JP4265242B2

JP4265242B2 - ３相交流電動機の製造方法

Info

Publication number: JP4265242B2
Application number: JP2003065439A
Authority: JP
Inventors: 健一郎福丸; 一路岡田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-03-11
Also published as: JP2004274946A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車等の車輌に使用して好適な３相交流電動機の製造方法に関し、特に、そのステータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車、ハイブリット電気自動車等には３相交流電動機が使用される。３相交流電動機は中心のロータと該ロータを囲むように配置されたステータとを有する。ステータは、円筒状のステータコアを有し、該ステータコアの円筒状の内面には、軸線方向に延びる複数のスロットが等角度間隔にて形成されている。スロットは、ステータコアの一方の端面から他方の端面まで、延びている。
【０００３】
ステータコアの円筒状の内面には、分布巻型の３相コイル、即ち、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルが装着されている。各コイルは略矩形に形成され、互いに平行な軸線部分と互いに平行な円周部分とからなり、各コイルの軸線部分はスロット内に配置され、円周部分は、ステータコアの端面に露出して配置される。
【０００４】
図７を参照して３相交流電動機の製造方法、特に、ステータ構造の組み立て工程を説明する。ステップＳ２０１にて、ステータコアの内面に３相コイルを装着する。先ず、Ｕ相コイルを装着し、Ｕ相コイルの円周部分を半径方向外方に拡大する。次に、Ｕ−Ｖ相間紙を配置する。次に、Ｖ相コイルを装着し、Ｖ相コイルの円周部分を半径方向外方に拡大する。次に、Ｖ−Ｗ相間紙を配置する。最後に、Ｗ相コイルを配置する。ステップＳ２０２にて、各相コイルの端部及び中性点側の端部のリード線に絶縁スリーブを挿入する。
【０００５】
ステップＳ２０３にて、動力線かしめを行う。絶縁スリーブから露出した各相コイルの動力線側の端部のエナメル皮膜を除去し、銅製の端子を装着する。この端子をかしめ機によってかしめる。それによって、各相コイルの動力線側の端部に端子が装着される。
【０００６】
ステップＳ２０４にて、３相コイル間の部分放電試験を行う。Ｕ相コイルとＶ相コイルの間、Ｖ相コイルとＷ相コイルの間、及びＷ相コイルとＵ相コイルの間の部分放電開始電圧を検査する。
【０００７】
ステップＳ２０５にて、中性点かしめを行う。絶縁スリーブから露出した中性点リード線の先端のエナメル皮膜を除去し、銅製の端子を装着する。この端子をかしめ機によってかしめる。それによって、３相コイルの中性点は、電気的に接続される。ステップＳ２０６にて、絶縁スリーブから露出した中性点リード線の先端に装着された銅製の端子を絶縁テープによって巻く。
【０００８】
ステップＳ２０７にて、コイルエンドの仕上げ成形を行う。ステップＳ２０１の３相コイルの装着工程にて、Ｕ相コイル及びＶ相コイルの円周部分を半径方向外方に拡大した。ここでは、Ｕ相コイル及びＶ相コイルの円周部分を半径方向内方に変形し、元の形状に戻す。ステップＳ２０８にて、レーシングを行う。ステータコアの端面に露出して配置された、３相コイルの円周部分を糸で巻き、コイルが解けることを防止する。
【０００９】
