技術 ステータコイルの渡り線の絶縁強化方法及び該絶縁強化方法を用いて製造されたステータ

0001

本発明は、電動機の集中巻ステータにおいて、ステータコイル間を渡り、ステータコイルを導電接続する渡り線の絶縁強化方法、及び該絶縁強化方法を用いて製造されたステータに関する。

0002

従来の１つとして、下記特許文献１に示されるように、樹脂成形品からなるインシュレータをステータコアに装着し、ステータコアの内歯に巻線を施す際に、渡り線をインシュレータのステータコアの端面から突出する部分に設けられた保持片に保持させる方法が知られている。

0003

一方、ステータコアのスロット内にスロット絶縁紙を挿入して、ステータコアの内歯に巻線を施した後、渡り線とコイルエンドとの間に相間絶縁紙を挿入し、糸で縛って渡り線を固定する方法も知られている。

0004

更に、下記特許文献２には、ステータコアに巻線されたステータコイルの外側に渡り線保持リングを配置して渡り線を保持させ、ステータコイル、渡り線保持リング、及び接続端子を、ステータヨーク上で一体にモールドしたモールドモータが開示されている。

0005

特許第４５５３４７７号公報
特許第３６０７９７７号公報

0006

特許文献１の方法では、樹脂成形品からなるインシュレータを用いるので、材料コストが高くなるという欠点があった。

0007

また、スロット絶縁紙と、相間絶縁紙とを用い、糸で縛って渡り線を固定する方法は、材料コストは低減できるものの、手間がかかって作業性が悪いという欠点があった。

0008

特許文献２の方法では、ステータコイル、渡り線保持リング、及び接続端子を、ステータヨーク上で一体にモールドするので、モールドする樹脂量が多くなり、材料コストが嵩むという欠点があった。

0009

したがって、本発明の目的は、材料コストを低減すると共に、製造作業性も良好なステータコイルの渡り線の固定方法及び該固定方法を用いて製造されたステータを提供することにある。

0010

上記目的を達成するため、本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法は、ステータコアの内歯に巻付けられたステータコイル間を渡って導電接続する渡り線を、他相のコイル及び他相の渡り線と絶縁強化する方法であって、前記渡り線を自立保持又は仮保持させた状態で、前記渡り線の少なくとも一部を囲むように、樹脂注入可能な空洞を有する型枠を装着する型枠装着工程と、前記型枠内の空洞に液状の樹脂を射出する射出成形工程とを備え、前記型枠内の空洞に射出された樹脂によって前記渡り線の少なくとも一部を被覆して、前記渡り線が、他相のコイル及び他相の渡り線と直接接触しないようにしたことを特徴とする。

0011

本発明によれば、渡り線を自立保持又は仮保持させた状態で、樹脂を射出して渡り線の少なくとも一部を被覆して、渡り線が、他相のコイル及び他相の渡り線と直接接触しないようにしたので、スロット内に挿入されるインシュレータとして、渡り線保持機能を備えた高価な樹脂成形品を用いることなく、比較的安価なスロット絶縁紙等を用いることができ、材料コストを低減することができる。また、渡り線を自立保持又は仮保持させた状態で、樹脂を射出して渡り線の少なくとも一部を被覆するようにしたので、相間絶縁紙を挿入し、糸で縛ったりする必要がなくなり、製造作業性も良好となる。

0012

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記型枠装着工程前に、前記渡り線が前記型枠の空洞の位置に適合するように、かつ、前記複数の渡り線が互いに接触することなく前記空洞内に配置されるように、前記渡り線を仮保持した状態で、前記型枠を装着することが好ましい。

0013

上記態様によれば、仮保持された渡り線が樹脂の中に正確に埋め込まれるので、良品率が向上する。また、複数の渡り線が互いに接触していない状態で、同じ樹脂に埋め込まれるので、複数の渡り線が樹脂を介して連結され、振動防止効果も得られる。

0014

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記渡り線は、前記ステータに装着された保持部材によって仮保持されることが好ましい。

