JP6225624B2 - ステータコイルへのワニス浸潤装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動モータやジェネレータなどの回転電機のステータコイルのコイルエンドへのワニスの浸潤装置に関する。

電動モータやジェネレータなどの回転電機のステータコイルは、一般に鋼板を積層した円筒形状のステーアコアと、ステータコアに巻き回された複数のコイルとを備えている。ステータコアの内周面には等しい角度間隔でスロットが開口し、コイルはこれらのスロットに巻き回される。コイルの屈曲部はステータコアから軸方向両側へ突出する。この突出部をコイルエンドと称する。

特許文献１は、巻線が整列した状態でコイルを固化させるべく、ステータコイルを回転させつつ、両側のコイルエンドにワニスを滴下させるワニス浸潤装置を提案している。

このワニス滴下装置は、ステータコアをその中心軸が水平となるように内側から把持して回転するクランプと、回転するステータコイルのコイルエンドにワニスを滴下するノズルとを備えている。

特開２００９−２０１２７３号公報

このワニス浸潤装置においては、コイルエンドに滴下したワニスがステータコアの内側に侵入し、クランプの可動部に付着して、可動部の正常な動作を妨げやすいという問題があった。特にワニスがクランプ装置に付着すると、クランプ装置を次のステータコアに挿入する際の支障になったり、ワニスをコイルエンドに浸潤させた後にクランプ装置をステータコアから引き抜く際にステータコアとクランプ装置が干渉して、ステータコアの内周面に付着したワニスがめくれを生じたり、クランプ装置に付着したワニスがコイルエンドを傷つけたりする可能性がある。

この発明は、ステータコイルへのワニス浸潤装置における以上の問題を解決すべくなされたもので、クランプやステータコアの内周面へのワニスの付着を阻止することを目的とする。

以上の目的を達成するために、この発明は、円筒形状のステータコアの内周に設けたスロットに巻き回されたコイルの、ステータコアから軸方向両側に突出するコイルエンドにノズルからワニスを滴下するステータコイルへのワニス浸潤装置に適用される。ワニス浸潤装置は、ステータコアの内周を把持するクランプと、クランプを回転させる回転軸と、ステータコアの内側のスペースに向かってガスを吹き出すガス噴出路と、を備えている。

ガス噴出路がステータコアの内側のスペースにガスを吹き出すことで、スペースの内側はスペースの外側より高圧となる。この圧力差により、コイルエンドにノズルから滴下したワニスのスペースの内側への侵入が阻止される。その結果、クランプやステーアコアの内周面へワニスが付着しにくい環境が得られる。

この発明の第１の実施形態によるワニス浸潤装置の概略縦断面図である。 この発明の第２の実施形態によるワニス浸潤装置の概略縦断面図である。 この発明の第３の実施形態によるワニス浸潤装置の概略縦断面図である。 この発明の第４の実施形態によるワニス浸潤装置の概略縦断面図である。 図４に類似するが、シール部材の収縮状態を示す。

図１を参照すると、この発明の第１の実施形態によるワニス浸潤装置１は、回転電機のステータコア２に巻かれたコイル７の両端のコイルエンド７Ａにノズル１２からワニスを滴下させることで、コイル７を巻線が整列した状態で固化させる装置である。

ステータコア２は鋼板を積層して構成される円筒形状の部材であり、内側に等しい角度間隔で形成されたスロットを有する。スロットはステータコア２の内周面及び軸方向の両端面に開口する。コイル７はスロットに巻き回される。コイル７のスロットへの巻回しによって、ステータコア２の軸方向の両端面の外側にコイル７の屈曲部が形成される。この屈曲部をコイルエンド７Ａと称する。

ステータコア２にコイル７の巻線を終えた後、コイル７を巻線が整列した状態で固化させるべく、ワニス浸潤装置１を用いてコイルエンド７Ａへのワニスの浸潤操作が行なわれる。

ワニス浸潤装置１はステータコア２の内周面を把持するクランプ４を備える。クランプ４は水平の回転軸５に固定され、例えば３基の爪チャックで構成された機械的機構を介してラジアル方向に拡張することでステータコア２の内周を把持する。回転軸５は図示されない駆動装置に接続され、ステータコア２を把持した状態でクランプ４を回転させるよう構成される。