ステップＳ２０９にて、コアと３相コイル間の部分放電試験を行う。各相コイルとステータコアの間の部分放電開始電圧を検査する。ステップＳ２１０にて、総合絶縁試験を行う。各相コイルの抵抗、各相コイルとステータコアの間の抵抗及び漏れ電流、２相のコイル間の抵抗及び短絡等を検査する。ステップＳ２１１にて、ワニス含浸を行う。ワニスをステータコアの端面に露出した３相コイルに滴下する。こうしてステータの組み立て工程が完了する。ステップＳ２１２にて、ステータは、モータ組み立て工程に搬送される。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５５−１６６４６７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１８６８９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のステータの組み立て工程では、３相コイル間の部分放電試験の後に、コイルエンドの仕上げ成形及びレーシングを行う必要があった。コイルエンドの仕上げ成形及びレーシングによって、通常の負荷電圧であれば３相コイルの絶縁性が劣化することはないが、高電圧印加時には絶縁劣化の可能性がある。従来のステータ組み立て工程では、このような、高電圧に対する絶縁特性の劣化・低下を検出することができなかった。
【００１２】
本発明の目的は、３相コイル間の絶縁特性の劣化・低下を確実に検出することができる３相交流電動機の製造方法を提供することにある。
本発明の目的は、特に、高電圧に対する３相コイル間の絶縁特性の劣化・低下を確実に検出することができる３相交流電動機の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、３相交流電動機の製造方法は、ステータコアに３相コイルを装着する装着工程と、該３相コイルのコイルエンドを仕上げ成形する仕上げ成形工程と、３相コイルの動力線側の端部に端子を装着する動力線かしめ工程と、ステータコアの端面上の３相コイルに糸を巻く第１レーシング工程と、３相コイル間の部分放電試験を行うコイル間部分放電試験工程と、３相コイルの中性点リード線の端部を端子によって接続する中性点かしめ工程と、該端子によって接続された中性点を絶縁テープによって巻く絶縁テープ巻工程と、３相コイルの中性点リード線を折り曲げてステータコアの上に配置し、この折り曲げた部分に糸を巻く第２レーシング工程と、を含む。
【００１４】
本発明によると、コイル間部分放電試験工程の前に、３相コイルのコイルエンドを仕上げ成形する仕上げ成形工程と、ステータコアの端面上の３相コイルに糸を巻く第１レーシング工程を行うので、これらの工程によって３相コイルに絶縁特性が劣化することがあっても、それを確実に検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して本発明による３相交流電動機の製造方法、特に、ステータ構造の組み立て工程を説明する。ステップＳ１０１にて、ステータコアの内面に３相コイルを装着する。先ず、Ｕ相コイルを装着し、Ｕ相コイルの円周部分を半径方向外方に拡大する。次に、Ｕ−Ｖ相間紙を配置する。次に、Ｖ相コイルを装着し、Ｖ相コイルの円周部分を半径方向外方に拡大する。次に、Ｖ−Ｗ相間紙を配置する。最後に、Ｗ相コイルを配置する。ステップＳ１０２にて、各相コイルの中性点リード線に絶縁スリーブを挿入する。
【００１６】
ステップＳ１０３にて、コイルエンドの仕上げ成形を行う。ステップＳ１０１の３相コイルの装着工程にて、Ｕ相コイル及びＶ相コイルの円周部分を半径方向外方に拡大した。ここでは、Ｕ相コイル及びＶ相コイルの円周部分を半径方向内方に変形し、元の形状に戻す。ステップＳ１０４にて、動力線かしめを行う。各相コイルの動力線側の端部に絶縁スリーブを挿入する。絶縁スリーブから露出した各相コイルの動力線側の端部のエナメル皮膜を除去し、銅製の端子を装着する。この端子をかしめ機によってかしめる。それによって、各相コイルの動力線側の端部に端子が圧着される。
【００１７】
ステップＳ１０５にて、第１レーシングを行う。ステータコアの端面に露出して配置された、３相コイルの円周部分を糸で巻き、３相コイルが解けること及びステータコアより外れることを防止する。但し、本例では、後の３相コイル間の部分放電試験のために、振動等によりコイルが動き傷がつくのを防ぐため、中性点リード線（ＵＮ、ＶＮ、ＷＮ）を立ち上げた状態でレーシングを行う。