0015

上記態様によれば、保持部材によって渡り線を正確に位置決めし、そのまま樹脂の中に埋設してインシュレータとなるので、良品率が向上する。

0016

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記渡り線は、可動アームの先端に取付けられたフックで引っ掛けられて仮保持されることが好ましい。

0017

上記態様によれば、フックによって仮保持した状態で型枠を装着するので、保持部材等が必要なくなり、材料費を増大させることなく、渡り線を樹脂の中に正確に埋め込むことが可能となる。

0018

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記渡り線の少なくとも一部を被覆する樹脂は、前記ステータコア及び／又は前記ステータコイルの少なくとも一部に接合されるように射出成形されることが好ましい。

0019

上記態様によれば、樹脂によって、渡り線を絶縁すると共に、ステータコア又はステータコイルに渡り線を固定することができるので、より信頼性を高めることができる。

0020

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記渡り線の少なくとも一部を被覆する樹脂は、前記ステータ上に配置された係止用の凹凸及び／又は貫通孔に入り込んで抜け止めとなるように射出成形されることが好ましい。

0021

上記態様によれば、樹脂が、ステータ上に配置された係止用の凹凸及び／又は貫通孔に入り込んで抜け止めされるので、渡り線を確実に固定することができる。

0022

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記渡り線の少なくとも一部を被覆する樹脂は、前記ステータコイルの隙間に入り込んで抜け止めとなるように射出成形されることが好ましい。

0023

上記態様によれば、樹脂が、ステータコイルの隙間に入り込んで抜け止めとなる、渡り線を確実に固定することができる。

0024

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記型枠は、前記ステータコイルの外周に装着される円筒形状の内側型枠と、該内側型枠の外側から組付けられる複数の外側型枠とからなり、前記内側型枠と前記外側型枠との間に前記渡り線を配置して、前記渡り線を前記型枠で囲むようにされることが好ましい。

0025

上記態様によれば、渡り線が配置された部分を主体にして樹脂を被覆することができるので、モールドする樹脂量を少なくして、材料コストを低減できる。

0026

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記外側型枠は、前記渡り線を部分的に覆うように、前記内側型枠の外周に沿って所定間隔をおいて複数に分かれて配置されていることが好ましい。

0027

上記態様によれば、渡り線を部分的に覆うように配置された型枠によって、渡り線を部分的に絶縁被覆するようにしたので、モールドする樹脂量を更に少なくして、材料コストを低減できる。

0028

本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法において、前記外側型枠は、前記内側型枠の外周を環状に囲むように、複数に分かれて配置されていることが好ましい。

0029

上記態様によれば、内側型枠と外側型枠とで渡り線を環状に囲む空間を作って樹脂を射出することにより、環状に連結された樹脂によって渡り線を被覆するので、渡り線をより強固に固定できる。

0030

本発明のステータは、上記ステータコイルの渡り線の絶縁強化方法によって、前記ステータコイルの渡り線の少なくとも一部が樹脂によって被覆され、他相のコイル及び他相の渡り線と直接接触しないようにされていることを特徴とする。

0031

本発明によれば、渡り線を自立保持又は仮保持させた状態で、樹脂を射出して渡り線の少なくとも一部を被覆して、渡り線が、他相のコイル及び他相の渡り線と直接接触しないようにしたので、スロット内に挿入されるインシュレータとして、渡り線保持機能を備えた高価な樹脂成形品を用いることなく、比較的安価なスロット絶縁紙等を用いることができ、材料コストを低減することができる。また、渡り線を自立保持又は仮保持させた状態で、樹脂を射出して渡り線の少なくとも一部を被覆するようにしたので、相間絶縁紙を挿入し、糸で縛ったりする必要がなくなり、製造作業性も良好となる。

