WO2008096644A1

WO2008096644A1 - 固定子の加熱方法、及び加熱装置

Info

Publication number: WO2008096644A1
Application number: PCT/JP2008/051331
Authority: WO
Inventors: Satoshi Koide; Hideaki Kimura; Masahiko Sakao
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2008-08-14
Also published as: JP2008193875A; KR101044166B1; EP2110932A1; CN101627526B; EP2110932A4; CN101627526A; US20100320194A1; US8344298B2; JP4706643B2; KR20090105953A; EP2110932B1

Abstract

固定子１０のコイルエンド１２ａ部の一方近傍に第１誘導コイル３２が、他方近傍に第２誘導コイル３３が配置され、第１誘導コイル３２及び第２誘導コイル３３に通電することで、コイルエンド１２ａ部の樹脂モールド工程の前加熱として、誘導加熱する固定子１０の加熱方法において、第１誘導コイル３２を移動させる第１移動ユニット３８ａと第２誘導コイル３３を移動させる第２移動ユニット３８ｂとを備え、第１移動ユニット３８ａによって第１誘導コイル３２を移動し、第２移動ユニット３８ｂによって第２誘導コイル３３を移動し、固定子１０を誘電加熱する。

Description

固定子の加熱方法、及び加熱装置

技術分野

本発明は、モータの固定子に備えるコイルエンド部や固定子コアを、予備加熱ゃァニール処理等を行うために均一明に加熱する技術に関する。

細

背景技術

モータに使われる固定子は、固定子コアに電線コイルが卷回された状態で、電線コィル間にワニスを含浸させて加熱し、ワニスを硬化させるワニス含浸法や、型を用いて固定子のコイルエンド部に樹脂を射出成形し、電線コイル間に絶縁榭脂を充填形成する樹脂モールド法が用いられ、コイルエンド部が絶縁、保護されている。

電線コイルにワニスを含浸させる方法には、固定子を回転させながらワニスを滴下含浸させる方法と、電線コイルの下部をワニス槽に漬けてワニスを毛細管現象により含浸させる浸積方法が知られている。

何れの場合にも、固定子のコイルェンド部に露出している電線コイルの水分除去及び巻線ストレス緩和（ァニール処理）を行う予備乾燥工程、及びワニスを硬化させるための電線コイルを加熱する固定子加熱工程を成型工程前後に必要とする。

固定子のコイルェンド部を榭脂モールドする場合においても、固定子の前の予備加熱を必要とする。

榭脂モールドに使用される樹脂は、一般的に熱硬化性のタイプが使用されるため、金型に固定子を入れてインサート射出成形するときに、予め固定子が加熱されていないと榭脂を硬化させるのに時間がかかるためである。熱可塑性のタイプの樹脂を使用する場合でも、固定子が加熱されていないと、樹脂成形の際に流動性が著しく悪化し、未充填等の不具合を起こす可能性がある。

このような理由により、コイルェンド部を樹脂モールドする場合においても、固定子が予め一定温度範囲に均一に予備加熱されている必要がある。なお、樹脂モールドに使用される樹脂は、例えば不飽和ポリエステル系、エポキシ系、 P P S系、 L C P系等の樹脂が挙げられる。

固定子は、固定子コアと固定子コアに装着された電線コイルとから構成される。なお近年では、電線コイルの代わりに薄板積層コイルや、エッジワイズ曲げコィルなどを用いる場合もある。

このような固定子は、先述の予備加熱する工程では均一に加熱されることを理想とする。そして、このような固定子の予備加熱については多くの文献が存在する。

例えば、特開昭 6 0 - 8 2 0 5 0号公報には、加熱コイルを用いた誘導加熱、及び赤外線の照射により固定子を予備加熱する方法が示されている。

ただし、特開昭 6 0 - 8 2 0 5 0号公報に記載されるような中空の加熱コイル内部に固定子を挿入して加熱する方式を採用する場合、加熱コイルから生じる磁束の多くがコアの外周部端部に作用してしまうとレ、う問題がある。これは固定子コァが珪素鋼板の積層体によつて構成されていることが多く、通常銅で形成されるコイルよりも熱伝導率が低いこと等に起因する。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

そこで、出願人は固定子の両端に備えられるコイルェンド部付近にそれぞれ高周波誘導加熱用コイルを配置することで、コイルェンド部に多くの高周波磁束が通過するようにでき、コア外周端部の局部加熱が防止されて、固定子の均一加熱が可能となる技術を検討した。

しかしながら、当該出願人が検討した技術では、固定子を効率よく加熱するという課題に対しては十分に解決していないと考えられる。

( 1 ) 出願人が検討した技術においては、誘導加熱用コイルと遮蔽板を用いて、加熱量をコントロールしている。

誘導加熱により固定子を温める場合、前述したように固定子コアの方が導体コィルよりも加熱され易い。そして、透過した磁束が物質内で電流を発生させることで発熱するため、磁束の透過量が発熱に大きく影響する。発生している磁束密度は誘導加熱用コイルからの距離に反比例して少なくなるため、誘導加熱用コィルを数 mm程度動かしただけで、加熱の状態が変わってしまう。