ノズル１２は図に示すように、ステータコイルを縦断する垂直面上に4基が設けられる。図の上方に位置する２基のノズルは２つのコイルエンド７Ａの外周にそれぞれワニスを滴下さる。図の下方に位置する２基のノズル１２は２つのコイルエンド７Ａの内周それぞれワニスを滴下させる。回転軸５がクランプ４に把持されたステータコア２を回転させながら、ノズル１２がコイルエンド７Ａの外周と内周とにそれぞれワニスを滴下させることで、コイルエンド７Ａさらにはスロット内のコイル７へとワニスが浸潤し、コイル７は巻線を整列させた状態で固化する。

ところで、以上のワニス浸潤作業中に、コイルエンド７Ａに滴下したワニスはコイルエンド７Ａの巻線の間に浸潤するだけでなく、その一部が飛散してステータコア２の内周へ侵入する。侵入したワニスはステータコア２の内周面やクランプ４に付着して固化する。このようにして、固化したワニスは、クランプ４をステータコイルから取り外す際にめくれることがある。あるいはクランプ４を別のステータコイルに挿入する際にステータコア２の内周面と干渉を起こす可能性がある。さらに、完成後の回転電機においてはステータコイルの内周面に近接する形でロータが配置されるため、ステータコア２の内周面にワニスが付着すること自体が望ましくない。

ワニス浸潤装置１はノズル１２が滴下したワニスがステータコア２の内側に侵入するのを阻止するために複数のガス噴出路６を備える。

そのために、回転軸５にはクランプ４の軸方向両側に位置する大径部５Ａを備える。大径部５Ａには複数のガス噴出路６が形成される。ガス噴出路６は回転軸５の中心に軸方向に形成されたガス通路５Ｂからラジアル方向に伸び、大径部５Ａの外周に開口する。好ましくは、軸方向に関して、ガス噴出路６はガス通路５Ｂから遠ざかるにつれて、クランプ４から遠ざかるように、若干傾斜して形成される。

また、大径部５Ａの軸方向の両端に円形の遮蔽板３が固定される。遮蔽板３は大径部５Ａよりさらに大径に形成され、ステータコア２の内周面との間に僅かな隙間を有する。ガス通路５Ｂには、コンプレッサまたはアキュムレータなどで構成された図示されないガス供給装置から圧縮ガスが供給される。圧縮ガスには例えば圧縮エアが用いられる。

なお、図には４基のガス噴出路６が示されているが、このように形成された４基のガス噴出路６をさらに大径部５Ａの回転方向に関して等しい角度で複数ユニット設けることも可能である。ガス噴出路６の数を増やすことで大径部５Ａとステータコア２の内周面との隙間に満遍なくガスを供給することができる。

以上のように構成されたワニス浸潤装置１によるワニスの浸潤作業を次に説明する。

クランプ４でステータコア２の内周を把持した状態で回転軸５を回転させると、ステータコイルが回転する。この状態で各ノズル１２からワニスを滴下させる。図の下方の２基のノズル１２から滴下したワニスは各コイルエンド７Ａの巻線の間に浸潤するが、その一部はコイルエンド７Ａの内周面で跳ね返って飛散する。また、図の上方の２基のノズル１２から各コイルエンド７Ａの外周に滴下したワニスはコイルエンド７Ａの巻線の間に浸潤し、さらにその一部はコイルエンド７Ａを透過して下方に飛散する。このようにして飛散したワニスの一部はステータコア２の内側に侵入しようとする。

このワニス浸潤装置１においては、ガス通路５Ｂを介して供給される圧縮ガスが大径部５Ａの外周に開口するガス噴出路６から吹き出し、吹き出したガスが図の矢印に示すように遮蔽板３とステータコア２の内周面との隙間から軸方向に吹き出す。この吹き出しは遮蔽板３の全周に渡って形成される。したがって、飛散したワニスは遮蔽板３とステータコア２の内周面との隙間からステータコア２の内側へ侵入することはできず、飛散したワニスがステータコア２の内周面とクランプ４に付着することはない。

