JP6825375B2 - Manufacturing method of stator of rotary electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機のステータの製造方法に関し、特に、ステータコイルのコイルエンドを絶縁樹脂で被覆する回転電機のステータの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a stator of a rotary electric machine, and more particularly to a method for manufacturing a stator of a rotary electric machine in which the coil end of a stator coil is coated with an insulating resin.
ハイブリット自動車や電気自動車等の駆動用モータとして回転電機が用いられている。回転電機はステータとロータとで構成されており、ステータは、多数の電磁鋼板を積層して構成されたステータコアと、ステータコアに巻回されたステータコイルとにより主に構成されている。 A rotary electric machine is used as a drive motor for a hybrid vehicle or an electric vehicle. The rotary electric machine is composed of a stator and a rotor, and the stator is mainly composed of a stator core formed by laminating a large number of electromagnetic steel plates and a stator coil wound around the stator core.
ステータコアにステータコイルを巻回させる方法として、U字状の平角型導線の複数のセグメント導体を用い、各セグメント導体をステータコアに設けられたスロットへ挿入した後、セグメント導体の脚部同士を接合するセグメントコイル巻線方式が知られている。セグメントコイル巻線方式で巻回されたステータコイルは、コイルエンドの一方側に、セグメント導体同士の接合部が配置される。そして、隣接するステータコイル同士の短絡や、ステータコイルとステータコアの短絡を防ぐために、セグメント導体同士の接合部、すなわち、接合側コイルエンドを絶縁する必要があり、いくつかの絶縁方法が提案されている。 As a method of winding the stator coil around the stator core, a plurality of segment conductors of U-shaped flat conductors are used, each segment conductor is inserted into a slot provided in the stator core, and then the legs of the segment conductors are joined to each other. The segment coil winding method is known. In the stator coil wound by the segment coil winding method, a joint portion between the segment conductors is arranged on one side of the coil end. Then, in order to prevent a short circuit between adjacent stator coils and a short circuit between the stator coil and the stator core, it is necessary to insulate the joint portion between the segment conductors, that is, the coil end on the joint side, and several insulation methods have been proposed. There is.
例えば、特許文献1には、液状ワニスが貯留された貯留槽に接合側コイルエンドを浸漬してワニスを熱硬化した後に、反対側の反接合側コイルエンドも同様に、液状ワニスが貯留された貯留槽に浸漬してワニスを熱硬化して、さらに、ステータコアを水平回転させて、ステータコアのスロットの外周部に液状ワニスを滴下して、この滴下したワニスを熱硬化する方法が記載されている。 For example, in Patent Document 1, after the bonding side coil end is immersed in a storage tank in which the liquid varnish is stored and the varnish is thermoset, the liquid varnish is similarly stored in the opposite side anti-joining side coil end. A method is described in which the varnish is thermoset by immersing it in a storage tank, the stator core is rotated horizontally, a liquid varnish is dropped on the outer periphery of the slot of the stator core, and the dropped varnish is thermoset. ..
特許文献1に記載の絶縁方法では、接合側コイルエンドのセグメント導体の接合部の絶縁を十分に行うことが困難な場合がある。すなわち、接合側コイルエンドをワニスで覆っているが、ワニスが硬化する際に、ワニス表面からワニス内部に延びる空隙や、ワニス表面にボイド等が生じることがある。このため、空隙やボイド等を介して異物が浸入して、セグメント導体の接合部が短絡することがある。 With the insulation method described in Patent Document 1, it may be difficult to sufficiently insulate the joint portion of the segment conductor of the coil end on the joint side. That is, the coil end on the joint side is covered with varnish, but when the varnish is cured, voids extending from the surface of the varnish to the inside of the varnish and voids may occur on the surface of the varnish. Therefore, foreign matter may infiltrate through voids, voids, and the like, causing a short circuit at the joint portion of the segment conductor.
