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発明の名称 ステータコイルの製造方法および製造装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−97238(P2007−97238A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−279205(P2005−279205)
出願日 平成17年9月27日(2005.9.27)
代理人 【識別番号】100099885
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 健市
発明者 松本 圭司 / 三宅 秀明
要約 課題
ステータコイルに対する加熱作業の効率が良くなり、しかも、ステータコイルを適正加熱温度に保って良好なワニス塗布が適正に行えるステータコイルの製造方法および製造装置を提供する。

解決手段
コアFにコイル部Lが巻装されたステータコイルMの前記コイル部Lに通電して自己発熱によりコイル部Lを加熱する工程と、前記加熱工程により加熱されたコイル部LにワニスWを塗布して含浸させる工程と、を備えている。
特許請求の範囲
【請求項1】
コアにコイル部が巻装されたステータコイルの前記コイル部に通電して自己発熱によりコイル部を加熱する工程と、
前記加熱工程により加熱されたコイル部にワニスを塗布して含浸させる工程と、
を含むことを特徴とするステータコイルの製造方法。
【請求項2】
前記コアを加熱することにより前記コイル部を加熱する工程をさらに含む請求項1に記載のステータコイルの製造方法。
【請求項3】
前記コアの加熱は高周波誘導加熱により行われる請求項2に記載のステータコイルの製造方法。
【請求項4】
コアにコイル部が巻装されたステータコイルの前記コイル部に通電して自己発熱によりコイル部を加熱する通電手段と、
前記通電手段により加熱されたステータコイルの前記コイル部に、ワニスを塗布して含浸させるワニス塗布手段と、
を備えたことを特徴とするステータコイルの製造装置。
【請求項5】
前記コアを加熱する加熱手段をさらに備えている請求項4に記載のステータコイルの製造装置。
【請求項6】
前記コアを加熱する加熱手段は高周波誘導加熱手段である請求項5に記載のステータコイルの製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、自動車用発電機などに使用されるステータコイルの製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、この種のステータコイルを製造する場合、コアにおける環状凹所内に巻装されたコイル部にワニスを含浸させるが、このワニス含浸工程に先立って、ステータコイルの前記コイル部を加熱する必要がある。
【0003】
従来では、ワニス含浸に先立って、ステータコイルを加熱炉内に入れてステータコイルの全体を加熱するようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、上記従来では、作業者がステータコイルを加熱炉に挿入し、加熱後にステータコイルを加熱炉から取り出してワニス工程に送らなければならず、作業効率が悪い。
【0005】
また、所定温度まで加熱されたステータコイルを加熱炉から取り出してワニス塗布工程に搬送するまでに手間がかかり、加熱したステータコイルを所望の温度に維持しにくく、その結果、ワニス塗布が良好にできなくなるおそれがあった。
【0006】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ステータコイルに対する加熱作業の効率が良くなり、しかも、ステータコイルを適正加熱温度に保って良好なワニス塗布を適正に行えるステータコイルの製造方法および製造装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
(1)コアにコイル部が巻装されたステータコイルの前記コイル部に通電して自己発熱によりコイル部を加熱する工程と、前記加熱工程により加熱されたコイル部にワニスを塗布して含浸させる工程と、を含むことを特徴とするステータコイルの製造方法。
(2)前記コアを加熱することにより前記コイル部を加熱する工程をさらに含む前項1に記載のステータコイルの製造方法。
(3)前記コアの加熱は高周波誘導加熱により行われる前項2に記載のステータコイルの製造方法。
(4)コアにコイル部が巻装されたステータコイルの前記コイル部に通電して自己発熱によりコイル部を加熱する通電手段と、前記通電手段により加熱されたステータコイルの前記コイル部に、ワニスを塗布して含浸させるワニス塗布手段と、を備えたことを特徴とするステータコイルの製造装置。
(5)前記コアを加熱する加熱手段をさらに備えている前項4に記載のステータコイルの製造装置。
(6)前記コアを加熱する加熱手段は高周波誘導加熱手段である前項5に記載のステータコイルの製造方法。
【発明の効果】
【0008】
