JP2006006010A - Stator manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】 回転電機の固定子の絶縁品質を向上させる。
【解決手段】 回転電機の固定子の製造方法は、複数のティースを有する固定子鉄心を製造するステップ(S1000)と、ティースの形状に合致する形状にコイルを形成するステップ(S1100)と、コイルをティースに巻着させるステップ(S1200)と、コイルの巻線と巻線との間、コイルとコイルが巻着されたティースに隣接するティースに巻着された隣接コイルとの間およびコイルと固定子鉄心との間の少なくとも1つが接触しないように規制する規制ステップ(S1250)と、固定子鉄心に巻着されたコイルに対して絶縁処理を施す処理ステップ(S1400)とを含む。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To improve insulation quality of a stator of a rotating electric machine.
A method of manufacturing a stator of a rotating electrical machine includes a step of manufacturing a stator core having a plurality of teeth (S1000), a step of forming a coil in a shape matching a shape of a tooth (S1100), and a coil The coil is wound around the teeth (S1200), between the coil windings, between the coil and the adjacent coil wound around the tooth around which the coil is wound, and fixed to the coil It includes a regulation step (S1250) that regulates at least one of the cores not to come into contact with the core and a processing step (S1400) that insulates the coil wound around the stator core.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、回転子と固定子とから構成される回転電機の製造方法に関し、特に、固定子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a rotating electrical machine including a rotor and a stator, and more particularly to a method for manufacturing a stator.
従来、回転子と固定子とから構成される回転電機において、回転電機の固定子の製造方法は、まず、打ち抜いた珪素鋼板を積層して固定子鉄心を製造する。そして、製造した固定子鉄心に絶縁紙を挿入する。エナメル等で絶縁被覆された導体の巻線を環状に巻回して別途コイルを形成しておく。つづいて、巻回したコイルを固定子鉄心に挿入する。そして、固定子鉄心の各相間に絶縁紙を組み付ける。その後、コイルエンド部を予め定められた形状に成形する。そして、端末部において結線処理等を行なう工程を経て、固定子は製造される。 Conventionally, in a rotating electrical machine composed of a rotor and a stator, the stator manufacturing method of the rotating electrical machine first manufactures a stator core by stacking punched silicon steel sheets. Then, insulating paper is inserted into the manufactured stator core. A coil is formed by winding a winding of a conductor coated with an enamel or the like in an annular shape. Next, the wound coil is inserted into the stator core. Then, insulating paper is assembled between each phase of the stator core. Thereafter, the coil end portion is formed into a predetermined shape. And a stator is manufactured through the process of performing a connection process etc. in a terminal part.
固定子の製造方法としては、以下のような公報に開示されている。特開2003−244907号公報(特許文献1)は、含浸性が悪い高熱伝導用ワニスを使用させているときでも、コイルの隙間にワニスを含浸させて、コイル間の熱伝導率、コイル、ステータ間の熱伝導率を向上させ、抜熱性を向上させる電動機の製造方法を開示する。この電動機の製造方法は、電動機のステータスロットに巻線を挿入して電動機を製造する方法である。電動機の製造方法は、ステータスロットに挿入されるスロット絶縁紙をステータスロットのティース部よりステータ内周側に突出させた状態で、スロット絶縁紙内に巻線を挿入させる。その後、巻線にワニスを滴下含浸させながら、ステータ内側に挿入したコイル圧縮冶具で、スロット絶縁紙の突出部分を内側に折り曲げさせ、巻線を圧縮成形させる。 A method for manufacturing a stator is disclosed in the following publications. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-244907 (Patent Document 1) discloses that even when a highly heat-conductive varnish with poor impregnation properties is used, the gap between the coils is impregnated with the varnish so that the heat conductivity between the coils, the coil, and the stator The manufacturing method of the electric motor which improves the thermal conductivity in the meantime and improves heat removal is disclosed. This method for manufacturing an electric motor is a method for manufacturing an electric motor by inserting a winding into a status lot of the electric motor. In the method of manufacturing the electric motor, the winding is inserted into the slot insulating paper in a state where the slot insulating paper inserted into the status lot is protruded from the tooth portion of the status lot toward the inner periphery of the stator. Thereafter, while the varnish is dripped and impregnated in the winding, the protruding portion of the slot insulating paper is bent inward with a coil compression jig inserted inside the stator, and the winding is compression molded.