このため、固定子コアが加熱しすぎないように、磁束の一部を遮蔽板によって制限することで、固定子コアと導体コイルとの温度差を少なくしている。

しかし、磁束を遮蔽することで誘導加熱用コイルのエネルギーをロスすることになり、若干効率を犠牲にすることになる。誘導加熱は、効率の良い加熱方法とされている力誘導加熱用コイルに大きな電力を流すと、冷却のために誘導加熱用コイル内に流している冷却水の冷却能力を高める必要がある。よって、発生した磁束を無駄なく固定子の加熱に変換することが望ましい。

( 2 ) さらに、出願人が検討した技術のように、遮熱板を用いただけでは十分に固定子コアとコイルェンドの温度差は十分に縮められない。

誘導加熱はその性質上、誘導加熱用コイルに近い場所ほど加熱されやすい。したがって、例えば固定子コアの表面と内部では表面の方が加熱されやすく、均一な温度にするためには熱伝達に頼る必要がある。そこで、実際の工程では誘導加熱による予備加熱の後に、均熱処理時間を設けている。

予備加熱された固定子に温度ムラがあると、その後のワニス塗布工程や榭脂モールドエ程において不良を発生しやすくなる等の弊害があるため通常は均熱処理を行い、具体的には熱伝達によって温度差が無くなるまで固定子を放置する。固定子コアとコイルェンドとの温度差が大きいと、必然的に固定子コアとコイルエンドの温度が同等になるまでの時間が長く必要となり、サイクルタイムが長くなってしまう。

よって、極力予備加熱工程において固定子コアとコイルェンドの温度差を小さくし、固定子の温度ムラを少なくすることが望ましい。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、誘導加熱を用いて固定子コアとコイルェンドの温度差が小さくなる効率の良い固定子の加熱方法、及び加熱装置を提供することを目的とする。問題を解決するための手段

前記目的を達成するために、本発明による固定子の加熱方法は以下のような特徴を有する。

( 1 )銅板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着されて固定子が形成され、前記固定子のコイルェンド部の一方近傍に第 1誘導コイルが配置され、他方近傍に第 2誘導コイルが配置され、前記第 1誘導コイル及び前記第 2誘導コイルに通電することで、前記コイルェンド部の樹脂モールドエ程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、前記固定子を誘導加熱する固定子の加熱方法において、前記第 1誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第 1コイル移動手段と、前記第 2誘導コィルを前記固定子の軸方向に移動させる第 2コィル移動手段と、を備え、前記第 1コイル移動手段によって、前記第 1誘導コイルを移動し、前記第 2コイル移動手段によって、前記第 2誘導コイルを移動し、前記第 1 誘導コイル及び前記第 2誘導コイルに通電することで、前記固定子を誘電加熱することを特徴とする。

( 2 ) ( 1 ) に記載の固定子の加熱方法において、前記固定子の前記コイルェンド部及び前記固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、前記温度測定手段によつて測定した前記コイルェンド部と前記固定子コアとの温度差に基づいて、前記第 1コイル移動手段によって、前記第 1誘導コイルを移動させ、前記第 2コイル移動手段によって、前記第 2誘導コイルを移動させることを特徴とする。

( 3 ) ( 2 ) に記載の固定子の加熱方法において、前記温度差が設定値よりも大きい場合に、前記第 1コイル移動手段、及び前記第 2コイル移動手段によって、前記固定子コアから前記第 1誘導コィル及び前記第 2誘導コイルを離間させることで、前記固定子の温度を調節することを特徴とする。

( 4 ) ( 2 ) に記載の固定子の加熱方法において、前記温度差が設定値よりも小さい場合に、前記第 1 コイル移動手段、及び前記第 2コイル移動手段によって、前記固定子コァに前記第 1誘導コィル及び前記第 2誘導コイルを近接させることで、前記固定子の温度を調節することを特徴とする。

( 5 ) ( 1 ) に記載の固定子の加熱方法において、前記第 1コイル移動手段及び前記第 2コイル移動手段を制御する制御手段を備え、前記制御手段が所定時間経過後に、前記第 1コイル移動手段によって、前記第 1誘導コイルを移動させ、前記第 2コィル移動手段によって、前記第 2誘導コィルを移動させることを特徴とする。

また、前記目的を達成するために、本発明による固定子の加熱装置は以下のような特徴を有する。

( 6 )鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着された固定子の、コイルエンド部の一方近傍に配置される第 1誘導コイルと、他方近傍に配置される第 2誘導コイルと、を備え、前記第 1誘導コイル及び前記第 2誘導コイルに通電することで、前記コイルェンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、前記固定子を誘導加熱する固定子の加熱装置において、前記第 1誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第 1コイル移動手段と、前記第 2誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第 2コイル移動手段と、前記第 1コイル移動手段及び前記第 2コイル移動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

( 7 ) ( 6 ) に記載の固定子の加熱装置において、前記固定子の前記コイルェンド部及び前記固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、前記温度測定手段によって測定した前記コイルエンド部と前記固定子コア部との温度差に基づいて、前記制御手段が、前記第 1コイル移動手段によって、前記第 1誘導コイルを移動させ、前記第 2コイル移動手段によって、前記第 2誘導コイルを移動させることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明による固定子の加熱方法により、以下のような作用、効果が得られる。