また、セグメント導体の接合構成によっては、接合側コイルエンドのワニスへの浸漬が十分ではなく、セグメント導体の接合部のステータコア側の一部分が露出してしまうこともある。例えば、セグメント導体の脚部同士の接合にレーザ溶接等を用いて、ステータコア端面からのコイルエンドの突出量を抑制してコイルエンドを短縮化することが行われている。具体的には、図4(A)に示すように、従来では、ステータコア10の端面から突出するセグメント導体13の脚部を折り曲げて交差させて、さらに立ち上がり部100を形成し、この立ち上がり部100を接合していた。
Further, depending on the joint configuration of the segment conductor, the coil end on the joint side may not be sufficiently immersed in the varnish, and a part of the joint portion of the segment conductor on the stator core side may be exposed. For example, laser welding or the like is used to join the legs of the segment conductors to suppress the amount of protrusion of the coil end from the end face of the stator core and shorten the coil end. Specifically, as shown in FIG. 4A, conventionally, the legs of the
一方、レーザ溶接では、極小部分において溶接が可能であることから、図4(B)に示すように、セグメント導体13の脚部の交差部101を接合することが可能になるので、立ち上がり部100が不要になり、コイルエンドが短縮化される。なお、図4中、ハッチングで示す部分が接合部である。コイルエンドが短縮化されると、ステータコア10の端面と、セグメント導体13の接合部とが近接する。
On the other hand, in laser welding, since welding is possible at a very small portion, as shown in FIG. 4B, it is possible to join the
特許文献1に記載の絶縁方法では、ステータコアの端面近傍までワニスを浸漬することが困難であるので、セグメント導体の接合部、すなわち、セグメント導体の露出部をワニスで十分に被覆することが困難になる場合がある。 With the insulation method described in Patent Document 1, it is difficult to immerse the varnish in the vicinity of the end face of the stator core, so that it is difficult to sufficiently cover the joint portion of the segment conductor, that is, the exposed portion of the segment conductor with the varnish. May become.
また、浸漬したワニスの硬化後に、水平配置におけるステータコアのスロットの外周部にワニスを滴下しても、滴下ワニスが硬化したワニスの表面に十分に行き渡らず、硬化ワニスの表面に生じた空隙やボイドを埋めることは困難である。 Further, even if the varnish is dropped on the outer peripheral portion of the slot of the stator core in the horizontal arrangement after the soaked varnish is cured, the dropped varnish does not sufficiently spread on the surface of the cured varnish, and voids and voids generated on the surface of the cured varnish. Is difficult to fill.
そこで、本発明では、セグメント導体の脚部の接合部を絶縁樹脂で封止するとともに、絶縁樹脂表面の空隙やボイドを埋めて、コイルエンドの絶縁性を向上できる製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of improving the insulation property of the coil end by sealing the joint portion of the leg portion of the segment conductor with an insulating resin and filling the voids and voids on the surface of the insulating resin. And.
本発明の回転電機のステータの製造方法は、周方向に複数のスロットを有する円環状のステータコアと、前記スロットに挿入されたU字形状のセグメント導体の脚部同士が接合されて前記ステータコアに巻装されたステータコイルとを備え、前記セグメント導体の接合部が絶縁樹脂で覆われている回転電機のステータの製造方法であって、前記ステータコイルの接合側コイルエンドが鉛直方向の下方に位置するように、前記ステータコアを配置する工程と、前記接合側コイルエンドの前記接合部を液状の絶縁樹脂が貯留された円環状の貯留槽に浸漬する工程と、前記接合部を浸漬した絶縁樹脂を硬化する工程と、液状の絶縁樹脂を前記ステータコイルの上方から前記スロットに滴下して、前記接合部を覆うように、硬化した絶縁樹脂の表面に堆積させる工程と、堆積した絶縁樹脂を硬化する工程と、を有することを特徴とする。 In the method for manufacturing a stator of a rotary electric machine of the present invention, an annular stator core having a plurality of slots in the circumferential direction and legs of a U-shaped segment conductor inserted into the slots are joined to each other and wound around the stator core. It is a method of manufacturing a stator of a rotary electric machine which includes a mounted stator coil and whose joint portion of the segment conductor is covered with an insulating resin, in which the joint side coil end of the stator coil is located below in the vertical direction. As described above, the step of arranging the stator core, the step of immersing the joint portion of the joint side coil end in the annular storage tank in which the liquid insulating resin is stored, and the step of immersing the insulating resin in which the joint portion is immersed are cured. A step of dropping a liquid insulating resin from above the stator coil into the slot and depositing it on the surface of the cured insulating resin so as to cover the joint portion, and a step of curing the deposited insulating resin. And, characterized by having.
