後述する曲げ加工などが施される。

次に、こうして構成されたステータ２０の製造方法について説明する。図５は、ステータ２０の製造工程の一例を示すフローチャートである。図６は、工程Ｐ１００を実行している様子を説明するための説明図である。図７は、工程Ｐ１００を実行した後のステータコア２２とステータコイル２４との様子を示す説明図である。図８は、工程Ｐ１１０を実行している様子を説明するための説明図である。

ステータ２０の製造工程では、最初に、図６、図７に示すように、コイル線を略Ｕ字形状に曲げ加工して形成したセグメントコイル２４０の脚部２４６がステータコア２２の複数のスロット２２０ｓから突出するように、複数のセグメントコイル２４０を並べてステータコア２２へ挿入する（工程Ｐ１００）。コイル線を略Ｕ字形状に曲げ加工する際には、第２被膜２４４ｂが緩衝材の役目を果たし、導線２４２や第１被膜２４４ａに傷が発生することを抑制できる。

続いて、各スロット２２０ｓから突出した複数の脚部２４６を成形する（工程Ｐ１１０）。脚部２４６の成形は、図８に示すように、曲げ加工装置３０を用いて、各スロット２２０ｓから突出した複数の脚部２４６をステータコア２２の軸心周りに捻りながら曲げることで行なわれる。

次に、複数のセグメントコイル２４０の対応する端部Ｔ同士を溶接して複数のステータコイル２４を形成すると共に溶接部を粉体樹脂で被覆する（工程Ｐ１３０）。そして、全体（ステータコア２２および複数のステータコイル２４）を温度Ｔｒｅｆで時間ｔｒｅｆの間加熱する（工程Ｐ１４０）。ステータコイル２４を形成するセグメントコイル２４０は、室温状態から温度Ｔｒｅｆでの加熱を開始すると、第２被膜２４４ｂが軟化して、隣合うセグメントコイル２４０間の隙間に入り込むと共に隣合うセグメントコイル２４０やステータコア２２に粘着する。そして、更に加熱すると、第２被膜２４４ｂが硬化して、ステータコイル２４がステータコア２２に固定される。ステータコイル２４の第１被膜２４４ａは、ステータコア２２と導線２４２とを電気的に絶縁可能な絶縁性能を備えているから、ステータコア２２と導線２４２との絶縁は保持される。

こうして複数のステータコイル２４をステータコア２２に組み付けると、引き出し線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗを介して端子Ｔｕ、Ｔｖ、Ｔｗを複数のステータコイル２４の端部Ｔｃｕ、Ｔｃｖ、Ｔｃｗに接続して（工程Ｐ１５０）、ステータ２０の製造工程を終了する。このように、導線２４２と被覆部材２４４（第１被膜２４４ａ、第２被膜２４４ｂ）とを有するコイル線をステータコイル２４に用いることにより、絶縁紙やワニスを用いることなく、ステータコア２２にステータコイル２４を組み付けることができる。

以上説明した実施例のコイル線によれば、導体から形成される導線２４２と、導線２４２を被覆しステータコイル２４をモータのステータコア２２に組み付けたときにステータコア２２と導線２４２とを電気的に絶縁可能な絶縁性能を有する第１被膜２４４ａと第１被膜２４４ａを被覆し加熱により軟化した後に硬化すると共に加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる材料により形成された第２被膜２４４ｂとを有する被覆部材２４４と、を備えることにより、絶縁紙やワニスを用いることなく、ステータコア２２にステータコイル２４として組み付け可能なコイル線を提供できる。

実施例のコイル線では、第２被膜２４４ｂを、室温状態から温度Ｔｒｅｆでの加熱を開始すると一旦軟化し、更に加熱を継続すると徐々に硬化し、加熱開始から時間ｔｒｅｆを経過すると強固に硬化して、その後の冷却や加熱でも硬化した状態が継続し、加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる性質を備える材料により形成している。しかしながら、第２被膜２４４ｂを、室温状態から温度Ｔｒｅｆでの加熱を開始すると一旦軟化し、その後冷却した後に加熱すること徐々に硬化し、その後の冷却や加熱でも硬化した状態が継続し、加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる性質を備える材料により形成してもよい。この場合、図５のステータ製造工程の工程Ｐ１４０を、全体（ステータコア２２、ステータコイル２４）を室温状態から温度Ｔｒｅｆでの加熱を開始した後、所定時間冷却し、その後、更に加熱する工程とすればよい。

実施例のコイル線では、被覆部材２４４は、２つの被膜（第１被膜２４４ａと、第２被膜２４４ｂ）を備えている。しかしながら、図９の変形例の端部Ｔに示すように、被覆部材２４４に代えて、導線２４２を被覆しステータコイル２４をモータのステータコア２２に組み付けたときにステータコア２２と導線２４２とを電気的に絶縁可能な絶縁性能を有し加熱により軟化した後に硬化すると共に加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる材料により形成された１つの被膜からなる被覆部材３４４を備えていてもよい。こうしたコイル線では、被覆部材３４４にピンホールが形成されている場合、工程Ｐ１４０で、室温状態から温度Ｔｒｅｆでの加熱を開始して被覆部材３４４が軟化したときにピンホールが軟化した被覆部材３４４で塞がれるから、ステータコア２２と導線２４２との導通を抑制できる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、導線２４２が「導線」に相当し、被覆部材２４４が「被覆部材」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、コイル線の製造産業などに利用可能である。

２０ステータ、２２ステータコア、２４ステータコイル、３０曲げ加工装置、２２０ｈ中心孔、２２０ｔティース、２２０ｓスロット、２４０セグメントコイル、２４２導線、２４４、３４４被覆部材、２４４ａ第１被膜、２４４ｂ第２被膜、２４６脚部、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ引き出し線、Ｔ，Ｔｃｕ，Ｔｃｖ，Ｔｃｗ端部、Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗ端子。

Claims

モータのステータコアにステータコイルとして組み付けられるコイル線であって、
導体により形成された導線と、
所定の絶縁性能を有し、加熱により軟化した後に硬化すると共に、加熱により軟化しているときに加熱前に比して粘着力が高くなる材料により形成され、前記導線を被覆する被覆部材と、
を備えるコイル線。