まず、（1 ) に記載される発明は、鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが.装着されて固定子が形成され、固定子のコイルェンド部の一方近傍に第 1誘導コイルが配置され、他方近傍に第 2誘導コイルが配置され、第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルに通電することで、コイルェンド部の樹脂モールドエ程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、固定子を誘導加熱する固定子の加熱方法において、第 1誘導コイルを固定子の軸方向に移動させる第 1コイル移動手段と、第 2誘導コイルを固定子の軸方向に移動させる第 2コイル移動手段とを備え、第 1コイル移動手段によって、第 1誘導コイルを移動し、第 2コイル移動手段によって、第 2誘導コイルを移動し、第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルに通電することで、固定子を誘電加熱することを特徵とするので、以下の作用、効果が得られる。

前述したように、固定子コアに比べて導体コイルの加熱速度は遅い。よって、通常固定子コアの方が早く限界温度に達してしまう。これは固定子コアと導体コィルの材料の抵抗値や形状の違いによるもので、理想的には固定子コアと導体コィルそれぞれに、必要なだけの磁束を通過させて、例えば固定子コアへの透過磁束量に比べ、導体コイルへの透過磁束量を昇温速度が同じになるような比率で供給することが望ましい。一方で、第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルの形状を変更して磁束の量を最適化することは難しい。

そこで、第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを移動させ固定子コアからの距離を変化させることで、加熱時間内における固定子コアと導体コイルへの磁束の透過量の総量が理想的な比率になるように調節することが可能となり、加熱効率を上げて、固定子コアと導体コイルとの温度差を減少させ、固定子に発生する温度ムラを小さくすることを可能とする。

温度ムラが小さくなれば、その後に固定子の温度を均一化させるために熱風炉に入れておく時間を短縮することが可能となる。

また、（2 ) に記載の発明は、（1 ) に記載の固定子の加熱方法において、固定子のコイルェンド部及び固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、温度測定手段によって測定したコイルエンド部と固定子コアとの温度差に基づいて、第 1 コイル移動手段によって、第 1誘導コイルを移動させ、第 2コイル移動手段によって、第 2誘導コイルを移動させることを特徴とするので、温度を監視しながら第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルの位置を調整することが可能となり、より効果的な誘導加熱を可能とする。

加熱されやすい固定子コアの温度と、加熱されにくい導体コイルの温度は、誘導加熱することで温度差が生じ、周りに固定子コアのないコイルェンド部分と、固定子コアとで特に差が出やすい。例えばこのような温度差の生じやすい部分を温度測定手段によって測定して比較し、温度差が大きいと判断した場合に、第 1 誘導コイルと第 2誘導コイルを移動させて、よりコイルエンドが加熱されやすく、固定子コアが加熱されにくい位置に移動することで、固定子コアとコイルェンドの温度差を効率よく小さくすることができる。

また、（3 ) に記載の発明は、（2 ) に記載の固定子の加熱方法において、温度差が設定値よりも大きい場合に、第 1コイル移動手段、及び第 2コイル移動手段によって、固定子コアから第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを離間させることで、固定子の温度を調節することを特徴とするので、温度差が大きい場合には固定子コアから離れることでコイルェンドを集中的に加熱し、温度差を縮めることができる。

加熱開始時には固定子コア及びコイルェンドを共に加熱できるような位置に第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを配置した場合、固定子コアの方が早く昇温して限界温度に達してしまい、一方、コイルエンドは十分加熱しきれないことが考えられるため、固定子コアとコイルェンドの温度差が一定値以上になった場合に、第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを固定子コアから離間させて、コイルェンドを集中的に加熱することで、固定子を効率的に加熱することが可能である。また、（4 ) に記載の発明は、（2 ) に記載の固定子の加熱方法において、温度差が設定値よりも小さい場合に、第 1コイル移動手段、及び第 2コイル移動手段によって、固定子コアに第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを近接させることで、固定子の温度を調節することを特徴とするので、一定温度差以下になった場合には固定子コアと第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを近接させ、固定子コアを通過する磁束を増やすことで、固定子コアの加熱速度を上げることが出来る。この（4 ) に記載の固定子の加熱方法では、（3 ) に記載の固定子の加熱方法とは逆に、加熱開始時にはコイルェンドを集中的に加熱できる位置に第 1誘導コィル及び第 2誘導コイルを配置する。この場合、コイルエンドが集中的に加熱されるため、固定子コアの昇温速度は鈍くなる。固定子コアの加熱速度に比べてコィルの加熱速度は遅いため、そのままの位置で加熱したのでは効率が良くない。よって、温度差をトリガ一に第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを固定子コアに近づけてやることで、固定子コアの加熱速度を上げ、固定子を効率的に加熱することが可能となる。

また、（5 ) に記載の発明は、（1 ) に記載の固定子の加熱方法において、第 1コイル移動手段及び第 2コイル移動手段を制御する制御手段を備え、制御手段が所定時間経過後に、第 1コィル移動手段によって、第 1誘導コィルを移動させ、第 2コイル移動手段によって、第 2誘導コイルを移動させることを特徴とするので、（2 ) 乃至（4 ) に記載の発明のように温度測定手段を必要とせず、第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを移動させることができ、効果的な固定子の加熱が可能となる。