本発明によれば、セグメント導体の脚部の接合部を絶縁樹脂で封止するとともに、絶縁樹脂表面の空隙やボイドを埋めて、コイルエンドの絶縁性を向上することができる。 According to the present invention, the joint portion of the leg portion of the segment conductor can be sealed with the insulating resin, and the voids and voids on the surface of the insulating resin can be filled to improve the insulating property of the coil end.
本実施形態におけるステータ1は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車等に搭載される回転電機に用いられるものである。ステータ1は、円環状のステータコア10と、ステータコア10に巻装されたステータコイル11と、ステータコイル11の接合側コイルエンド11aを覆うワニス(絶縁樹脂)12とを備えている。
The stator 1 in the present embodiment is used for, for example, a rotary electric machine mounted on a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like. The stator 1 includes an
ステータコア10は、円環状に打ち抜き加工された多数枚の電磁鋼板をステータ軸方向に積層して溶接やかしめ等により一体に連結して構成されている。ステータコア10の内周面には、周方向に複数のティース及び複数のスロットが設けられている。ステータコア10のティースには、ステータコイル11を構成する複数のセグメント導体13が巻回されている。
The
セグメント導体13はU字形状の平角型導線であり、表面がエナメル等の絶縁材料で被覆されている。セグメント導体13は、ステータコア10のスロットに挿入された後、スロットから突出するセグメント導体13の脚部同士が接合されることでステータコア10に巻回されるステータコイル11を形成する。
The
セグメント導体13の脚部は、図4(B)に示すように、セグメント導体13の脚部を折り曲げた交差部101(接合部)をレーザ溶接により接合している。このため、図4(A)に示す、従来の接合のための立ち上がり部100が不要になり、ステータコア10の端面からの突出量を低減できる。その結果、コイルエンドが短縮化されてステータ1を小型化することができる。なお、図1において、接合部側のコイルエンドを接合側コイルエンド11aという。また、接合側コイルエンド11aと反対側のコイルエンドを反接合側コイルエンド11bという。
As shown in FIG. 4B, the legs of the
セグメント導体13の交差部101は、溶接時に絶縁材料による被覆が剥離されて導線が露出する。セグメント導体13の交差部101は、ステータコア10や他のセグメント導体13との接触を防止するために絶縁される必要がある。また、セグメント導体13は、外力等の影響により変形しないよう固定される必要がある。
At the
このため、接合側コイルエンド11aは、ワニス12によって覆われる。ワニス12は、接合側コイルエンド11aの外側を覆うワニス12aと、ワニス12aの内側面に接して形成されたワニス12bとの2層構成である。なお、ワニス12a,12bの詳しい構成については後述する。
Therefore, the joint
次に、図2において接合側コイルエンド11aをワニス12で覆う工程について説明する。まず、ステップS10のステータ配置工程では、図3(A)に示すように、ステータコイル11が巻装されたステータコア10の位置を調整する。すなわち、接合側コイルエンド11aが鉛直方向の下方に位置するようにステータコア10を配置する。
Next, a step of covering the joint
さらに、接合側コイルエンド11aがその下方にある貯留槽としての受け皿20に対向するようにステータコア10の位置を調整する。受け皿20は、ステータコイル11と同様の径を有する円環状の金型であり、接合側コイルエンド11aを収容する深さを備えている。また、受け皿20には液状のワニス12が貯留されている。
Further, the position of the
ステップS11のコイルエンド浸漬工程では、図3(A)の矢印で示すように、ステータコア10を下降させる。そして、図3(B)に示すように、接合側コイルエンド11aを受け皿20の液状のワニス12aに浸漬する。
In the coil end dipping step of step S11, the