0032

本発明に係るステータコイルの渡り線の絶縁強化方法の一実施形態において、ステータコイルの渡り線に型枠を装着する型枠装着工程の概要をあらわす斜視図である。
同実施形態において、ステータコイルの渡り線に装着した型枠に樹脂を射出する射出成型工程の概要をあらわす斜視図である。
同実施形態において、型枠を撤去して得られ、ステータコイルの渡り線が絶縁強化されたステータをあらわす斜視図である。
本発明に係るステータコイルの渡り線の絶縁強化方法の他の実施形態において、前記渡り線が仮保持されている状態をあらわす斜視図である。
同実施形態において、ステータコイルの渡り線に型枠を装着する型枠装着工程の概要をあらわす斜視図である。
同実施形態において、ステータコイルの渡り線に装着した型枠に樹脂を射出する射出成型工程の概要をあらわす斜視図である。
同実施形態において、型枠を撤去して得られ、ステータコイルの渡り線が絶縁強化されたステータをあらわす斜視図である。
本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法に供せられる、絶縁強化前のステータをあらわす斜視図である。

0033

まず、図８を参照して、本発明のステータコイルの渡り線の絶縁強化方法に供せられる、絶縁強化前の集中巻ステータについて説明する。

0034

同図に示されるように、集中巻されたステータ１は、外形が略円筒形のステータコア２を備える。ステータコア２の内周には、複数の内歯３が突設されていて、内歯３と内歯３との間は、スロット４をなしている。内歯３は、その先端がステータコア２の端面側から見てＴ字状に延出されており、スロット４は、これらの内歯３どうしの間にスリット状の開口４ａを有している。

0035

スロット４の内周面を被覆し、ステータコア２の両端面よりも突出するようにして、スロット絶縁紙５が配置されており、そのスロット絶縁紙５を介して、ステータコア２の内歯３に絶縁被覆された導線が巻き回され、巻き回された導線はステータコイル６をなしている。

0036

ステータコイル６に用いられる導線は、内歯３に巻き回しても嵩張らないように、絶縁被覆が薄いものが好まれ、例えばエナメル線が使用されている。エナメル被覆は巻き回しの際に傷つくこともあるが、スロット絶縁紙５によって、内歯３とステータコイル６が短絡しないように、確実に絶縁されている。また、隣接するステータコイル６とステータコイル６との間には、相間絶縁紙７が挿入されており、ステータコイル６どうしも確実に絶縁されている。

0037

渡り線８は、ステータコイル６から延出され、同相のステータコイル６の間を渡って、ステータコイル６どうしを導電接続する導線であり、同図では導線自体の剛性によって自立保持されている。

0038

しかしながら、電動機を運転した時の振動によって、渡り線８が、多相のステータコイル６、あるいは他相の渡り線８と接触する可能性がないとは言えず、仮にエナメル被覆が傷ついて導体が露出しており導線どうしが短絡した場合は、電動機が正常回転しないばかりか、過熱による発火の危険性すらある。

0039

そこで、本発明においては、渡り線８が、他相の、コイル６及び渡り線８と直接接触しないように、以下に述べるように、渡り線８の絶縁強化をはかるものである。

0040

次に、図１〜図３を参照して、本発明に係るステータコイルの渡り線の絶縁強化方法の一実施形態について説明する。

0041

図１には、自立保持されている渡り線８に、射出成形用の型枠を組み付ける、型枠装着工程の概要をあらわす斜視図が示されている。本発明における全周被覆タイプの型枠は、円筒形状の内側型枠９と、該内側型枠９の外側から組付けられ、２つに分かれた外側型枠１０とからなり、渡り線８が配置されている円弧の内側に円筒形状の内側型枠９を配置し、渡り線８を挟み込むようにして、渡り線８が配置されている円弧の外側から２個の外側型枠１０を組み付ける。

0042

ここで、内側型枠９は、支持軸９ａと、支持軸９ａに支持される型枠本体９ｂとを備え、型枠本体９ｂは略円筒形状であって、支持軸９ａに接続される円板状の上面板９ｂ１と、該上面板９ｂ１の外周に配置されステータコイル６と渡り線８と間に挿入可能な円筒状の側面板９ｂ２を有し、側面板９ｂ２には、ステータコイル６から延出される渡り線８を通過させるためのスリット９ｃが配置されている。