固定子を量産する場合に、同じ大きさの固定子の加熱状況は同じように起こると考えられる。したがって、予め昇温状況のデータを採っておき、データを基に時間を設定し、制御手段が誘導加熱開始後所定時間経過した段階で、第 1コイル移動手段及び第 2コィル移動手段によって、第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルを移動させることで、（3 ) 及び（4 ) と同等の効果が得られ、固定子コアとコィルェンドの温度差を小さくすることが可能となり、効率的な固定子の加熱を安価に実現できる。

( 6 ) に記載の発明は、鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着された固定子の、コイルエンド部の一方近傍に配置される第 1誘導コイルと、他方近傍に配置される第 2誘導コイルと、を備え、第 1誘導コイル及び第 2 誘導コイルに通電することで、コイルェンド部の樹脂モールドエ程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、固定子を誘導加熱する固定子の加熱装置において、第 1誘導コイルを固定子の軸方向に移動させる第 1コイル移動手段と、第 2誘導コイルを固定子の軸方向に移動させる第 2コイル移動手段と、第 1コイル移動手段及び第 2コィル移動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とするので、最適加熱できる位置に第 1誘導コイル又は第 2誘導コイルの位置を移動させ、効率的に加熱することができるので、固定子に発生する温度ムラを小さくすることが出来る。

温度ムラが小さくなれば、その後に固定子の温度を均一化させるために熱風炉に入れておく時間を短縮することが可能となるので、効率的に固定子の温度を均一化させることが可能となる。

また（7 ) に記載の発明は、（6 ) に記載の固定子の加熱装置において、固定子のコイルェンド部及び固定子コア部の温度を測定する温度測定手段を備え、温度測定手段によつて測定したコィルェンド部と固定子コアとの温度差に基づいて、制御手段が、第 1コイル移動手段によって、第 1誘導コイルを移動させ、第 2コイル移動手段によって、第 2誘導コイルを移動させることを特徴とするので、固定子の温度ムラを極力小さくすることが可能となる。図面の簡単な説明

第 1図は、本実施例の、加熱装置の概略図を示している。

第 2図は、本実施例の、第 1図の固定子の周辺を拡大して表した断面図を示している。

第 3図は、本実施例の、製造工程の一部を模式的に表した図を示している。第 4図は、本実施例の、第 1誘導コイル及び第 2誘導コイルの位置を制御するフローの一例を示している。

第 5図は、本実施例の、コア温度とコイル温度の径時変化を表すグラフを示している。発明を実施するための最良の形態

次に、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。まず、本実施例の加熱方法及び加熱装置の構成について概略を簡単に説明する。第 1図に、本実施例の加熱装置 3 0の概略図を示す。また、第 2図には第 1図の固定子 1 0の周辺を拡大した断面図を示す。

加熱装置 3 0は、電源装置 3 1と第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3 と測温システム 3 4を備えている。

電源装置 3 1は交流電源を発生し、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3に電源供給を行う。第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3は、直径十 m m程度の中空パイプが円形に卷かれて形成されている。中空パイプは銅等の導電性の良い材質が用いられており、内部には図示しないチラ一から供給される冷却水が循環する。

第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3は、それぞれ固定子 1 0の軸方向に移動可能に構成されている。第 1誘導コイル 3 2を移動するための第 1移動ュニット 3 8 aと、第 2誘導コイル 3 3を移動するための第 2移動ュニット 3 8 b は、位置調節装置 3 8に備えられ、第 1移動ュニット 3 8 a及び第 2移動ュニット 3 8 bはそれぞれ独立に固定子 1 0の軸方向に移動可能である。

位置調節装置 3 8を制御する制御ュニット 3 5は、接続される測温システム 3 4のデータに基づいて第 1移動ュ-ット 3 8 a及び第 2移動ュニット 3 8 bを駆動させることが可能である。これらの動力源は、例えば流体を利用したシリンダを用いた昇降機構でも良いし、モータを用いて昇降させる機構であっても良い。ただし、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3と絶縁されてこれらを保持している必要があるので、例えばアルミナなどの絶縁性のセラミックス等を用いて保持されている。

固定子 1 0は、第 2図に示されるように固定子コア 1 1とコイル 1 2からなる。固定子コア 1 1は鋼板が積層されて円筒形状に構成されており、コイル 1 2はィンシユレータ 1 3に導線 1 4が卷回されて構成される。なお、説明の都合上、円筒形状に構成された固定子コア 1 1のコア端面 1 1 aから外側をコイルエンド 1 2 aと呼ぶことにする。

固定子コア 1 1及びコィル 1 2には、コア測温体 3 6とコィル測温体 3 7で温度を測定可能に測温システム 3 4に接続されている。なお、コア測温体 3 6及びコイル測温体 3 7は非接触の温度計測装置であっても良い。非接触の温度計測装置は、例えば赤外放射温度計や非接触感知式の熱電対などが考えられる。なお、固定子コア 1 1及びコイル 1 2の温度測定点は複数あっても構わない。

