JP6458708B2

JP6458708B2 - モータステータの製造方法

Info

Publication number: JP6458708B2
Application number: JP2015216824A
Authority: JP
Inventors: 豊真杉; 玲秀神名
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-11-04
Also published as: JP2017093046A

Description

本発明は、モータステータの製造方法に関し、例えば、温度検出素子を有するモータステータの製造方法に関する。

特許文献１には、温度検出素子から延びた導線を覆う絶縁スリーブをスライド式にすることにより、ワニス処理におけるコネクタへのワニスの侵入を抑制可能なモータステータの製造方法が開示されている。

特開２００７−０４３８７３号公報

特許文献１では、コネクタが固定されていないため、コネクタの向きによっては、コネクタの開口部から、例えば金属粉などの異物が侵入し、ショートすることにより、温度検出素子の動作に支障をきたす虞があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、コネクタの開口部からの異物の侵入を抑制することができるモータステータの製造方法を提供する。

本発明の一態様に係るモータステータの製造方法は、ステータコアの内周面に沿って設けられたステータコイルに温度検出素子を固定するステップと、前記温度検出素子が固定された前記ステータコイルをワニス処理するステップと、を備えたモータステータの製造方法であって、前記ワニス処理するステップの前に、前記温度検出素子が接続されたコネクタの開口部を保護部材により覆い、前記保護部材を前記ステータコアに脱着可能に固定する。このような構成により、コネクタの開口部からの異物の侵入を抑制することができる。

本発明により、コネクタの開口部からの異物の侵入を抑制することができるモータステータの製造方法を提供する。

実施形態に係るモータステータを例示した上面図である。図１のＡ−Ａ線における断面図である。実施形態に係るモータステータの製造方法を例示したフローチャート図である。実施形態に係るモータステータの製造方法において、モータステータの加熱工程を例示した斜視図である。実施形態に係るモータステータの製造方法において、粉体浸漬工程を例示した図である。実施形態の変形例に係るモータステータの製造方法を例示したフローチャート図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

実施形態を説明する。まず、モータステータの構成を説明する。その後で、モータステータの製造方法を説明する。

図１は、実施形態に係るモータステータを例示した上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。図１及び図２に示すように、モータステータ１は、ステータコア１０、ステータコイル２０、温度検出素子３０、コネクタ４０を有している。モータステータ１は、例えば、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle；ＨＶ）に使用されるモータの部品である。モータステータ１は、モータロータ（図示せず）を回転させるためのものである。

ステータコア１０は、例えば、円筒の形状をしている。図１及び図２において、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標系を導入する。ステータコア１０の円筒の中心軸方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向のうち、一方、例えば上方を＋Ｚ軸方向、その反対方向の下方を−Ｚ軸方向とする。Ｚ軸方向に直交する面内における一方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向のうち、一方を＋Ｘ軸方向、その反対方向を−Ｘ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。＋Ｚ軸方向から＋Ｘ軸方向にネジを回転させたときにネジが進む方向を＋Ｙ軸方向、その反対方向を−Ｙ軸方向とする。

ステータコア１０は、材料として金属、例えば鉄を含んでいる。ステータコア１０の内周面には、Ｚ軸方向に延びた細長い凸状のティース（図示せず）が複数個、形成されている。

ステータコイル２０は、ステータコア１０の内周面に沿って設けられている。例えば、ステータコイル２０は、複数のティースに巻回されて設けられている。ティースに巻回されたステータコイル２０は、ステータコア１０の＋Ｚ軸方向及び−Ｚ軸方向の端部から突出している。ステータコア１０の端部から突出した部分を、コイルエンド２１という。ステータコイル２０は、例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を有する三相構成となっている。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相は、中性線により、相互に結線されている。

温度検出素子３０は、温度を検出する。温度検出素子３０は、例えば、サーミスタである。温度検出素子３０は、ステータコイル２０に固定されている。例えば、温度検出素子３０は、コイルエンド２１の中性線の近傍において、樹脂で構成された中性線樹脂部２３の内部に固定されている。これにより、温度検出素子３０はステータコイル２０の温度を検出する。

温度検出素子３０には配線３１が接続されている。配線３１は、保護チューブ３２で覆われている。配線３１が保護チューブ３２で覆われていることにより、異物との接触によるショート、外部からの応力による変形を抑制することができる。

コネクタ４０は、配線３１において、温度検出素子３０と反対の端部に接続されている。コネクタ４０は、開口部４１を有している。コネクタ４０の開口部４１は、温度計測器（図示せず）等に接続される。

次に、モータステータ１の製造方法を説明する。
図３は、実施形態に係るモータステータの製造方法を例示したフローチャート図である。図４は、実施形態に係るモータステータの製造方法において、モータステータの加熱工程を例示した斜視図である。図５は、実施形態に係るモータステータの製造方法において、粉体浸漬工程を例示した図である。