0043

一方、外側型枠１０は、複数個（図１では２つ）に分かれており、内側型枠９の外周を環状に囲むように内側型枠９の外側から組付けると、内側型枠９の外周に密着して、円環形状となる型枠である。外側型枠の本体１０ａは、その内周面に沿って帯状にはしる凹部１０ｂを備えており、凹部１０ｂと内側型枠の側面板９ｂ２に囲まれた空間は、型枠組み付け後に、樹脂注入可能な円環形状の空洞をなす。さらに凹部１０ｂには、自立保持された渡り線８に適合する複数（図１では３本）のガイド溝１０ｃが形成されており、渡り線８は、それぞれ適合するガイド溝１０ｃに嵌めこまれ、互いに接触しないように仮保持される。また、外側型枠１０の上面には湯口１０ｄが設けられており、湯口１０ｄから樹脂を注入できるようになっている。

0044

なお、型枠装着工程おいて、渡り線８の自立保持が難しい場合は、ステータ１ａに装着された仮保持部材によって仮保持し、外側型枠１０のガイド溝１０ｃに適合させた後、前記仮保持部材を除き、その後内側型枠９を組み付ける方法であってもよい。型枠装着後は、ガイド溝１０ｃによって渡り線８が仮保持される。

0045

また、外側型枠１０の分割個数、及びガイド溝１０ｃの個数は、上記態様に限定されず適宜変更できる。

0046

図２には、ステータ１ａに内側型枠９と外側型枠１０を組み付けた後、湯口１０ｄから液状の樹脂を注入する、射出成形工程の概要をあらわす斜視図が示されている。射出成形に用いられる樹脂の材質は、特に限定されず、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いることができ、このうち硬化速度の速い熱可塑性樹脂が特に好ましい。

0047

例えば、熱可塑性樹脂を射出成形する好ましい形態としては、ステータ１ａを内側型枠９の支持軸９ａによって保持し、支持軸９ａを回転させて外側型枠１０に設けられた湯口１０ｄを射出成形機のノズル１１の射出口の位置に整合させ、ヒーターによって加熱溶融された熱可塑性樹脂を押圧して射出成形機のノズル１１から射出し、樹脂成形することができる。湯口１０ｄから注入された熱可塑性樹脂は、内側型枠９の側面板９ｂ２と外側型枠１０の内周面の凹部１０ｂに囲まれた円環状の空洞の中を流動して拡がり、円環状の空洞を充たすと、その一部は内側型枠９の側面板９ｂ２に配置されたスリット９ｃから浸み出して、ステータコイル６の隙間に入り込み、冷えて固化し、図４に示されている樹脂成形体１２及び抜け止め１３となる。

0048

湯口１０ｄは、熱可塑性樹脂がよく行き亘たり、気泡が残らないように、外側型枠１０に所定の間隔で複数個所に設けられていることが好ましい。射出成形機は、ノズル１１をひとつ備え、１つの湯口１０ｄに所定量の樹脂を注入したら、支持軸９ａを回転させて、次の湯口１０ｄをノズル１１に整合させ、樹脂を順次注入してもよいが、複数のノズル１１を備えて、複数の湯口１０ｄに同時に注入してもよい。

0049

図３には、射出成形した樹脂が固化した後、内側型枠９と外側型枠１０を撤去して得られ、ステータコイル渡り線８が絶縁強化された、ステータ１ａの斜視図が示されおり、前記型枠の空洞に注入された樹脂は固化して樹脂成形体１２となる。

0050

上記の樹脂成形体１２は、渡り線８とステータコイル６との間に介装されて両者を隔離する、円環形状の樹脂部品として、ステータコア２の上端面上に形成されている。渡り線８は、樹脂注入時は型枠１０の内周に設けられているガイド溝１０ｃに適合して仮保持されていたため、樹脂が固化した後は樹脂成形体１２の外周面に形成された溝に嵌め込まれたかのような仕上がりとなって横ずれしなくなり、渡り線８どうしの接触を防止している。

0051

また、射出成型時に内側型枠の側面版９ｂ２に形成されているスリット９ｃから侵出した樹脂は、ステータコイル６の隙間に入り込んで固化し、抜け止め１３をなしている。樹脂成形体１２は、抜け止め１３を備えることによって、ステータコイル６と一体化し、ステータ１ａに固定されている。