【００１８】
図２Ａは、第１レーシングを行った後のステータの外観を示す。図示のように、ステータコア１０の端面１２上に３相コイルの円周部分であるコイルエンドが形成され、これらには糸４６が巻かれている。各相のコイルの動力線側の端部には端子４４が装着されている。３相のコイルのコイルエンドは、ステータコア１０の端面１２に対して略垂直に立ち上げられている、即ち、略軸線方向に沿って形成されている。尚、実際には、ステータコア１０の端面１２に対して略垂直に立ち上げられているのは、中性点リード線の先端部分であり、リード線の根元及びコイルエンドの他の部分は、ステータコア１０の端面１２上にて横たわっている。
【００１９】
ステップＳ１０６にて、３相コイル間の部分放電試験を行う。Ｕ相コイルとＶ相コイルの間、Ｖ相コイルとＷ相コイルの間、及びＷ相コイルとＵ相コイルの間の部分放電開始電圧を検査する。ステップＳ１０７にて、中性点かしめを行う。図２Ｂに示すように３相の中性点リード線の先端を半径方向外方に倒す。絶縁スリーブから露出した３相の中性点リード線の先端のエナメル皮膜を除去し、銅製の端子を装着する。この端子をかしめ機によってかしめる。それによって、３相コイルの中性点は、電気的に接続される。ステップＳ１０８にて、絶縁スリーブから露出した中性点及び中性点リード線を絶縁テープによって巻く。
【００２０】
ステップＳ１０９にて、第２レーシングを行う。先ず、中性点リード線を折り曲げ、ステータコア１０の端面上に配置する。次に、折り曲げた中性点リード線を覆うように、糸を巻きつける。それによって、折り曲げた中性点及び中性点リード線が動くことを防止する。図２Ｃは、第２レーシングを行った後のステータの外観を示す。図示のように、３相の中性点リード線の先端部分の折り曲げ部分にのみ、第２レーシングによる糸４８が巻かれている。
【００２１】
ステップＳ１１０にて、コアと３相コイル間の部分放電試験を行う。ステップＳ１１１にて、総合絶縁試験を行う。ステップＳ１１２にて、ワニス含浸を行う。ステップＳ１１３にて、ステータは、モータ組み立て工程に搬送される。
【００２２】
本発明のステータの組み立て工程を従来のステータの組み立て工程と比較する。本発明では、中性点リード線の仕上げ成形と第１レーシングを３相コイル間の部分放電試験の前に実施している。
【００２３】
一般に、「３相コイル間の部分放電試験」は「中性点かしめ」の前に行う必要がある。「中性点かしめ」は、３相のコイルの中性点リード線を端子で圧着し、電気的に接続する工程である。従って、「中性点かしめ」を行った後では、各２相のコイル間の部分放電試験を行うことができない。また、「絶縁テープ巻き」は、「中性点かしめ」の後に行う。従って、「３相コイル間の部分放電試験」、「中性点かしめ」及び「絶縁テープ巻き」の３工程は、この順になされる。また、「動力線かしめ」は、３相コイル間の部分放電試験の前に実施する必要がある。
【００２４】
「３相コイル間の部分放電試験」は、できる限り、後の工程が望ましい。従って、本例では、「コイルエンド仕上げ」と「レーシング」を「３相コイル間の部分放電試験」、「中性点かしめ」及び「絶縁テープ巻き」の３工程の前に行うこととした。それによって、検査後に絶縁を劣化させる要因をなくすことが可能となった。
【００２５】
しかしながら、「３相コイル間の部分放電試験」、「中性点かしめ」及び「絶縁テープ巻き」の３工程では、作業上の理由から、中性点リード線を立ち上げ又は折り曲げる必要がある。従って、「３相コイル間の部分放電試験」、「中性点かしめ」及び「絶縁テープ巻き」の３工程の後に、中性点リード線を折り曲げる工程が必要である。更に、折り曲げた中性点リード線をレーシングする必要がある。従って、本例では、ステップＳ１０９にて、第２レーシング工程を設けた。
【００２６】