この特許文献1に開示された電動機の製造方法によると、含浸性が悪い高熱伝導用ワニスを使用しているときでも、コイルの隙間にワニスを含浸させることができる。さらに、スロット占積率を向上させることができる。これによってコイルの隙間にワニスを充填させて、コイル間の熱伝導率と、コイルおよびステータ間の熱伝導率とを向上させる。すなわち、抜熱性を向上させることができる。さらに、コイルの隙間を小さくさせて、コイル断面積を増加させることにより、銅損を低減させることができる。そして、ウェッジなどを不要にさせて、電動機を製造する際の部品点数、工程数を低減させる。すなわち、製造コストを低減させることができる。
しかしながら、特許文献1に開示された電動機の製造方法においては、絶縁における重要部品であるコイルに対して、1)ノズルを介して巻枠への組み付け、2)挿入冶具でのコイル挿入、3)コイルエンド成形冶具での成形、などの絶縁被覆へのダメージの大きい加工を工程のさまざまな箇所で行なっているという問題がある。 However, in the method of manufacturing an electric motor disclosed in Patent Document 1, for a coil that is an important component in insulation, 1) assembly to a winding frame through a nozzle, 2) coil insertion with an insertion jig, 3) There is a problem that processing with a large damage to the insulation coating, such as forming with a coil end forming jig, is performed at various points in the process.
すなわち、固定子鉄心には、絶縁紙が組みつけられ、コイルにも絶縁材料が付着している。そのため、固定子鉄心に予め巻回しておいたコイルを巻着させる工程においては、絶縁材料に対してコイルの張力、挿入時の圧力あるいはコイルと固定子鉄心とが接触することにより、コイルに対してさまざまな力が加わる。これにより絶縁紙あるいは絶縁材料がはがれる可能性がある。そのためコイルの絶縁材料には、コイルの銅線の曲げに対する皮膜の耐性を示す可とう性、吸湿等の影響に対する耐性を示す対クレージング性、耐磨耗性および皮膜表面の滑りやすさを示す滑り性などの要件を満足させる必要がある。そのため、コイルの絶縁材料の選択が制限されるという問題がある。したがって、より耐熱性および熱伝導率の高い無機系の材料を含む絶縁材料を使用できないという問題がある。 That is, insulating paper is assembled to the stator core, and the insulating material is also attached to the coil. Therefore, in the step of winding the coil that has been wound around the stator core, the coil tension, the pressure at the time of insertion, or the contact between the coil and the stator core, Various powers are added. As a result, the insulating paper or the insulating material may be peeled off. Therefore, the insulating material of the coil is a slip that indicates the flexibility of the film to bend the copper wire of the coil, the resistance to crazing, the resistance to the influence of moisture absorption, the wear resistance, and the slipperiness of the film surface. It is necessary to satisfy requirements such as sex. Therefore, there is a problem that selection of the insulating material for the coil is limited. Therefore, there is a problem that an insulating material including an inorganic material having higher heat resistance and thermal conductivity cannot be used.
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、絶縁品質を向上させた回転電機の固定子の製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a stator of a rotating electrical machine with improved insulation quality.
第1の発明に係る固定子の製造方法は、回転子と固定子とから構成される回転電機の固定子の製造方法である。固定子は、複数のティースを有する固定子鉄心と、ティースに巻着されたコイルとを含む。固定子の製造方法は、ティースの形状に合致する形状にコイルを形成するステップと、固定子鉄心を製造するステップと、コイルをティースに巻着させるステップと、コイルの巻線と巻線との第1の間、コイルとコイルが巻着されたティースに隣接するティースに巻着された隣接コイルとの第2の間およびコイルと固定子鉄心との第3の間の少なくとも1つが接触しないように規制する規制ステップと、固定子鉄心に巻着されたコイルに対して絶縁処理を施す処理ステップとを含む。 A method for manufacturing a stator according to a first aspect of the present invention is a method for manufacturing a stator for a rotating electrical machine including a rotor and a stator. The stator includes a stator core having a plurality of teeth and a coil wound around the teeth. A method for manufacturing a stator includes a step of forming a coil in a shape that matches a shape of a tooth, a step of manufacturing a stator core, a step of winding a coil around a tooth, and a winding of the coil and a winding of the coil. During the first time, at least one of the second between the coil and the adjacent coil wound on the tooth adjacent to the tooth around which the coil is wound and at least one between the third of the coil and the stator core do not contact each other. And a processing step of performing an insulation process on the coil wound around the stator core.