接合側コイルエンド11aを液状のワニス12aに浸漬する深さについて説明する。ステータコア10の端面がワニス12aに接触するまで、接合側コイルエンド11aを液状のワニス12aに浸漬させて、ワニス12aを硬化すると、接合側コイルエンド11aの全体がワニス12aに覆われる。接合側コイルエンド11aの全体がワニス12aに覆われた状態では、ステータ1の使用時に接合側コイルエンド11aの冷却が困難になり、接合側コイルエンド11aの冷却性能が低下する。このため、ステータコア10の端面がワニス12aに接触しないように、接合側コイルエンド11aの先端部(セグメント導体13の交差部101)のみをワニス12aに浸漬する。
The depth at which the joint-
また、このコイルエンド浸漬工程は、大気圧の環境下で行い、接合側コイルエンド11aの各セグメント導体13の隙間を、例えば1mm以下として毛細管現象を利用することが好ましい。
Further, it is preferable that this coil end dipping step is performed in an environment of atmospheric pressure, and the capillary phenomenon is utilized by setting the gap between each
ステップS12の受け皿加熱工程では、図3(B)において受け皿20を図示しない加熱装置によって加熱する。受け皿20を加熱することによって、受け皿20内の液状のワニス12aが硬化する。なお、受け皿20を加熱するのではなく、ステータコイル11を加熱して、ワニス12aを硬化させてもよい。
In the saucer heating step of step S12, the
ステップS13の受け皿取外工程では、図3(C)の矢印で示すように、ステータコア10を上昇して、ステータコア10を受け皿20から取り外す。ワニス12aは硬化しているので、ワニス12aが接合側コイルエンド11aに一体化した状態となっている。
In the step of removing the saucer in step S13, as shown by the arrow in FIG. 3C, the
ステップS14のワニス滴下工程では、図3(D)に示すように、反接合側コイルエンド11bの上方に配置されたワニス供給装置21から液状のワニス12bをステータコア10のスロットに滴下する。この液状のワニス12bは、ステータコア10のスロット、詳しくは、スロット内における、セグメント導体13とスロット内周面との隙間を通り、接合側コイルエンド11aに到達する。なお、このとき、反接合側コイルエンド11bとステータコア10の端面との間に装着される図示しない部品カフサにより、滴下されたワニス12bを積極的にスロット内に案内することが好ましい。
In the varnish dropping step of step S14, as shown in FIG. 3D, the
接合側コイルエンド11aに到達した液状のワニス12bは、セグメント導体13を伝わり、硬化したワニス12aのステータコア10側の表面12a1に到達する。そして、液状のワニス12bは、硬化したワニス12aの表面12a1に生じた空隙やボイドに浸入して空隙やボイドを埋める。
The
さらに、接合側コイルエンド11aの先端部(セグメント導体13の交差部101)が覆われるまで、液状のワニス12bを滴下する(図3(E)参照)。すなわち、硬化したワニス12aの表面12a1が液状のワニス12bで覆われるまで液状のワニス12bを滴下して、硬化したワニス12aの表面12a1の上にワニス層を形成する(図3(E)参照)。
Further, the
ステップS15の加熱工程では、図3(E)に示すように、ステータコア10及びステータコイル11を加熱して、硬化したワニス12aの表面12a1に堆積してワニス層となった液状のワニス12bを硬化する。液状のワニス12bが硬化することによって、ワニス12a,12bの2層のワニス12が形成される。
In the heating step of step S15, as shown in FIG. 3E, the
このように、接合側コイルエンド11aを、接合側コイルエンド11aの先端側を覆うワニス12aと、このワニス12aの表面12a1を覆うワニス12bとを含むワニス12で封止している。このため、ワニス12aで覆うことができなかったセグメント導体13の交差部101があったとしても、すなわち、ワニス12aの表面12a1から部分的に突出するセグメント導体13の交差部101があっても、このワニス12aから露出するセグメント導体13の交差部101はワニス12bで覆われる。その結果、セグメント導体13の交差部101の絶縁性を向上することができる。
As described above, the joint
また、ワニス12aの硬化時に、ワニス12aの表面12a1に空隙やボイドが生じたとしても、これら空隙やボイドはワニス12bで埋められる。その結果、空隙やボイドに異物が浸入して、セグメント導体13の接合部の短絡を防止することができ、接合部の絶縁性を確保することができる。
Further, even if voids and voids are generated on the surface 12a1 of the