本実施例では、固定子コア 1 1の端部にコア測温体 3 6を接触させ、コイル 1 2のコイルェンド 1 2 aにコイル測温体 3 7を接触させて温度を計測している。これは、固定子コア 1 1の端部は温度が高くなりやすく、コイルエンド 1 2 aは温度が上がりにくいめである。つまり、コア測温体 3 6とコイル測温体 3 7で温度差が生じやすいポイントを選んでいる。ただし、外乱を受けにくいポイントであることが望ましいので、適宜変更は可能である。

測温システム 3 4は、コァ測温体 3 6とコィル測温体 3 7の温度を測定し、温度差を算出することが可能である。ただし、単純に測温システム 3 4で計測したデータを制御ュニット 3 5に渡し、制御ュニット 3 5で温度差を算出するようにしても良い。

第 3図に、製造工程の一部を模式的に表した図を示す。

固定子 1 0の製造工程では、予め固定子 1 0を組み付けた後、加熱装置 3 0で固定子 1 0の予備加熱を行い、その後に熱風炉 5 0で均熱化を行い、均熱化を終えた固定子 1 0を樹脂モールドする樹脂モールド装置 6 0で、固定子 1 0のコィルェンド 1 2 aを樹脂モールドする。

搬送装置 4 0はトロリ等のより構成される横行装置 4 1にチャック 4 3とチャック 4 3を昇降する昇降装置 4 2が備えられている。横行装置 4 1は上部に設けられた梁 4 5を移動可能である。なお、作業工程が離れていれば搬送装置 4 0 にベルトコンベアなどを組み合わせても構わないし、工業用ロボットにハンドリングさせても良い。

熱風炉 5 0は所定温度の熱風を固定子 1 0に吹き付けることにより、加熱装置 3 0で加熱された固定子 1 0の温度ムラを均熱化することができる。

樹脂モールド装置 6 0では、上型 6 1と下型 6 2で固定子 1 0を挟み込み、上型 6 1及び下型 6 2には図示しない射出成形機が接続されて、コイルエンド 1 2 aを榭脂モールドして絶縁する。

この榭脂モールド装置 6 0は、ワニス塗布装置に置き換えることも可能である。このような工程を経て、固定子 1 0は形成される。

本実施例は上述したような構成になっているので、以下に説明するような作用を示す。

固定子 1 0は、加熱装置 3 0の前工程までに固定子コア 1 1にコイル 1 2が組み付けられ、接続端子等も接合されており、搬送装置 4 0によって加熱装置 3 0 に搬送され、所定の位置にセットされる。

固定子 1 0は、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3力 S、固定子 1 0のコイルェンド 1 2 aの中心辺りに位置するように配置される。

加熱装置 3 0では、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3に接続された電源から交流を通電して加熱を開始する。固定子 1 0は、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3に交流電流が通電されることで、近接するコイルエンド 1 2 aや固定子コア 1 1を磁束が通過して渦電流が発生し、固定子 1 0の内部の抵抗によって発熱させる。

第 4図に、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3の位置を制御するフロ一の一例を示す。

加熱装置 3 0に固定子 1 0をセットした後、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3に電源装置 3 1からの通電を開始する。

S 1で、固定子 1 0の温度である固定子コア温度 T 1を計測する。そして S 2 に移行する。

S 2で、コイル 1 2の温度である導線温度 T 2を計測する。そして S 3に移行する。

S 3で、固定子コア温度 T 1と導線温度 T 2の温度が設定限界温度を超えているかどうかを確認する。設定限界温度は、固定子 1 0に用いている例えばインシュレータ 1 3ゃコィノレ 1 2の導線 1 4を被覆しているエナメル等が焼損する等、固定子 1 0をモータに使用する際にモータの寿命を著しく縮めない程度に設定されている。固定子コア温度 T 1又は導線温度 T 2が設定限界温度以上であれば ( S 3 : Y e s ) 、通電を終了し誘導加熱を終了する。設定限界温度を越えていなければ（S 3 ： N o ) 、 S 4に移行する。

S 4で、温度差 d Tを算出する。 d Tは固定子コア温度 T 1と導線温度 T 2の温度差を示している。そして S 5に移行する。

S 5で、温度差 d Tが規定温度差以下かどうかをチェックする。温度差 d丁が規定温度差以下であれば（S 5 ： Y e s ) 、 S 1に移行する。温度差 d Tが規定温度差よりも高ければ（S 5 ： N o ) 、 S 6に移行する。

S 6で、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を移動させる。そして、 S 1に移行する。第 1図及び第 2図に示すように、最初に第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を実線で示す位置に配置し、移動後は破線で示す位置に移動させる。したがって、移動量は数 mm程度となる。

なお、このフローは単純に記載しているが、例えば d Tの算出間隔が短くならないようにタイマーを入れる等適宜変更することを妨げない。コア測温体 3 6及びコイル測温体 3 7がオーバーシユートをして、正確に温度変化に追従しないことも考えられるためである。

第 1誘導コイル 3 2と第 2誘導コイル 3 3は、第 4図に示すような手順によつて固定子 1 0の固定子コア 1 1とコイル 1 2のコイルエンド 1 2 aの温度変化を確認しながら、その位置が調整される。