前項(1)に記載の発明によれば、ステータコイルにワニスを含浸するにあたって、ステータコイルのコイル部に通電することにより、コイル部が自己発熱により加熱され、ワニス含浸工程によりコイル部にワニスが含浸される。このため、ステータコイルを加熱炉に入れたり出したりするような手間が不要となり、短時間でワニス含浸工程までの作業を行うことができ、作業性を改善できる。しかも、加熱炉から取り出してワニス塗布工程に搬送するまでに手間がかかり、加熱したステータコイルを所望の温度に維持できなくなるといった不都合もなくすことができる。
【0009】
前項(2)に記載の発明によれば、コイル部への通電による自己発熱のみでは、自己発熱により加熱されたコイル部の熱がコアを介して放出され、コイル部の温度ばらつきが生じてしまう恐れがあるが、コアを加熱することによりコイル部を加熱保温することができ、コイル部への通電による自己発熱によって生じた熱のコアからの放出を防止しえて、コイル部の温度を均一に保持することができ、ワニス含浸工程によるコイル部へのワニスの含浸を、より良好に行うことができる。
【0010】
前項(3)に記載の発明によれば、コアの加熱は高周波誘導加熱により行われるから、短時間で効率的にコアの加熱を行うことができる。
【0011】
前項(4)に記載の発明によれば、通電手段によりステータコイルのコイル部に通電することにより、コイル部が自己発熱により加熱されるから、ステータコイルを加熱炉に入れたり出したりするような手間が不要となり、ワニス含浸工程までの作業性を改善できる。
【0012】
前項(5)に記載の発明によれば、コアを加熱することによりコイル部を加熱保温し、コイル部の温度を均一に保持することができ、ワニス含浸工程によるコイル部へのワニスの含浸を、より良好に行うことができる。
【0013】
前項(6)に記載の発明によれば、コアの加熱を短時間で効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1および図2は、それぞれこの発明の一実施形態に係るステータコイルの製造装置を示す概略全体平面図および正面図である。
【0016】
図1および図2おいて、このステータコイルの製造装置は、図3に示すステータコイルMにワニスW(図4)を塗布するにあたって、加熱するために使用される。
【0017】
ステータコイルMは、図3及び図4に示すように、コアFの環状凹所Fa内に三相のコイル部Lを巻装してあり、コイル部Lには、三相の外部端子Tが設けられている。
【0018】
このステータコイルMの製造装置は、概ね、メイン作業台部1と、ステータコイルMを移送するための移送機構2と、所定位置でステータコイルMに対して高周波誘導加熱を行う高周波誘導加熱手段3と、ステータコイルMに対する通電装置4と、ステータコイルMに対するワニス塗布手段5とを備えている。
【0019】
前記メイン作業台部1は、例えば左右方向へ長い矩形状に形成されており、その上面側は、右側からそれぞれ所定間隔を隔てて搬入用領域S1、加熱用領域S2、ワニス塗布用領域S3、搬出用領域S4として設定されている。
【0020】
前記移送機構2は、前記メイン作業台部1の上方からステータコイルMを搬入用領域S1から各領域S2,S3を経てコイル搬出領域S4まで搬送するものである。
【0021】
この移送機構2は、例えば支柱2a,2aで支持されて、メイン作業台部1の上方に位置で左右方向へ沿って配設されたレール21、このレール21により左右方向へ移動可能に支持されたトロリ23、およびトロリ23に対してワイヤ23aを介して昇降可能に吊持されたチャック装置24などからなり、チャック装置24におけるチャック24aにより、前記ステータコイルMを把持するようになっている。
【0022】
勿論、ステータコイルMの移送機構2は、これらレール21やトロリ23を用いるものに限らず、各種搬送機構を採用可能であり、また、自走式のロボットなどを利用するようにしてもよい。
【0023】
前記高周波誘導加熱手段3は、ステータコイルMをワニス処理するに先立って、該ステータコイルMを所定温度(例えば140°C)に加熱保持させるためのものであり、例えば高周波発振部31と、加熱用領域S2に移送されたステータコイルMの受取り台32と、高周波発振部31からケーブル34を介して引き出されている加熱用コイルヘッド33を、加熱用領域S2に搬送されたステータコイルM内に挿入・配置するコイルヘッド設定機構35とを備えている。
【0024】
また、高周波誘導加熱手段3は、操作パネル(図示せず)を介して、加熱温度、加熱時間などの加熱条件をワステータコイルMの種類に応じて設定することが可能であり、設定した各種の加熱条件は加熱チャートとして記憶部(図示せず)に記憶されるものとなされている。そして、処理対象のステータコイルMの種類に応じて、対応する加熱チャートを操作パネル等で選択指示することにより、加熱チャートを呼び出し、コンピュータ制御により、前記加熱チャートに基づいた条件で、ステータコイルMの加熱が実行されるものとなされている。
【0025】