また、接合側コイルエンド11aを、円環形状のワニス12aで一体的に固定しているので、接合側コイルエンド11aに外力や振動が作用しても、接合側コイルエンド11aのセグメント導体13の変形を抑制することができる。
Further, since the joint
さらに、セグメント導体13の交差部101(接合部)のみをワニス12によって封止しているので、セグメント導体13のステータコア10の端面とワニス12との間は露出している(ワニス12によって封止されていない)。このため、この部分によって接合側コイルエンド11aを冷却することができ、冷却性能を確保することができる。
Further, since only the intersection 101 (joint portion) of the
なお、上述の実施形態では、図4(B)に示すセグメント導体13の交差部101を接合するステータコイル11について説明したが、本発明は、図4(A)に示すセグメント導体13の立ち上がり部100を接合するステータコイルにも適用することが可能である。
In the above-described embodiment, the
1 ステータ、10 ステータコア、11 ステータコイル、11a 接合側コイルエンド、11b 反接合側コイルエンド、12,12a,12b ワニス、12a1 表面、13 セグメント導体、20 受け皿、21 ワニス供給装置、100 立ち上がり部、101 交差部。
1 stator, 10 stator core, 11 stator coil, 11a joint side coil end, 11b anti-joint side coil end, 12, 12a, 12b varnish, 12a1 surface, 13 segment conductor, 20 saucer, 21 varnish supply device, 100 rising part, 101 Crossing.
Claims (1)
前記ステータコイルの接合側コイルエンドが鉛直方向の下方に位置するように、前記ステータコアを配置する工程と、
前記接合側コイルエンドの前記接合部を液状の絶縁樹脂が貯留された円環状の貯留槽に浸漬する工程と、
前記接合部を浸漬した絶縁樹脂を硬化する工程と、
液状の絶縁樹脂を前記ステータコイルの上方から前記スロットに滴下して、前記接合部を覆うように、硬化した絶縁樹脂の表面に堆積させる工程と、
堆積した絶縁樹脂を硬化する工程と、
を有することを特徴とする回転電機のステータの製造方法。 The segment conductor includes an annular stator core having a plurality of slots in the circumferential direction and a stator coil in which the legs of a U-shaped segment conductor inserted into the slots are joined to each other and wound around the stator core. It is a method of manufacturing a stator of a rotary electric machine whose joint is covered with an insulating resin.
The step of arranging the stator core so that the joint side coil end of the stator coil is located below in the vertical direction, and
A step of immersing the joint portion of the joint side coil end in an annular storage tank in which a liquid insulating resin is stored, and
The step of curing the insulating resin in which the joint is immersed and
A step of dropping a liquid insulating resin from above the stator coil into the slot and depositing it on the surface of the cured insulating resin so as to cover the joint.
The process of curing the deposited insulating resin and
A method for manufacturing a stator of a rotary electric machine, which comprises.
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