第1の発明によると、コイルを形成するステップにて、コイルは、ティースの形状に合致する形状に形成される。そして、コイルをティースに巻着させるステップにて、コイルはティースに巻着される。規制ステップにて、コイルの巻線と巻線との第1の間、コイルと隣接コイルとの第2の間およびコイルと固定子鉄心との第3の間の少なくとも1つが接触しないように規制する。処理ステップにて、固定子鉄心に巻着されたコイルに対して絶縁処理(たとえば、コイルに対して樹脂を射出成形する絶縁処理)を施す。これにより、固定子鉄心にコイルが巻着された後に、第1の間、第2の間および第3の間に樹脂を浸透させて絶縁処理を施すことができる。このとき、たとえば、第1の間、第2の間および第3の間は、それぞれに対応した予め定められた間隔を有するように規制される。このようにすると、第1の間、第2の間および第3の間において、短絡による絶縁品質の低下を防ぐとともに、絶縁破壊電圧に耐え、部分放電が起きない間隔を空けることができる。また、予め定められた間隔を有するようにコイルを規制した後、樹脂を浸透させるため、第1の間、第2の間および第3の間における空隙が樹脂で埋まるため、密着性が向上する。密着性が向上すると、コイルから固定子鉄心への熱拡散性が向上する。そのため、固定子における熱伝導率を向上させることができる。さらに、コイルを固定子鉄心に巻着した後に、絶縁処理を施すため、製造工程における上述の可とう性、対クレージング性および滑り性等に基づく絶縁品質、信頼性、強度の要件を満足させる必要がなくなる。そのため、絶縁材料の選択が制限されることがなくなる。したがって、従来は、製造工程におけるダメージに対する要件を満足しないために使用できなかった、耐熱性および熱伝導率のより高い無機系の材料を含む絶縁材料を使用することができる。そのため、コイルから固定子鉄心への熱拡散性がさらに向上する。その結果、電流密度を向上させて、回転電機の性能を向上させることができる。したがって、絶縁品質を向上させた回転電機の固定子の製造方法を提供することができる。 According to the first invention, in the step of forming the coil, the coil is formed in a shape that matches the shape of the teeth. Then, in the step of winding the coil around the teeth, the coil is wound around the teeth. In the restricting step, at least one of the first between the coil winding and the second winding, the second between the coil and the adjacent coil, and the third between the coil and the stator core is restricted from contacting. To do. In the processing step, the coil wound around the stator core is subjected to an insulation process (for example, an insulation process in which a resin is injection-molded to the coil). As a result, after the coil is wound around the stator core, the resin can be infiltrated between the first, second, and third periods to perform insulation treatment. At this time, for example, the first interval, the second interval, and the third interval are regulated so as to have predetermined intervals corresponding to the respective intervals. In this way, it is possible to prevent a decrease in insulation quality due to a short circuit between the first period, the second period, and the third period, withstand the dielectric breakdown voltage, and leave an interval at which partial discharge does not occur. In addition, since the resin is infiltrated after the coil is regulated to have a predetermined interval, the gap between the first, the second and the third is filled with the resin, so that the adhesion is improved. . When the adhesion is improved, the thermal diffusibility from the coil to the stator core is improved. Therefore, the thermal conductivity in the stator can be improved. Furthermore, in order to perform insulation treatment after winding the coil around the stator core, it is necessary to satisfy the requirements for insulation quality, reliability, and strength based on the above-mentioned flexibility, crazing property, and sliding property in the manufacturing process. Disappears. Therefore, the selection of the insulating material is not limited. Therefore, it is possible to use an insulating material including an inorganic material having higher heat resistance and higher thermal conductivity, which could not be used because the requirement for damage in the manufacturing process is not satisfied. Therefore, the thermal diffusibility from the coil to the stator core is further improved. As a result, the current density can be improved and the performance of the rotating electrical machine can be improved. Therefore, the manufacturing method of the stator of the rotary electric machine which improved the insulation quality can be provided.