0052

以上、渡り線８は、樹脂成形体１２によって、他の相の、ステータコイル６及び渡り線８とは直接接触しないように絶縁強化され、信頼性の高いステータ１ａが得られる。

0053

次に、図４〜図７を参照して、本発明に係るステータコイルの渡り線の絶縁強化方法の、他の実施形態について説明する。なお、前記実施形態と実質的に同一部分には同符号を付してその説明を省略する。

0054

図４において、ステータ１ｂの渡り線８は、保持部材１４の駆動部１４ａによって前後、左右、上下の３軸方向に動かすことができる、可動アーム１４ｂの先端に取付けたフック１４ｃに引っ掛けられて、所定の位置に仮保持されている。このように渡り線８を仮保持することによって、型枠を取り付ける作業が容易になる。

0055

なお、フック１４ｃの形状は、特に限定されない。例えば、図４においては、フック１４ｃは、可動アーム１４ｂの先端に取付けられた、前後に並ぶ２つの円筒から構成されており、２つの円筒の間に渡り線８を引っ掛けるようにして仮保持することができる。

0056

図５には、仮保持されている渡り線８に、射出成形用の型枠を組み付ける、型枠装着工程の概要をあらわす斜視図が示されている。ただし、図面を見易くするため、保持部材１４は省略されている。

0057

本発明のステータ１ｂにおいては、ステータコア２の内歯３にスロット絶縁紙５を介して被覆導線巻き回されてステータコイル６となり、ステータコイル６と隣接するステータコイル６との間には相間絶縁紙７が挿入されて絶縁され、同相のステータコイル６どうしは、ステータコイル６から延出される渡り線８によって導電接続されている。

0058

本発明における部分被覆タイプの型枠は、円筒形状の内側型枠９と、該内側型枠９の外側から組付けられ、複数個（図５では７個）に分かれた外側型枠１６とからなり、渡り線８が配置されている円弧の内側に円筒形状の内側型枠９を配置し、渡り線８を挟み込むようにして、渡り線８が配置されている円弧の外側から上記７個の外側型枠１６を組み付ける。

0059

ここで、内側型枠９は、支持軸９ａと、支持軸９ａに支持される型枠本体９ｂとを備え、型枠本体９ｂは略円筒形状であって、支持軸９ａに接続される円板状の上面板９ｂ１と、該上面板９ｂ１の外周に配置されステータコイル６と渡り線８と間に挿入可能な円筒状の側面板９ｂ２を有し、側面板９ｂ２には、ステータコイル６から延出される渡り線８を通過させるためのスリット９ｃが配置されている。

0060

一方、外側型枠の型枠本体１６ａは、その幅がステータコイル６の直径程度であって、各ステータコイル６の正面に整合配置される。型枠本体１６ａの、内側型枠９に対向する側の面には、内側型枠の側面板９ｂ２と協同して樹脂を充たすための空洞をなす凹部１６ｂと、仮保持された渡り線８に適合する複数（図５では３本）のガイド溝１６ｃが形成されている。また、型枠本体１６ａの上面には湯口１６ｄが１個、下面には樹脂を排出するための排出口１６ｅが２個設けられている。

0061

なお、外側型枠１６の個数、及びガイド溝１６ｃの個数は、上記態様に限定されず適宜変更できる。

0062

本発明においては、図５に示されるように、例えばステータコア２の端面の、外側型枠の排出口１６ｅに整合する位置に、ネジ穴１５を螺設することができる。排出口１６ｅから排出された樹脂は、ネジ穴１５に侵出して固化し、抜け止めを形成する。なお、抜け止めを形成する際に、侵出してきた樹脂を受け入れる係止部の形状は、ネジ穴に限定されず、ステータ上に配置された係止用の凹凸及び／又は貫通孔のようなものであってもよい。そして、外側型枠の排出口１６ｅの形状は、上記係止部の形状に合わせて適宜変更することができる。

0063

上記の型枠装着工程において、渡り線８に保持部材１４のフック１４ｃを引っ掛けて仮保持する位置は、外側型枠１６を組み付けた時に、外側型枠１６間の間隙にあたるように場所を選び、外側型枠１６の組み付けを妨げないようにする。そして、渡り線８は、外側型枠１６のガイド溝１６ｃに適合するように組み付ける。このようにして外側型枠１６を組み付けることにより、渡り線８どうしが接触する問題を避けることができる。外側型枠１６を組み付けると、渡り線８はガイド溝１６ｃによって仮保持されるので、保持部材１４は撤去してもよい。