図１に示すように、ステータコア１０の内周面には、内周面に沿ってステータコイル２０が設けられている。ステータコイル２０のコイルエンド２１は、ステータコア１０の端部から突出している。また、モータステータ１の製造過程において、ステータコア１０には、モータステータ１を各工程に搬送するための搬送チャック６０と、ワークチャック６１が取り付けられている。

搬送チャック６０は、ステータコア１０の円筒状の側面に対して、Ｙ軸方向の両側から挟むように、−Ｙ軸方向側及び＋Ｙ軸方向側からステータコア１０を保持している。ワークチャック６１は、ステータコア１０の円筒状の側面に複数個取り付けられている。

図１、図２及び図３のステップＳ１に示すように、コイルエンド２１に配置された各コイルの端部を相互に溶接する。これにより、例えば、三相コイルを有したモータステータ１として機能させることができる。

次に、図１、図２及び図３のステップＳ２に示すように、ステータコア１０の内周面に沿って設けられたステータコイル２０に温度検出素子３０を固定する。例えば、温度検出素子３０を中性線樹脂部２３で覆う。そして、中性線樹脂部２３で覆われた温度検出素子３０を、ステータコイル２０におけるコイルエンド２１の中性線の近傍に固定する。そして、温度検出素子３０に接続された配線３１を保護チューブ３２で覆う。温度検出素子３０に接続された配線３１は、あらかじめ保護チューブ３２で覆われていてもよい。

次に、図１、図２及び図３のステップＳ３に示すように、温度検出素子３０が接続されたコネクタ４０の開口部４１を保護部材５０により覆い、保護部材５０をステータコア１０に脱着可能に固定する。

保護部材５０は、例えば、図１、図２及び図４に示すように、本体部５１と延在部５２とを有している。本体部５１は、略直方体の形状をしている。略直方体形状の本体部５１を構成する六面のうち一面に開口５３を有している。

保護部材５０の開口５３にコネクタ４０の開口部４１を対向させる。そして、コネクタ４０を保護部材５０の内部へ挿入する。コネクタ４０の外形と保護部材５０の内部とは嵌合するように形状を合わせておく。これにより、コネクタ４０は、保護部材５０に隙間なく装着される。このようにして、温度検出素子３０が接続されたコネクタ４０の開口部４１を、保護部材５０により覆う。

図４に示すように、配線３１は、保護チューブ３２で覆われているので、コネクタ４０を保護部材５０に装着する際には、保護チューブ３２を縮め、保護部材５０の切欠き５４に挿入する。これにより、保護チューブ３２が固定され、切欠き５４も密閉される。次に、保護部材５０の延在部５２をステータコア１０に脱着可能に固定する。

ここで、保護部材５０をステータコア１０に固定した状態で、ＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。保護部材５０の本体部５１は、＋Ｘ軸方向側、−Ｘ軸方向側、＋Ｚ軸方向側、−Ｚ軸方向側、＋Ｙ軸方向側及び−Ｙ軸方向側の六面を有している。本体部５１における各面のうち、＋Ｘ軸方向側の面が開口５３となっている。開口５３と隣り合った−Ｙ軸方向側の面には、切欠き５４が形成されている。

延在部５２は、本体部５１における開口５３と対向した−Ｘ軸方向側の面に形成されている。延在部５２は、−Ｘ軸方向に延びた形状となっている。延在部５２の＋Ｚ軸側の面は、本体部５１の＋Ｚ軸側の面と面一になっている。延在部５２の−Ｚ軸方向側の面は、本体部５１の−Ｘ軸方向側の面に位置している。すなわち、本体部５１のＺ軸方向の長さは、延在部５２のＺ軸方向の長さよりも長い。

これにより、保護部材５０をＹ軸方向から見ると、Ｌ字を横にした形状となっている。延在部５２の−Ｚ軸方向側の面には突起５６が形成されている。また、突起５６から−Ｘ軸方向側の端部までの−Ｚ軸方向側の面は平らな面５７となっている。平らな面５７の上方で、延在部５２の内部には、磁石５５が内包されている。磁石５５は、例えば、サマリウムコバルトである。

延在部５２における平らな面５７は、ステータコア１０の＋Ｚ軸方向側の端面に接している。突起５６は、ステータコア１０の＋Ｘ軸方向側の側面に接している。このように、突起５６及び平らな面５７の２方向から支えるようにして、保護部材５０をステータコア１０に脱着可能に固定する。

延在部５２の内部には、磁石５５が内包されているので、保護部材５０を脱着可能に固定することができる。保護部材５０を固定する場所は、ステータコア１０の端面上が好ましい。ステータコア１０上は、加熱工程、粉体浸漬工程、ワニス含浸工程等を行う際に、妨害とならない位置となっている。

次に、温度検出素子３０が固定されたステータコイル２０をワニス処理する。ワニスは熱硬化性樹脂を含んでいる場合がある。その場合には、図４及び図３のステップＳ４に示すように、まず、モータステータ１の加熱工程を行う。ステータコア１０の側面を加熱コイル７０で巻く。そして、ステータコイル２０と加熱コイル７０に電流を流してモータステータ１を通電加熱と誘導加熱する。例えば、加熱温度を１５０℃とする。ステータコア１０は熱容量が大きいので、この後の工程においても高温の状態を保つことができる。