第2の発明に係る固定子の製造方法においては、第1の発明の構成に加えて、規制ステップは、規制される対象に応じて予め定められた間隔を有するように規制するステップを含む。 In the method for manufacturing a stator according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the regulating step includes a step of regulating so as to have a predetermined interval according to the regulated object.
第2の発明によると、規制ステップにおいて、規制される対象に応じて予め定められた間隔を有するように規制する。すなわち、コイルの巻線と巻線との間、コイルと隣接コイルとの間およびコイルと固定子鉄心との間のそれぞれに対応する間隔を有するようにコイルを規制することにより、絶縁破壊電圧に耐え、部分放電が起きない間隔を空けることができる。すなわち、絶縁箇所に応じた絶縁強度を確保することができる。 According to the second invention, in the regulation step, regulation is performed so as to have a predetermined interval according to the subject to be regulated. That is, by controlling the coil to have a corresponding spacing between the coil winding and between the coil, between the coil and the adjacent coil, and between the coil and the stator core, the dielectric breakdown voltage is obtained. It is possible to withstand a space where partial discharge does not occur. That is, the insulation strength according to the insulation location can be ensured.
第3の発明に係る固定子の製造方法においては、第1または2の発明の構成に加えて、規制ステップは、第3の間に絶縁部材を挿入して、第3の間が予め定められた間隔を有するように規制するステップを含む。 In the stator manufacturing method according to the third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the invention, the regulating step is performed by inserting an insulating member between the third and preliminarily determining the third interval. Restricting to have a certain interval.
第3の発明によると、規制ステップにおいて、コイルと固定子鉄心との間に絶縁部材(たとえば、多孔性物質)を挿入して、コイルと固定子鉄心との間は、予め定められた間隔を有するように規制される。これにより、処理ステップにて、コイルに対して絶縁処理(たとえば、樹脂をコイルに対して射出成形する絶縁処理)を施すことにより、樹脂がコイルと固定子鉄心との間に浸透して、コイルと固定子鉄心との間における絶縁品質を向上させることができる。 According to the third invention, in the regulating step, an insulating member (for example, a porous material) is inserted between the coil and the stator core, and a predetermined interval is set between the coil and the stator core. It is regulated to have. Accordingly, in the processing step, the coil is subjected to an insulating process (for example, an insulating process in which resin is injection-molded to the coil), so that the resin penetrates between the coil and the stator core, and the coil The insulation quality between the stator and the stator core can be improved.
第4の発明に係る固定子の製造方法においては、第3の発明の構成に加えて、規制ステップは、第3の間に多孔性物質を挿入して、第3の間が予め定められた間隔を有するように規制するステップを含む。 In the stator manufacturing method according to the fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of the third aspect of the invention, the regulation step is performed by inserting a porous material between the third and predetermining the third interval. Restricting to have an interval.
第4の発明によると、規制ステップにおいて、コイルと固定子鉄心との間に多孔性物質を挿入して、コイルと固定子鉄心との間は、予め定められた間隔を有するように規制される。多孔性部物質は、たとえば、熱が加わると発泡する発泡樹脂である。この発泡樹脂が発泡することによりコイルと固定子鉄心との間は、予め定められた間隔を有するように規制される。そして、処理ステップにて、コイルに対して絶縁処理(たとえば、樹脂をコイルに対して射出成形する絶縁処理)を施すことにより、樹脂が発泡樹脂に有する空隙に浸透するため、コイルと固定子鉄心との間における絶縁品質を向上させることができる。 According to the fourth invention, in the regulation step, a porous material is inserted between the coil and the stator core, and the coil and the stator core are regulated to have a predetermined interval. . The porous material is, for example, a foamed resin that foams when heat is applied. When the foamed resin is foamed, the coil and the stator core are regulated to have a predetermined interval. In the processing step, the coil and the stator core are formed because the coil penetrates into the voids in the foamed resin by performing an insulation process on the coil (for example, an insulation process in which resin is injection-molded to the coil). It is possible to improve the insulation quality between the two.