図３を参照して、中性点リード線の立ち上げ及び折り曲げについて説明する。図３Ａに示すように、ステップＳ１０３のコイルエンドの仕上げ成形が終了したとき、３相コイルの中性点リード線２０は、ステータコア１０の端面にて、コイル上に横たわった状態にある。図３Ｂに示すように、ステップＳ１０５の第１レーシングの前に、中性点リード線２０は立ち上げられ、軸線方向に沿って配置される。図３Ｃに示すように、ステップＳ１０７の中性点かしめの前に、中性点リード線は、半径方向外方に向けて倒される。図３Ｄに示すように、ステップＳ１０９の第２レーシングの前に、折り曲げられた中性点リード線は、ステータコアの端面上にて、コイル上に配置される。即ち、図３Ｃの矢印にて示すように、中性点リード線２０は、円周方向に沿って折り曲げられ、ステータコアの端面のコイルエンド上に配置される。このとき、折り曲げられた中性点リード線の部分にはレーシングがされていないので、第２レーシング工程を設け、この部分が解けないように、糸４８で固定する。
【００２７】
図４を参照して説明する。図４Ａは、ステップＳ１０７の中性点かしめ工程におけるステータコアの端面上の３相コイルの中性点リード線を概略的に示す。３相コイルの中性点リード線は、中性点リード線ＵＮ２２、中性点リード線ＶＮ２４及び中性点リード線ＷＮ２６の順に、半径方向外側から内側に、配置されている。従って、中性点リード線ＶＮ２２の長さは一番短く、中性点リード線ＷＮ２６の長さは、一番長い。中性点かしめ工程によって、３相の中性点リード線は、端子４２によって圧着され、電気的に接続される。ステップＳ１０９の第２レーシングの前に、３相の中性点リード線２０は、矢印のように、円周方向に沿って折り曲げられる。従って、図４Ｂに示すように、一番長いＷ相コイルの中性点リード線２６及び二番目に長いはＶ相コイルの中性点リード線２４には、弛みや重なりができる。
【００２８】
図５を参照して、図４を参照して説明した弛みや重なりを回避する方法の第１の例を説明する。図５Ａに示すように、中性点かしめ工程にて、中性点リード線の冗長部を形成するためのジグを使用する。ジグは、台座５０と台座に設けられた３つのピン５２、５４、５６を有する。第１のピン５２に、Ｗ相コイルの中性点リード線２６を巻きつけ、第２のピン５４に、Ｖ相コイルの中性点リード線２４を巻きつけ、第３のピン５６に、Ｕ相コイルの中性点リード線２２を巻きつける。３つのピン５２、５４、５６は、３相のコイルの中性点リード線が迂回するように、配置されている。３相のコイルの中性点リード線の迂回によって、冗長部が形成される。３つのピン５２、５４、５６の間の距離を調節することによって、３相のコイルの中性点リード線の迂回部分、即ち、冗長部の長さが調整される。こうして３相の中性点リード線に冗長部を形成した後に、先端を端子４２によって接続する。
【００２９】
図５Ｂに示すように、ステップＳ１０９の第２レーシングの前に、３相のコイルの中性点リード線２０を円周方向に沿って折り曲げる。上述のように、３相の中性点リード線に冗長部が形成されているから、折り曲げ部に弛みが生じない。
【００３０】
図６を参照して、図４を参照して説明した中性点リード線の弛みや重なりを回避する方法の第２の例を説明する。上述の例では、ステップＳ１０７の中性点かしめは、３相の中性点リード線を半径方向外側に向けて倒し、中性点リード線の先端に端子４２を装着した。しかしながら、本例では、ステップＳ１０７の中性点かしめ工程の前に、３相のコイルの中性点リード線をステータコア１０の端面１２に対して垂直に立ち上げる、即ち、軸線方向に沿って配置する。ステータコア１０を倒して、その軸線が水平となるように配置する。
【００３１】
この状態で、中性点リード線の先端に端子４２を装着する。端子４２の装着後、３相の中性点リード線を円周方向に沿って折り曲げ、ステータコアの端面１２上のコイルエンド上に配置する。この例では、３相の中性点リード線の長さの差に起因した、弛みが発生しない。
【００３２】