0064

図６には、ステータ１ｂに内側型枠９と外側型枠１６を組み付けた後、湯口１６ｄから液状の樹脂を注入する、射出成形工程の概要が斜視図によって示されている。射出成形される樹脂の材質は、特に限定されず、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いることができ、このうち硬化速度の速い熱可塑性樹脂が特に好ましい。

0065

例えば、熱可塑性樹脂を射出成形する好ましい形態としては、ステータ１ｂを内側型枠９の支持軸９ａによって保持し、支持軸９ａを回転させて外側型枠１６に設けられた湯口１６ｄを射出成形機のノズル１１の射出口の位置に整合させ、ヒーターによって加熱溶融された熱可塑性樹脂を押圧して射出成形機のノズル１１から射出することができる。湯口１６ｄから注入された熱可塑性樹脂は、内側型枠９の側面板９ｂ２と外側型枠１６の凹部１６ｂに囲まれた空洞を充たし、余剰分は外側型枠１６の排出口１６ｅから排出されステータコア２の端面に螺設されたネジ穴１５に侵出し、冷えて固化し、図７に示される樹脂成形体１７及び抜け止め１８となる。

0066

射出成形機は、ノズル１１をひとつ備え、１つの湯口１０ｄに所定量の樹脂を注入したら、支持軸９ａを回転させて、次の湯口１６ｄをノズル１１に整合させ、樹脂を順次注入してもよいが、複数のノズル１１を備えて、複数の湯口１６ｄに同時に注入してもよい。

0067

図７には、射出成形した樹脂が固化した後、内側型枠９と複数の外側型枠１６を外した、ステータ１ｂが示されている。内側型枠９を上方に引き上げ、外側型枠１６を水平方向に引き剥がすと、前記型枠の空洞に樹脂が注入され固化してできた樹脂成形体１７が残る。

0068

上記の樹脂成形体１７は、渡り線８とステータコイル６との間に介装されて両者を隔離する、７個のコンパクトな樹脂部品として、ステータコア２の上端面上に形成されている。

0069

樹脂注入時は型枠１０の内周に設けられているガイド溝１０ｃに適合して仮保持されていたため、樹脂が固化した後は樹脂成形体１２の外周面に形成された溝に嵌め込まれたかのような仕上がりとなって横ずれしなくなり、渡り線８どうしの接触事故を防止している。

0070

また、射出成型工程おいて外側型枠１６の排出口１６ｅから排出された樹脂は、ステータコア２の端面に配置されたネジ穴１５に入り込んで固化し、抜け止め１８をなしている。樹脂成形体１７は、抜け止め１８を備えることによって、ステータコア２に固定される。

0071

以上、渡り線８は、樹脂成形体１７によって、他の相の、ステータコイル６及び渡り線８とは直接接触しないように絶縁強化され、信頼性の高いステータ１ｂが得られる。

0072

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、各種の変形実施形態が可能であり、そのような実施形態も本発明の範囲に含まれる。

0073

１，１ａ，１ｂステータ
２ステータコア
３内歯
４スロット
４ａスリット
５スロット絶縁紙
６ステータコイル
７相間絶縁紙
８渡り線
９内側型枠（全周被覆タイプ）
９ａ支持軸
９ｂ型枠本体
９ｂ１ 上面板
９ｂ２側面板
９ｃ スリット
１０外側型枠（全周被覆タイプ）
１０ａ 型枠本体
１０ｂ 凹部
１０ｃガイド溝
１０ｄ 湯口
１１射出成形機のノズル
１２樹脂成形体
１３ 抜け止め
１４保持部材
１４ａ 駆動部
１４ｂ可動アーム
１４ｃフック
１５ネジ穴
１６ 外側型枠（部分被覆タイプ）
１６ａ 型枠本体
１６ｂ 凹部
１６ｃ ガイド溝
１６ｄ 湯口
１６ｅ 排出口
１７ 樹脂成形体
１８ 抜け止め