第5の発明に係る固定子の製造方法においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、規制ステップは、第2の間に絶縁部材を挿入して、第2の間が予め定められた間隔を有するように規制するステップを含む。 In the stator manufacturing method according to the fifth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth inventions, the regulating step includes inserting an insulating member between the second and the second Restricting to have a predetermined interval.
第5の発明によると、規制ステップにおいて、コイルと隣接コイルとの間は、絶縁部材(たとえば、絶縁スペーサ)が挿入されて、予め定められた間隔を有するように規制される。これにより、処理ステップにて、コイルに対して、絶縁処理(たとえば、コイルに対して樹脂を射出成形する絶縁処理)を施す際に、コイルと隣接コイルとの間の接触による短絡を防ぐとともに、予め定められた間隔を有するように規制することで、コイルと隣接コイルとの間において、絶縁破壊電圧に耐え、部分放電が起きない間隔を空けることができる。そのため、コイルと隣接コイルとの間における絶縁品質の低下を防ぐことができる。 According to the fifth invention, in the regulating step, an insulating member (for example, an insulating spacer) is inserted between the coil and the adjacent coil, and the coil is regulated so as to have a predetermined interval. This prevents a short circuit due to contact between the coil and the adjacent coil when performing an insulating process (for example, an insulating process in which resin is injection-molded on the coil) in the processing step. By regulating so as to have a predetermined interval, it is possible to leave an interval between the coil and the adjacent coil that can withstand a dielectric breakdown voltage and does not cause partial discharge. Therefore, it is possible to prevent a decrease in insulation quality between the coil and the adjacent coil.
第6の発明の係る固定子の製造方法においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、規制ステップは、第1の間に絶縁部材を挿入して、第1の間が予め定められた間隔を有するように規制するステップを含む。 In the stator manufacturing method according to the sixth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fifth inventions, the regulating step includes inserting an insulating member between the first and Restricting to have a predetermined interval.
第6の発明によると、規制ステップにおいて、巻線と巻線との間は、絶縁部材(たとえば、絶縁スペーサ)が挿入されて、予め定められた間隔を有するように規制される。これにより、処理ステップにて、コイルに対して絶縁処理(たとえば、コイルに対して樹脂を射出成形する絶縁処理)を施す際に、コイルの巻線と巻線との間の接触による短絡を防ぐとともに、予め定められた間隔を有するように規制することで、コイルの巻線と巻線との間において、絶縁破壊電圧に耐え、部分放電が起きない間隔を空けることができる。そのため、コイルの巻線と巻線との間における絶縁品質の低下を防ぐことができる。 According to the sixth invention, in the restricting step, an insulating member (for example, an insulating spacer) is inserted between the windings and the winding is restricted so as to have a predetermined interval. This prevents a short circuit due to contact between the windings of the coil when the coil is subjected to an insulating process (for example, an insulating process in which a resin is injection-molded with respect to the coil) in the processing step. At the same time, by restricting the coil so as to have a predetermined interval, it is possible to withstand a dielectric breakdown voltage between the windings of the coil and leave an interval at which partial discharge does not occur. Therefore, it is possible to prevent a decrease in insulation quality between the windings of the coil.
第7の発明に係る固定子の製造方法においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、規制ステップは、第1の間に粉末状の絶縁部材を付着させて、第1の間が予め定められた間隔を有するように規制するステップを含む。 In the stator manufacturing method according to the seventh invention, in addition to the configuration of any one of the first to fifth inventions, the regulating step includes attaching a powdery insulating member between the first, And a step of restricting the interval to have a predetermined interval.