なお、このような位置調整は、固定子 1 0の加熱時間が数十秒程度と短いため、 1 〜 2回行うことが適当だと考えられる。もちろん、誘導加熱時間を長く採る、更に効率の良い温度上昇を期待する等の事情があれば、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3の位置調整の回数を更に増やすことを妨げない。

加熱装置 3 0で、所定時間加熱した後、搬送装置 4 0で固定子 1 0を熱風炉 5 0に移動する。熱風炉 5 0内では、固定子 1 0に対して熱風を数分間吹き付けながら均熱化を図る。目標設定温度に対して若干高めの熱風を吹き付けて安置することで、温度のバラツキは熱伝導によって均一化されていく。

均熱化した固定子 1 0は、樹脂モールド装置 6 0の所定の位置に設置され、上型 6 1と下型 6 2で固定子 1 0を挟むようにして樹脂成形を行う。固定子 1 0のコイルエンド 1 2 aを樹脂モールドする際に、固定子 1 0が一定の温度に均熱化されていることで、榭脂が温度を奪われて途中で凝固してしまったり、成形不良を起こしてしまったりといった不良を減らすことが可能になる。

本実施例は上述したような構成、作用を有するので、以下に説明するような効果を奏する。

第 5図にコア温度とコィル温度の経時変化を表すグラフを示す。

縦軸は温度を示し、横軸は経過時間を示している。

実線で示すコア温度 T 1 aの変化及びコイル温度 T 2 aの変化は本実施例の第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を移動させた結果を示している。また、破線で示すコア温度 T 1 bの変化及びコイル温度 T 2 bの変化は第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を移動させなかった場合の結果を示している。

加熱時間 t 1は、第 3図に示す加熱装置 3 0で第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を用いて加熱している時間であり、均熱時間 t 2は熱風炉 5 0で固定子 1 0に熱風を当てながら均熱処理を行った時間を示している。

固定子 1 0の発熱は、磁束の通過密度によって左右され、第 1誘導コイル 3 2 及び第 2誘導コイル 3 3からの距離が近く、通過する磁束の多い方が加熱されやすい。

しかし、課題にも記載した通り固定子コア 1 1に比べてコイル 1 2の方が材質の導電性の違いから発熱しづらい。固定子コア 1 1は鋼板を積層して構成されているのに比べ、コイル 1 2は導線 1 4が卷回されて構成されている。導線 1 4は、一般的には銅やアルミニゥムなど抵抗の低レ、材質が用レ、られるため、抵抗発熱しづらい。また、固定子コア 1 1とコイル 1 2の形状の差によっても通過する磁束の数が異なり、発熱しづらい要因となっている。

コア温度 T l aはコア温度 T l bと比べ、初期の温度上昇は同じであるが、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3が移動した経過時間 t 3からコア温度 T l aの温度上昇は緩やかになっている。これは、前述した固定子コア 1 1への透過磁束量が減ったことに起因するものである。そして、コア温度 T l bに比べてコア温度 T l aの加熱時間 t 1経過後の温度は低くなっている。

一方、コイル温度 T 2 aはコイル温度 T 2 bと比べ、初期の温度上昇は同じである力第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3が移動した経過時間 t 3から温度上昇は急になっている。これは、前述したコイルエンド 1 2 aへの透過磁束量が増えたことに起因するものである。

そして、コイル温度 T 2 bに比べてコイル温度 T 2 aの加熱時間 t 1経過後の温度は高くなつている。

第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を移動させることにより、第 5図に示したように、加熱時間 t 1経過後の固定子コア 1 1の温度を低く、コイルェンド 1 2 aの温度を高くすることが出来る。したがって、均熱時間 t 2経過後の固定子コア 1 1とコイルエンド 1 2 aの温度差である第 1温度差 d T 1は、移動させなかった場合の第 2温度差 d T 2よりも小さくなる。

したがって、均熱時間 t 2をより短く設定することが出来るので、固定子製造工程における全体的なサイクルタイムの短縮に繋がる。

本実施例において、出願人は第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を移動させた場合、移動させない場合よりも均熱時間 t 2を 1割程度短縮できることを確認している。

固定子 1 0の製造工程におけるサイクルタイムの短縮は、生産工程当たりの生産量を増やすことができ、リードタイムを減らすことが出来るのでコストダウンにも繋がる。

このような簡易な方法で、コストダウンに貢献できるのでコストメリットは高い。また、同じ生産ラインに違う品種の固定子 1 0を流す場合にも、対応しうるなどのメリットも考えられる。

さらに、測温システム 3 4によって温度で管理するため、固定子 1 0の製造時の寸法公差によるバラツキなどを吸収しうる。固定子 1 0の固定子コア 1 1は鋼板を積層する方法で形成しているし、コイル 1 2についても導線 1 4を巻回する方法で形成しており、寸法公差によるバラツキは若干生じる。一方で、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3の位置は数 m m変わっただけでも固定子 1 0の加熱状態が変化すること力ゝら、製品の寸法公差によっても若干は加熱状態が変化するものと考えられるが、温度で管理しているのでこのような寸法公差があつたとしても精度良く追従できると考えられる。