このようにして、ワニスの浸潤を終え、コイルエンド７Ａに浸潤したワニスが硬化したところで、クランプ４を緩めてステータコイルを軸方向にずらすことで、ステータコイルをワニス浸潤装置１から取り外す。ステータコア２の内周面及びクランプ４にはワニスが付着していないので、ステータコア２の内周面に付着したワニスがステーアコア２のクランプ４からの取り外しに伴ってめくれるおそれはない。また、クランプに付着したワニスが次のステータコイルを装着する際にステータコア２の内周面と干渉するおそれもない。さらに、ステータコア２の内周面にワニスが付着していないので、回転電機の組み立てに際して、あらためてステータコア２の内周面から余分なワニスを除去する必要も生じない。

この実施形態は、遮蔽板３を備えるので、遮蔽板３とステータコア２の内周面との隙間が、ステータコア２の内側から外側へ向かう圧縮ガスの速度を決定する。つまり、大径部５Ａの径はステータコア２の内側から外側へ向かう圧縮ガスの速度とは無関係である。したがって、大径部５Ａの径は任意に設定することができる。また、ガス通路５Ａを回転軸５の内側に形成したので、ガス噴出路６への圧縮ガスの供給を容易に行なうことができる。

次に図２を参照して、この発明の第２の実施形態によるワニス浸潤装置１を説明する。このワニス浸潤装置１は、第１の実施形態によるワニス浸潤装置１から遮蔽板３を省略した実施形態に相当する。

この図に示されるように、大径部５Ａが十分に大径に形成されている場合には、遮蔽板３を設けなくても、大径部５Ａとステータコア２の内周面との隙間を十分に小さくすることができる。ここで、十分に小さな隙間とは、ガス噴出路６から噴出した圧縮ガスがワニスの侵入を防ぐのに十分な速度で軸方向の流れを形成できる程度の隙間という意味である。

ワニス浸潤装置１の他の構成は、第１の実施形態のワニス浸潤装置１と同一である。

この実施形態によれば、第1の実施形態より簡易な構成で、ワニスのステータコア２内への侵入阻止に関して、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図３を参照して、この発明の第３の実施形態によるワニス浸潤装置１を説明する。

この実施形態によるワニス浸潤装置１は、回転軸５に大径部５Ａを形成せず、そのかわりに回転軸５に固定された遮蔽板３内にラジアル方向のガス噴出路６を形成している。遮蔽板３は内側にガス噴出路６を形成できるだけの厚さを有するものとする。

ガス噴出路６は遮蔽板３の中心を貫通する回転軸５内のガス通路５Ｂに連通するとともに、遮蔽板３の外周に開口する。

この実施形態によれば、ワニスの滴下作業中に、ガス通路５Ｂからガス噴出路６を介して遮蔽板３の外周から圧縮ガスが噴出し、図の矢印に示すように軸方向両側のコイルエンド７Ａに向けた軸方向のガスの流れを形成する。このガスの流れが、コイルエンド７Ａに滴下したワニスの一部が飛散して遮蔽板３とステータコア２の内周面との隙間からステータコア２の内側へ侵入するのを阻止する。

この実施形態によっても、第１の実施形態より簡易な構成で、ワニスのステータコア２内への侵入阻止に関して、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、遮蔽板３内に形成するガス噴出路６を、図に示すように、出口付近においてコイルエンド７Ａ方向に傾斜させることは、コイルエンド７Ａに向けたガス流の形成に好ましい作用をもたらす。

次に図４と図５を参照してこの発明の第４の実施形態を説明する。

この実施形態によるワニス浸潤装置１は、第１の実施形態と遮蔽板３の構成が異なる。

斜板板は2枚の円盤をスペース１０を空けて重ね合わせたものであり、スペース１０には、外周に沿ってリング状のシール部材８が挟持される。シール部材８の外周にはOリング９が装着される。シール部材８はラジアル方向に関して拡張収縮操作可能に構成される。シール部材８の拡張位置では、Ｏリング９はステータコア２の内周面に密着する。一方、シール部材８の収縮位置では、Oリング９はステータコア２との間に若干の隙間を保持する。シール部材８は例えば、ガス通路５Ｂの圧縮ガスを用いて拡縮させることができる。つまり、スペース１０内に圧縮ガスを導くことでシール部材８を拡張し、スペース１０から圧縮ガスを排出することでシール部材８を収縮させる。ただし、シール部材８の拡縮はいかなる手段を用いて行なっても良い。