第7の発明によると、規制ステップにて、巻線と巻線との間に粉末状の絶縁部材(たとえば、エポキシの粉体)を付着させて、巻線と巻線との間が予め定められた間隔を有するように規制される。これにより、処理ステップにて、コイルに対して絶縁処理(たとえば、コイルに対して樹脂を射出成形する絶縁処理)を施す際に、コイルの巻線と巻線との間の空隙には、絶縁部材が浸透するため、巻線と巻線との間の接触による短絡を防ぐとともに、予め定められた間隔を有するように規制することで、コイルの巻線と巻線との間において、絶縁破壊電圧に耐え、部分放電が起きない間隔を空けることができる。そのため、コイルの巻線と巻線との間における絶縁品質の低下を防ぐことができる。 According to the seventh invention, in the regulating step, a powder-like insulating member (for example, epoxy powder) is adhered between the windings, and the gap between the windings is predetermined. It is regulated to have a specified interval. As a result, in the processing step, when performing insulation treatment on the coil (for example, insulation treatment in which resin is injection-molded with respect to the coil), the gap between the coil windings is insulated. Since the member penetrates, the insulation breakdown is prevented between the windings of the coil by preventing the short circuit due to the contact between the windings and controlling the coil to have a predetermined interval. It can withstand voltage and can be spaced at intervals where partial discharge does not occur. Therefore, it is possible to prevent a decrease in insulation quality between the windings of the coil.
第8の発明に係る固定子の製造方法においては、第7の発明の構成に加えて、規制ステップは、コイルが形成される前に、巻線に粉末状の絶縁部材を付着させるステップを含む。 In the stator manufacturing method according to the eighth invention, in addition to the structure of the seventh invention, the regulating step includes a step of attaching a powdery insulating member to the winding before the coil is formed. .
第8の発明によると、規制ステップにて、コイルが形成される前に、巻線に粉末状の絶縁部材(たとえば、エポキシの粉体)を付着させる。これにより、コイルを形成するステップにて、巻線と巻線との間に粉状の絶縁部材が付着するようにコイルを形成させることができる。そのため、コイルの巻線と巻線との間は、予め定められた間隔を有するように規制される。 According to the eighth invention, in the regulating step, before the coil is formed, a powdery insulating member (for example, epoxy powder) is attached to the winding. Thus, in the step of forming the coil, the coil can be formed so that a powdery insulating member adheres between the windings. Therefore, the coil winding is restricted to have a predetermined interval between the windings of the coil.
第9の発明に係る固定子の製造方法においては、第1〜8のいずれかの発明の構成に加えて、処理ステップは、無機系の絶縁材料を含む絶縁部材をコイルに付着させるステップを含む。 In the stator manufacturing method according to the ninth invention, in addition to the structure of any one of the first to eighth inventions, the processing step includes a step of attaching an insulating member containing an inorganic insulating material to the coil. .
第9の発明によると、処理ステップにて、無機系の材料を含む絶縁部材(たとえば、無機系の材料の含有率の高い樹脂)をコイルに付着させる。コイルを固定子鉄心に巻着した後に、絶縁処理を施すため、可とう性、対クレージング性および滑り性等に基づく絶縁品質、信頼性、強度の要件を満足させる必要がなくなる。そのため、絶縁材料の選択が制限されることがなくなる。したがって、従来製造工程におけるダメージに対する要件を満足しないため使用できなかった耐熱性および熱伝導率のより高い無機系の材料の含有率の高い樹脂を使用することができるため、コイルから固定子鉄心への熱拡散性を向上させることができる。 According to the ninth invention, in the processing step, an insulating member containing an inorganic material (for example, a resin having a high content of an inorganic material) is attached to the coil. Since the insulation treatment is performed after the coil is wound around the stator core, it is not necessary to satisfy the requirements for insulation quality, reliability, and strength based on flexibility, crazing resistance, and slipperiness. Therefore, the selection of the insulating material is not limited. Therefore, from the coil to the stator core, it is possible to use a resin with a high content of inorganic material with higher heat resistance and thermal conductivity that could not be used because it does not satisfy the requirements for damage in the conventional manufacturing process. It is possible to improve the thermal diffusivity.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る固定子の製造方法について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, a method for manufacturing a stator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
<第1の実施の形態>
回転電機は、固定子と回転子とから構成される。そして、固定子は、固定子鉄心とコイルとから構成される。本実施の形態に係る固定子鉄心は、中空円筒形状を有する。そして、固定子鉄心は、複数の部分固定子鉄心が接続されて形成される。複数の部分固定子鉄心のそれぞれには、内周側に突出した形状のティースが設けられる。コイルは、このティースに巻着される。複数のティースにそれぞれ巻着された各コイル同士がそれぞれ接続されることにより、固定子が構成される。
<First Embodiment>
The rotating electrical machine includes a stator and a rotor. And a stator is comprised from a stator iron core and a coil. The stator core according to the present embodiment has a hollow cylindrical shape. The stator core is formed by connecting a plurality of partial stator cores. Each of the plurality of partial stator iron cores is provided with teeth having a shape protruding toward the inner peripheral side. The coil is wound around this tooth. A stator is formed by connecting coils wound around a plurality of teeth, respectively.