前記受取り台32の上面には、図示しない複数の支持ピンが立設されており、これらの支持ピンは、該受取り台32に載置されたステータコイルMおける複数の取付用孔Q(図3)に挿入されて該ステータコイルMを位置決めするようになっている。
【0026】
勿論、この受取り台32は、必須のものではなく、ステータコイルMを前記作業台部1上に直接、受け取らせるようにしてもよい。
【0027】
また、前記コイルヘッド設定機構35は、例えばコイルヘッド33を下側から保持するコイルヘッド保持部材351と、このコイルヘッド保持部材351を昇降駆動するシリンダ352とを備えており、前記ステータコイルMが受取り台32に載置された際に、ピストンロッド352aを伸長させて、コイルヘッド33をステータコイルMの中央孔部Ma(図3)に挿入させるように構成されている。
【0028】
前記コイルヘッド保持部材351は、コイルヘッド33を下方から支持できるものであればよい。
【0029】
また、コイルヘッド設定機構35は、上記構成に限定されるものではなく、例えばコイルヘッド33を上方から前記ステータコイルMの中央孔部Maに挿入するものなど、任意の構成を採用可能である。
【0030】
前記通電装置4は、前記高周波誘導加熱手段3により所定温度まで加熱されたステータコイルMのコイル部Lに直接通電し、自己発熱で加熱させるものであり、例えば前記作業台部1の後方に配備された三相交流電源部41と、この三相交流電源部41に接続された三相用リード線42とを備え、このリード線42の先端がステータコイルMのコイル部Lの三相用端子Tに接続される。
【0031】
前記ワニス塗布手段5は、前記高周波誘導加熱により及び自己発熱により加熱されたワニス塗布用領域S3に移送されたステータコイルMにワニスを塗布するためのものであり、例えば前記ステータコイルMを受け取る受取り台51と、前記作業台部1の後方に配備されたワニス供給部52と、このワニス供給部52からワニス供給パイプ53を介して接続されて、前記ステータコイルMの上方からワニスW(図6)を塗布するワニス塗布ガン54とを備えている。
【0032】
勿論、前記受取り台51は必須のものではなく、加熱されたステータコイルMを前記作業台部1上に直接、受け取るせるようにしてよい。
【0033】
つぎに、上記構成の製造装置により、ステータコイルMを加熱してワニスを塗布する方法を説明する。
【0034】
まず、前の工程を経たステータコイルMが作業台部1上の搬入用領域S1に搬入されると、図4(A)に示すように、前記チャック装置24のチャック24aによりステータコイルMが把持される。
【0035】
そして、トロリ23の左方向への移動により、前記チャック24aに把持されたステータコイルMが加熱用領域S2に移送される。
【0036】
ステータコイルMが加熱用領域S2に至ると、チャック24aに把持されたステータコイルMが図4(B)に示すように、前記受取台32に受け取られるともに、支持ピンがステータコイルMにおける取付用孔Qに挿入されて位置決めされる。
【0037】
この状態で、前記コイルヘッド設定機構35におけるシリンダ351が駆動され、図5(C)に示すように、ピストンロッド352aが伸長するので、コイルヘッド保持部材351を介して前記コイルヘッド33が上昇変移し、これにより、コイルヘッド33がステータコイルMの中央孔部Maに挿入して設定される。
【0038】
そして、この状態で、まず、前記高周波誘導加熱手段3における高周波発振部31を駆動すると、高周波出力がコイルヘッド33に印加されるから、このコイルヘッド33がステータコイルMのコアFに対して誘導作用を及ぼし、これにより、コアFを介してコイル部Lが加熱される。また、コイル部Lの一部は、直接に高周波誘導加熱される。
【0039】
なお、加熱条件については、高周波誘導加熱手段3の記憶部に予め記憶されている各種の加熱チャートの中から、ステータコイルMに対応する加熱チャートを操作パネル等を用いて選択する。
【0040】
前記加熱コイルヘッド33による誘導加熱により、ステータコイルMのコイル部Lが一定温度まで加熱されると、コイルヘッド33による誘導加熱を停止する。
【0041】
そして、図5(D)に示すように、前記シリンダ352におけるピストンロッド351を収縮させることにより、前記コイルヘッド33を下降変移させステータコイルMの中央孔部Maから離脱させる。
【0042】
ついで、前記ステータコイルMの三相端子Tに、前記三相交流電源部41のリード線42を接続し、該交流電源部41を駆動する。すると、ステータコイルMのコイル部Lに三相交流が通電されるから、これに伴ってコイル部Lが自己発熱して加熱される。
【0043】
このステータコイルMのコイル部Lが自己発熱により加熱されると、このステータコイルMが図6(E)に示すように、前記チャック24aにより把持されて、受取り台32から図6(F)に示すように、ワニス塗布用領域S3における受取り台51に移送されて載置される。
【0044】
この時も、受取り台51における複数の支持ピンがステータコイルMの取付用孔Qに挿入されて、ステータコイルMが位置決めされる。
【0045】