また、このような効果が得られる本発明の加熱装置は、量産時に均熱時間 t 2 を最も短縮できる位置を模索するための試験機的な使用も可能である。

また、量産ラインに使用する場合には、測温システム 3 4を用いて温度管理せずとも、事前に固定子 1 0の温度が最適となる経過時間 t 3のデータを得て、制御ュニット 3 5に経過時間 t 3を記憶させ、誘導加熱開始後、経過時間 t 3が経過した後、第 1移動ュニット 3 8 a及び第 2移動ュニット 3 8 bによって、第 1 誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を移動させても良い。

固定子 1 0を誘導加熱する場合、各部分の大きさが変わらず、同じ加熱装置 3 0を使用するのであれば、加熱条件は大きくは変わらないものと考えられる。前述したように温度管理する場合における寸法公差への追従性というメリットは失われるが、固定子 1 0をコア測温体 3 6及びコイル測温体 3 7で計測して、測温システム 3 4で温度差を算出するといつた制御をする必要がなくなるため、装置の簡易化を図りコストダウンをすることが可能である。

さらに、測温システム 3 4、コア測温体 3 6、及びコイル測温体 3 7を用いた加熱装置 3 0に、経過時間 t 3で制御する方法を組み合わせても良い。

以上に説明したように、本実施例に示した固定子の加熱方法及び加熱装置では以下に示すような、構成、作用、効果が得られる。

( 1 )鋼板が積層されて形成された固定子コア 1 1にコイル 1 2が装着されて固定子 1 0が形成され、固定子 1 0のコイルェンド 1 2 a部の一方近傍に第 1誘導コイル 3 2が配置され、他方近傍に第 2誘導コイル 3 3が配置され、第 1誘導コィル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3に通電することで、コイルエンド 1 2 a部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、固定子 1 0を誘導加熱する固定子 1 0の加熱方法において、第 1誘導コイル 3 2を固定子 1 0の軸方向に移動させる第 1移動ュニット 3 8 aと、第 2誘導コイル 3 3を固定子 1 0の軸方向に移動させる第 2移動ュニット 3 8 bと、を備え、第 1移動ュニット 3 8 aによって、第 1誘導コイル 3 2を移動し、第 2移動ユニット 3 8 bによって、第 2誘導コイル 3 3を移動し、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3に通電することで、固定子 1 0を誘電加熱することを特徴とするので、最適加熱できる位置に第 1誘導コイル 3 2又は第 2誘導コイル 3 3を移動させ、固定子 1 0に発生する温度ムラを小さくすることが出来る。

温度ムラが小さくなれば、その後に固定子 1 0の温度を均一化させるために熱風炉に入れておく時間を短縮することが可能であるので、効率的に固定子 1 0の温度を均一化させることが可能となる。

( 2 ) ( 1 ) に記載の固定子 1 0の加熱方法において、固定子 1 0のコイルェンド 1 2 a部及び固定子コア 1 1の温度を測定する測温システム 3 4を備え、測温システム 3 4によって測定したコイルエンド 1 2 a部と固定子コア 1 1との温度差 d Tに基づいて、第 1移動ュニット 3 8 aによって、第 1誘導コイル 3 2を移動させ、第 2移動ュニット 3 8 bによって、第 2誘導コイル 3 3を移動させることを特徴とするので、温度を監視しながら第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コィル 3 3の位置を調整することが可能となり、より効果的な誘導加熱を可能とする。

( 3 ) ( 2 ) に記載の固定子 1 0の加熱方法において、温度差 d Tが設定値よりも大きい場合に、第 1移動ュニット 3 8 a、及び第 2移動ュニット 3 8 bによつて、固定子コア 1 1から第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を離間させることで、固定子 1 0の温度を調節することを特徴とするので、温度差 d Tが大きい場合には固定子コア 1 1から離れることでコイルェンド 1 2 aを集中的に加熱して温度差を縮めることができる。

( 4 )鋼板が積層されて形成された固定子コア 1 1にコイル 1 2が装着された固定子 1 0の、コイルェンド 1 2 a部の一方近傍に配置される第 1誘導コイル 3 2 と、他方近傍に配置される第 2誘導コイル 3 3と、を備え、第 1誘導コイル 3 2 及び第 2誘導コイル 3 3に通電することで、コイルエンド 1 2 a部の樹脂モールドエ程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、固定子 1 0を誘導加熱する固定子 1 0の加熱装置において、第 1誘導コイル 3 2を固定子 1 0の軸方向に移動させる第 1移動ュニット 3 8 aと、第 2誘導コイル 3 3を固定子 1 0の軸方向に移動させる第 2移動ュニット 3 8 bと、第 1移動ュニット 3 8 a及び第 2移動ュニット 3 8 bを制御する制御ュニット 3 5と、を有することを特徴とするので、最適加熱できる位置に第 1誘導コイル 3 2又は第 2誘導コイル 3 3の位置を移動させ、効率的に加熱することがで、固定子 1 0に発生する温度ムラを小さくすることが出来る。

温度ムラが小さくなれば、その後に固定子 1 0の温度を均一化させるために熱風炉に入れておく時間を短縮することが可能となるので、効率的に固定子 1 0の温度を均一化させることが可能となる。