ワニス浸潤装置１のその他の構成は第１の実施形態のワニス浸潤装置１と同一である。

図５を参照すると、このワニス浸潤装置１において、ステータコイルをワニス浸潤装置１に着脱する際は、シール部材８を収縮状態とする。この状態ではステータコア２の内周面とOリング９との間に隙間が保持されるため、ステータコイルのワニス浸潤装置１への着脱を容易に行なうことができる。

一方、ステータコイルをワニス浸潤装置１に装着してコイルエンド７Ａにワニスの浸潤を行なう場合には、シール部材８を拡張してＯリング９をステータコア２の内周に密着させる。この状態でクランプ４に内周面を把持されたステータコア２を回転軸５を介して回転させつつ、ワニスをコイルエンド７Ａに滴下させる。同時にガス通路５Ｂからガス噴出路６へと圧縮ガスを供給する。

コイルエンド７Ａに滴下したワニスの一部が飛散してステータコア２の内側に侵入しようとしても、ワニスはステータコア２の内周面に密着したOリングによって侵入を阻まれる。さらに、ステータコア２の内側のスペースは遮蔽板３によって外側から密閉されているだけでなく、大径部５Ａの外周に開口するガス噴出路６から大径部５Ａの周囲に噴出する圧縮ガスによって、ステータコア２の内側のスペースは飛散したワニスが存在するステータコア２の外側よりも高圧化している。そのため、飛散したワニスのステータコア２の内側への侵入は完全に阻止される。

以上のように、この実施形態によれば、コイルエンド７Ａに滴下したワニスの一部が飛散してステータコア２の内周面やクランプ４に付着する不具合を完璧に防止することができる。

以上のように、この発明をいくつかの特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

例えば、第１，３，４の各実施形態では、遮蔽板３を回転軸５に固定し、回転軸５と一体回転させている。しかしながら、第１及び第３の実施形態に関しては、遮蔽板３を固定し、遮蔽板３が回転軸５を回転自由に支持するように構成することも可能である。

また、いずれの実施形態においても、ガス通路５に供給する圧縮ガスの温度を調整する温度調整機構を備えることで次のような好ましい効果を得ることができる。すなわち、ワニスの滴下と浸潤によりコイルエンド７Ａの温度が低下する。この低下分を補償できるように、圧縮ガス温度を設定しておけば、コイルエンド７Ａに浸潤したワニスの硬化に要する時間を短縮することができる。

１ ワニス浸潤装置
２ ステーアコア
３ 遮蔽板
４ クランプ
５ 回転軸
５Ａ 大径部
５Ｂ ガス通路
６ ガス噴出路
７ コイル
７Ａ コイルエンド
８ シール部材
９ Ｏリング
１０ スペース
１２ ノズル

Claims (7)

1. 円筒形状のステータコアの内周に設けたスロットに巻き回されたコイルの、ステータコアから軸方向両側に突出するコイルエンドにノズルからワニスを滴下するステータコイルへのワニス浸潤装置において、ステータコアの内周を把持するクランプと、クランプを回転させる回転軸と、ステータコアの内側のスペースに向かってガスを吹き出すガス噴出路と、を備えたことを特徴とする、ステータコイルへのワニス浸潤装置。
2. 前記コイルエンドとクランプの間に、ステーアコアの内側へのワニスの侵入を阻止する遮蔽板を設けたことを特徴とする、請求項１のステータコイルへのワニス浸潤装置。
3. 前記ガス噴出路は複数設けられることを特徴とする、請求項１または２のステータコイルへのワニス浸潤装置。
4. 前記ガス噴出路は前記遮蔽板に設けられることを特徴とする、請求項２のステータコイルへのワニス浸潤装置。
5. ガス噴出路から供給されるガスの温度を調整する温度調整機構をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれかのステータコイルへのワニス浸潤装置。
6. 前記遮蔽板は前記回転軸に固定され、前記遮蔽板は前記ステータコアの内周に接するラジアル方向に拡縮可能なシール部材を備えることを特徴とする、請求項４のステータコイルへのワニス浸潤装置。
7. 前記ガス噴出路へのガスの供給は前記回転軸を介して行なわれることを特徴とする請求項１から６のいずれかのステータコイルへのワニス浸潤装置。

Images