以上、本発明の例について説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変形が可能であることは当業者に理解されよう。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によると、絶縁性に優れた３相交流電動機を製造することができる利点がある。
【００３４】
本発明によると、高電圧に対しても絶縁性に優れた３相交流電動機を製造することができる利点がある。
また、本発明によると、高電圧な電動機でのコイルの傷つきのよる絶縁劣化を確実に検査することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による３相交流電動機の製造方法を説明するための説明図である。
【図２】本発明による３相交流電動機の製造方法によって製造されたステータ構造の外観を説明するための説明図である。
【図３】本発明による３相交流電動機の製造方法において、３相の中性点リード線の挙動を説明するための説明図である。
【図４】本発明による３相交流電動機の製造方法の中性点かしめ工程において、３相の中性点リード線の挙動を説明するための説明図である。
【図５】本発明による３相交流電動機の製造方法の中性点かしめ工程において、３相の中性点リード線の弛みを除去する方法の第１の例を説明するための説明図である。
【図６】本発明による３相交流電動機の製造方法の中性点かしめ工程において、３相の中性点リード線の弛みを除去する方法の第２の例を説明するための説明図である。
【図７】従来の相交流電動機の製造方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０…ステータコア、１２…ステータコア端面、２０…中性点リード線、２２…中性点リード線ＵＮ、２４…中性点リード線ＶＮ、２６…中性点リード線ＷＮ、４２…中性点端子、４４…動力線端子、４６，４８…糸、５０…台座、５２，５４，５６…ピン

Claims

ステータコアに３相コイルを装着する装着工程と、該３相コイルのコイルエンドを仕上げ成形する仕上げ成形工程と、３相コイルの動力線側の端部に端子を装着する動力線かしめ工程と、ステータコアの端面上の３相コイルに糸を巻く第１レーシング工程と、３相コイル間の部分放電試験を行うコイル間部分放電試験工程と、３相コイルの中性点リード線の端部を端子によって接続する中性点かしめ工程と、該端子によって接続された中性点を絶縁テープによって巻く絶縁テープ巻工程と、３相コイルの中性点リード線を折り曲げてステータコアの上に配置し、この折り曲げた部分に糸を巻く第２レーシング工程と、を含み、前記コイル間部分放電試験工程の前に、前記仕上げ成形工程と前記第１レーシング工程とを実行することを特徴とする３相交流電動機の製造方法。
上記中性点かしめ工程は、３相コイルの中性点リード線を半径方向外方に倒すことと、３相コイルの中性点リード線の端部を端子によって電気的に接続することと、を含む請求項１記載の３相交流電動機の製造方法。
３相コイルの中性点リード線を半径方向外方に倒すとき、３つの中性点リード線のうち半径方向に最も外側に配置された中性点リード線に冗長部を形成することを特徴とする請求項２記載の３相交流電動機の製造方法。
上記中性点かしめ工程は、３相コイルの中性点リード線をステータコアの端面に対して略垂直になるように軸線方向に沿って配置し、ステータコアをその軸線が水平になるように配置することと、３相コイルの中性点リード線の端部を端子によって電気的に接続することと、を含む請求項１記載の３相交流電動機の製造方法。
前記中性点かしめ工程は、
台座と該台座に装着されたピンとを有し、ステータコアの端面上にて円周方向に配置されたＷ相コイルのリード線、Ｖ相コイルのリード線及びＵ相コイルのリード線を半径方向に折り曲げ、その先端を端子によって電気的に接続するとき、上記Ｗ相コイルのリード線、Ｖ相コイルのリード線及びＵ相コイルのリード線を上記ピンの各々に巻きつけることによって、３相コイルのリード線の各々に異なる長さの迂回部分を形成するように構成されているリード線の迂回装置を用いて実行することを特徴とする請求項１記載の３相交流電動機の製造方法。