( 5 ) ( 4 ) に記載の固定子 1 0の加熱装置において、固定子 1 0のコイルェンド 1 2 a部及び固定子コア 1 1の温度を測定する測温システム 3 4を備え、測温システム 3 4によって測定したコイルェンド 1 2 a部と固定子コア 1 1との温度差 d Tに基づいて、制御ュニット 3 5力 S、第 1移動ュニット 3 8 aによって、第 1誘導コイル 3 2を移動させ、第 2移動ュニット 3 8 bによって、第 2誘導コィル 3 3を移動させることを特徴とするので、固定子 1 0の温度ムラを極力小さくすることが可能となる。

以上において、実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。

例えば、本実施例では固定子 1 0のコイル 1. 2が導線 1 4を巻回して構成する旨記載しているが、コイル 1 2が薄板積層式のコイルであったり、エッジワイズ曲げコィルであつたりすることを妨げない。

また、本実施例では第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を、当初の位置から固定子 1 0の固定子コア 1 1から離間するように、第 5図に示したようなフローに従い移動させている。し力し、第 1誘導コイル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を固定子 1 0の固定子コア 1 1から離れた位置で最初に誘導加熱し、一定時間、あるいは所定の温度差を目安に固定子 1 0の固定子コア 1 1に第 1誘導コィル 3 2及び第 2誘導コイル 3 3を近づける方法も考えられる。このように固定子 1 0を最適な温度にするために、制御を変更することを妨げない。

また、本実施例と例えば前述した出願人が検討した技術を組み合わせて使用することも妨げない。符号の説明

1 0 固定子

1 1 固定子コア

1 1 a コア端面

1 2 3ィル '

1 2 a コィノレ工ンド

1 3 ィンシュレータ

1 4

3 0 加熱装置

3 1 電源装置

3 2 第 1誘導コイル

3 3 第 2誘導コイル

3 4 測温システム

3 5 制御ュニット

3 6 コア測温体

3 7 コイル測温体

3 8 位置調節装置

3 8 a 第 1移動ュニット

3 8 b 第 2移動ュニット

Claims

請求の範囲

1 .鋼板が積層されて形成された固定子コアに導体コィルが装着されて固定子が形成され、前記固定子のコイルェンド部の一方近傍に第 1誘導コイルが配置され、他方近傍に第 2誘導コィルが配置され、前記第 1誘導コィル及び前記第 2誘導コィルに通電することで、前記コイルェンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、前記固定子を誘導加熱する固定子の加熱方法において、

前記第 1誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第 1 コイル移動手段と、

前記第 2誘導コィルを前記固定子の軸方向に移動させる第 2コィル移動手段と、

を備え、

前記第 1 コイル移動手段によって、前記第 1誘導コイルを移動し、前記第 2コィル移動手段によって、前記第 2誘導コイルを移動し、前記第 1誘導コイル及び前記第 2誘導コイルに通電することで、前記固定子を誘電加熱することを特徴とする固定子の加熱方法。

2 . 請求項 1に記載の固定子の加熱方法において、

前記固定子の前記コイルェンド部及び前記固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、

前記温度測定手段によって測定した前記コイルェンド部と前記固定子コアとの温度差に基づいて、前記第 1 コイル移動手段によって、前記第 1誘導コイルを移動させ、前記第 2コイル移動手段によって、前記第 2誘導コイルを移動させることを特徴とする固定子の加熱方法。

3 . 請求項 2に記載の固定子の加熱方法において、前記温度差が設定値よりも大きい場合に、前記第 1 コイル移動手段、及び前記第 2コィル移動手段によつで、前記固定子コアから前記第 1誘導コィル及び前記第 2誘導コイルを離間させることで、前記固定子の温度を調節することを特徴とする固定子の加熱方法。

4 . 請求項 1に記載の固定子の加熱方法において、

前記第 1 コイル移動手段及び前記第 2コイル移動手段を制御する制御手段を備え、

前記制御手段が所定時間経過後に、前記第 1コイル移動手段によって、前記第 1誘導コイルを移動させ、前記第 2コイル移動手段によって、前記第 2誘導コィルを移動させることを特徴とする固定子の加熱方法。

5 .銅板が積層されて形成された固定子コアに導体コイルが装着された固定子の、コイルェンド部の一方近傍に配置される第 1誘導コイルと、他方近傍に配置される第 2誘導コイルと、を備え、前記第 1誘導コイル及び前記第 2誘導コイルに通電することで、前記コイルェンド部の樹脂モールド工程又はワニス塗布工程の前の予備加熱として、前記固定子を誘導加熱する固定子の加熱装置において、前記第 1誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第 1 コイル移動手段と、

前記第 2誘導コイルを前記固定子の軸方向に移動させる第 2コイル移動手段と、

前記第 1コィル移動手段及び前記第 2コィル移動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする固定子の加熱装置。

6 . 請求項 5に記載の固定子の加熱装置において、

前記固定子の前記コイルエンド部及び前記固定子コアの温度を測定する温度測定手段を備え、

前記温度測定手段によって測定した前記コイルェンド部と前記固定子コア部との温度差に基づいて、前記制御手段が、前記第 1 コイル移動手段によって、前記第 1誘導コイルを移動させ、前記第 2コイル移動手段によって、前記第 2誘導コイルを移動させることを特徴とする固定子の加熱装置。