次に、図５及び図３のステップＳ５に示すように、粉体浸漬工程、すなわち、ステータコイル２０のコイルエンド２１を粉体が充填された粉体槽８０に浸漬させる。粉体は、熱硬化樹脂を含んでいる。したがって、ステップＳ４においてステータコア１０は高温とされているので、粉体槽８０に浸漬させたコイルエンド２１の表面は熱硬化樹脂によって覆われる。これにより、コイルエンド２１を粉体塗装して絶縁処理を行う。

次に、図３のステップＳ６に示すように、ワニス含浸工程、すなわち温度検出素子３０が固定されたステータコイル２０にワニスを含浸させる。ワニスは熱硬化樹脂を含んでいる。したがって、ステップＳ４においてステータコア１０とステータコイル２０は高温とされているので、ステータコア１０とステータコイル２０との隙間はワニスによって覆われる。これにより、ステータコイル２０の電気的絶縁を確保することができる。

次に、ステップＳ７に示すように、硬化・冷却工程、すなわち、ステータコイル２０を覆う粉体及びワニスを硬化及び冷却させる。このようにして粉体及びワニス処理が実施される。

次に、ステップＳ８に示すように、保護部材５０を取り外す。まず、保護部材５０をステータコア１０から取り外す。保護部材５０は磁石５５により脱着可能に固定されている。したがって、ステータコア１０から保護部材５０を簡単に取り外すことができる。さらに、コネクタ４０から保護部材５０を取り外す。このとき、保護チューブ３２で覆われた配線３１を切欠き５４から外す。これにより、保護部材５０はコネクタ４０から取り外される。このようにして、モータステータ１が製造される。

本実施形態に係るモータステータ１の製造方法によれば、温度検出素子３０が接続されたコネクタ４０の開口部４１を保護部材５０により覆い、保護部材５０をステータコア１０に脱着可能に固定している。これにより、コネクタ４０の開口部４１から異物が侵入することを抑制することができる。

コネクタ４０の開口部４１に異物、例えば、金属粉が侵入すると、開口部４１においてショートが発生する。そうすると、温度検出素子３０の温度測定機能が阻害される。本実施形態では、異物の侵入を抑制しているので、温度検出素子３０は精度良く測定することができる。

また、コネクタ４０の開口部４１を覆った保護部材５０をステータコア１０に脱着可能に固定しているので、モータステータ１の加熱（ステップＳ４）において用いる加熱コイル７０との接触を抑制することができる。これにより、コネクタ４０が過剰に加熱されることを抑制することができる。さらに、粉体浸漬工程（ステップＳ５）においては、コネクタ４０の粉体槽８０への落下を防止することができる。

また、保護部材５０は、磁石により脱着可能としているので、脱着に要する時間及び作業を抑制することができる。磁石にサマリウムコバルトを用いることで、磁力が温度変化に依存せず、製造中に脱離することを予防することができる。

（変形例）
次に、実施形態の変形例を説明する。変形例は、粉体浸漬工程とワニス含浸工程との順番を逆にした例である。

図６は、実施形態の変形例に係るモータステータの製造方法を例示したフローチャート図である。図６に示すように、変形例においては、粉体浸漬工程と、ワニス含浸工程との順番を逆にしている。この場合には、ワニス含浸工程と粉体浸漬工程との間に、モータステータ１の再加熱工程を付加する。粉体浸漬工程において、熱硬化性樹脂の浸漬及び硬化に十分な温度までモータステータ１を加熱させるためである。変形例においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明にかかるモータステータ１の製造方法の実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。

例えば、本実施形態では、保護部材５０は、本体部５１と延在部５２を有する形状としたが、これに限らない。ステータコア１０に脱着可能に固定できれば、どのような形状でもよい。また、保護部材５０を磁石により脱着可能としたが、これに限らない。脱着可能であれば、磁石で固定する以外の方法でもよい。

１モータステータ
１０ステータコア
２０ステータコイル
２１コイルエンド
２２中性線
２３中性線樹脂部
３０温度検出素子
３１配線
３２保護チューブ
４０コネクタ
４１開口部
５０保護部材
５１本体部
５２延在部
５３開口
５４切欠き
５５磁石
５６突起
５７平らな面
６０搬送チャック
６１ワークチャック
７０加熱コイル
８０粉体槽

Claims

ステータコアの内周面に沿って設けられたステータコイルに温度検出素子を固定するステップと、
前記温度検出素子が固定された前記ステータコイルをワニス処理するステップと、を備えたモータステータの製造方法であって、
前記ワニス処理するステップの前に、前記温度検出素子が接続されたコネクタの開口部を保護部材により覆い、前記保護部材を前記ステータコアに脱着可能に固定するモータステータの製造方法。