この状態で、ワニス供給部52を駆動すれば、図6(F)に示すように、ステータコイルMに上方のワニス塗布ガン5からワニスWがステータコイルMに塗布され、コイル部LにワニスWが含浸される。
【0046】
このように、前記ワニス塗布にあたって、ステータコイルMを加熱用コイルヘッド33により誘導加熱することにより、コアFを介してコイル部Lが加熱され、さらにコイル部Lへの通電によりコイル部Lが自己発熱により加熱されるから、加熱炉を使う場合のように、ステータコイルMを炉に入れたり、出したりするような手間が要らず、作業効率が高められる。
【0047】
ところで、前記加熱用コイルヘッド33の誘導加熱により、ステータコイルMを加熱する場合、主としてコアFを介してコイル部Lが加熱されるから、コイル部Lでの加熱温度・時間特性は、コイル部Lの部位毎の温度差、つまり、図7の実線で示す温度の高い部位(上限値)と点線で示す温度の低い部位(下限値)との差が比較的大きく、この差はピーク値で最も大きい傾向になる。
【0048】
従って、この状態のままでステータコイルMを加熱用領域S2からワニス塗布用領域S3に移送した場合、下限値に対応している部位では、所望温度(例えば140°C)を下回ってしまうおそれがある。
【0049】
そこで、前述したように、コイルヘッド33による高周波誘導加熱を開始した後、ステータコイルMのコイル部Lに通電して該コイル部Lを自己発熱させれば、ステータコイルMにおけるコイル部Lの温度がピーク値で170°C付近まで上昇し、それから次第に温度が下降していく。
【0050】
この自己発熱でのコイル部Lの温度・時間特性は、温度上限値も下限値もほぼ図6の一点鎖線で示すようになる。つまり、コイル部Lの各部での温度差がほとんどない。
【0051】
このため、前記誘導加熱のみの時のコイル部Lにおける温度上限値と下限値とで差があっても、前記自己発熱によって各部の温度差を全体的に見れば小さくできる。従って、加熱用領域S2からワニス塗布用領域S3に移送した際には、コイル部Lの全域での温度が所望温度140°C程度に保持され、良好なワニス塗布が行える。
【0052】
また、高周波誘導加熱を行うことなくコイル部Lへの通電による自己発熱のみでも良いが、自己発熱により加熱されたコイル部Lの熱がコアFを介して放出されるため、やはりコイル部Lの温度ばらつきが生じてしまう場合がある。そこで、高周波誘導加熱によりコアFを加熱して保温し、コイル部Lへの通電による自己発熱によって生じた熱のコアFからの放出を防止して、コイル部Lの温度を均一に保持する。従って、望ましくは、高周波誘導加熱とコイル部への通電による自己発熱の両方の加熱方式を併用するのが良い。
【0053】
以上の実施形態では、コイルヘッド33をステータコイルMの中央孔部Maに挿入してコアFの内側からコアを高周波誘導加熱するものとしたが、環状のコイルヘッド33をコアFに外嵌め状態に配置して、コアFの外側から加熱しても良い。望ましくは、コアFの内外両側から高周波誘導加熱を施するのが、コアFを短時間で所定の温度に加熱できる点で良い。ただ、コアFの外側には、三相端子T等が突出しているため、コアFの外側からの加熱は作業上行いにくく、またコアFの外側にコイルヘッドを配置させるだけのスペースも必要となることから、作業性を考慮すると、少なくともコアFの内側からコアを高周波誘導加熱するのが良い。
【0054】
また、コアFの加熱手段として高周波誘導加熱手段を用いたが、特に高周波誘導加熱手段に限定されることはない。しかし、コアFを局部的に高速で加熱できる点で、高周波誘導加熱手段が望ましい。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】この発明の一実施形態に係るステータコイルの製造装置を示す概略平面図である。
【図2】同じくステータコイルの製造装置を示す概略正面図である。
【図3】ステータコイルと加熱用コイルヘッドを示す斜視図である。
【図4】(A)チャック装置によるステータコイルの移送状況の説明図である。(B)ステータコイルがコイル加熱用領域に移送した状況の説明図である。
【図5】(C)ステータコイルにコイルヘッドを挿入して誘導加熱する状況の説明図である。(D)ステータコイルに通電して自己発熱させる状況の説明図である。
【図6】(E)加熱後のステータコイルをワニス塗布用領域に移送する状況の説明図である。(F)加熱後のステータコイルにワニスを塗布する状況の説明図である。
【図7】ステータコイルにコイルヘッドで誘導加熱したときの温度特性と通電による自己発熱したときの温度特性とを示す図である。
【符号の説明】
【0056】
3・・・・・・・・高周波誘導加熱手段
4・・・・・・・・通電手段
5・・・・・・・・ワニス塗布手段
33・・・・・・・加熱用コイルヘッド
F・・・・・・・・ステータコイルのコア
L・・・・・・・・ステータコイルのコイル部
M・・・・・・・・ステータコイル
Ma・・・・・・・ステータコイルの中央孔部
W・・・・・・・・ワニス




 

 


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