本実施の形態に係る回転電機の固定子の製造方法について、図1を参照して説明する。ステップ(以下、ステップをSと記載する。)1000にて、粗形材が切削等により加工されて部分固定子鉄心が形成される。すなわち、図2(A)に示すように、部分固定子鉄心200は、突出形状を有するティース202を含む形状に形成される。
A method for manufacturing a stator for a rotating electrical machine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In step (hereinafter, step is referred to as S) 1000, the rough shaped material is processed by cutting or the like to form a partial stator core. That is, as shown in FIG. 2A, the
S1100にて、コイル100は、部分固定子鉄心200のティース202の形状に合致する形状に成形される。ここで、「ティース202の形状に合致する形状」とは、コイル100がティース202に巻着されたときに、コイル100とティース202との間に予め定められた間隔を有するように設計された形状である。本実施の形態においては、図2(B)に示すように、コイル100は、導体の平板を巻線として環状に巻回することにより形成される。コイル100の各寸法は、対応するティース202の寸法よりも大きい寸法になるように設計される。導体の平板は、特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、たとえば、銅板である。
In S1100,
S1200にて、部分固定子鉄心200に対してコイル100を組付ける。すなわち、図3に示すように、ティース202の突出した部分に環状に開いたコイル100の開口部を嵌め込むようにして組付ける。そして、複数の部分固定子鉄心200が円筒形状になるように接続されて、固定子鉄心が形成される。コイル100は、固定子鉄心を形成した後に組み付けてもよい。また、固定子鉄心は、電磁鋼板を予め定められた枚数だけ積層して形成してもよい。
In S1200, the
S1250にて、コイル100の巻線と巻線との間、コイル100とコイル100が巻着されたティース202に隣接するティースに巻着される隣接コイルとの間およびコイルと固定子鉄心との間の少なくとも1つが接触しないようにコイルが規制される。具体的には、上述の規制される対象に応じて、予め定められた間隔を有するように規制する。
At S1250, between
本実施の形態において、図4に示すように、コイル100,110の巻線と巻線との間には、複数の絶縁スペーサ120,130を挿入することにより、巻線と巻線との間が予め定められた間隔を有するように規制される。絶縁スペーサ120,130は、予め定められた間隔の厚さを有する。絶縁スペーサ120,130の形状は、コイルの巻線と巻線との間に挿入することにより、巻線と巻線との間が予め定められた間隔を有するように規制されれば特に限定されるものではないが、本実施の形態において、たとえば、絶縁スペーサ120,130の形状は、図4の紙面下側に開き、コイル100,110の巻線に沿って形成されるU字(あるいはコの字)形状を有する。複数の絶縁スペーサ120,130がコイル100,110の巻線と巻線との間のそれぞれに挿入される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a plurality of insulating
また、コイル100に隣接するコイル110との間には、絶縁スペーサ140を挿入することにより、コイル100とコイル110との間が予め定められた間隔を有するように規制される。
Further, by inserting an insulating
なお、絶縁スペーサ120,130,140は、有機系の絶縁部材であれば特に限定されるものではないが、たとえば、以下のような材料が挙げられる。絶縁スペーサ120,130,140として用いられる材料は、芳香族ナイロン(登録商標)、ポリウレタン(UEW)、エポキシ、フェノール、ポリエステル(PEW)、ポリエチレンテレフタラート(強化PET)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエステルイミド(EI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、液晶(LCP)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フッ素樹脂(PTFE)等である。また、絶縁スペーサ120,130,140は、絶縁紙であってもよいし、熱を加えると発泡する発泡樹脂のような多孔性物質を用いてもよい。
The insulating
さらに、図5に示すように、コイル100と部分固定子鉄心200との間には、コイル100が当接するティース202の面を覆うような形状を有する絶縁部材を予めティース202あるいはコイル100に挿入しておく。なお、絶縁部材は、本実施の形態において、たとえば、熱を加えると発泡する発泡樹脂600のような多孔性物質を用いるが特に限定されるものではない。たとえば、絶縁部材として、上述の絶縁スペーサ120,130,140と同様に有機系の絶縁部材を用いてもよい。挿入した発泡樹脂600に熱を加えるなどして発泡させると、コイル100と部分固定子鉄心200との間は、予め定められた間隔を有するように規制される。
Further, as shown in FIG. 5, an insulating member having a shape covering the surface of the
S1300にて、結線処理が施される。すなわち、各ティースに巻着されたコイル端部204には、バスバー等の渡り部材がU相、V相、W相に対応するように接続される。
In S1300, connection processing is performed. That is, a transition member such as a bus bar is connected to the
S1400にて、後絶縁工程が行なわれる。後絶縁工程とは、本実施の形態において、部分固定子鉄心200に巻着されたコイル100に対して絶縁処理を施す処理である。すなわち、図6に示すように、部分固定子鉄心200に巻着されたコイル100に対して有機系の絶縁部材である樹脂600が射出成形により付着される。絶縁処理については、本実施の形態において、有機系の絶縁部材である樹脂を加圧してコイル100に射出成形により付着させる絶縁処理を施すが、特に限定されるものではない。たとえば、エナメル材等の有機系の絶縁材料を満たした容器にコイルが巻着された固定子鉄心を含浸させることにより、コイル対して絶縁処理を施してもよい。あるいは、容器にコイルが巻着された固定子鉄心を入れて密閉し、内部の空気を抜いた真空雰囲気において絶縁材料を充填していく真空含浸により絶縁処理を施してもよい。
In S1400, a post-insulation process is performed. In the present embodiment, the post-insulation process is a process of performing an insulation process on the
このようにして、後絶縁工程における絶縁処理により、コイル100の巻線と巻線との間、コイル100とコイル110との間およびコイル100と固定子鉄心との間における空隙は、樹脂で埋まるようにして浸透する。さらに、発泡樹脂の内部の空隙にも樹脂が浸透する。そして、図7に示すような固定子400が製造される。S1500にて、製造された固定子の不良品の検査等の最終検査を行なう。
In this manner, the gaps between the windings of the
なお、後絶縁工程において、コイル100に対して射出成形される樹脂600には、無機系の材料が含まれる。無機系の材料とは、樹脂よりも耐熱性および熱伝導率に優れた材料であれば特に限定されるものではないが、たとえば、粉末状のアルミナ、シリカあるいはモンモリナイト等である。
In the post-insulation process, the
また、本実施の形態においては、コイル100を固定子鉄心に巻着した後に樹脂を射出成形することにより絶縁処理が施されるため、無機系の材料の含有量を多くすることができる。すなわち、従来のようにたとえば、エナメル等の有機系の絶縁部材を用いて絶縁処理が施されたコイルを固定子鉄心に巻着するという方法によると、コイルの曲げ加工時およびコイルの巻着時における絶縁部材のはがれ等を回避するため、有機系絶縁部材には、絶縁部材の重量に対して40%wt程度しか無機系の材料を含有させることができない。しかしながら、本発明に係る固定子の製造方法によれば、無機系の材料の含有率が樹脂の重量に対して30〜300wt%である樹脂を絶縁処理に用いることができる。
In the present embodiment, since the insulation treatment is performed by injection molding the resin after winding the
なお、「予め定められた間隔」とは、上述のコイル100の巻線と巻線との間、コイル100とコイル110との間のそれぞれに応じて、絶縁破壊電圧に耐え、部分放電が起きない距離であれば特に限定されるものではない。ここで、「絶縁破壊電圧」とは、コイル100にかかる電圧と巻線と巻線との間あるいはコイル100とコイル110との間の距離とに応じて決まる絶縁を劣化させる電圧である。また、「部分放電」とは、巻線間あるいはコイル間において、電圧が加わることにより、距離に応じて、巻線間あるいはコイル間の絶縁部材中で部分的に発生する放電をいう。
Note that the “predetermined interval” means that the dielectric breakdown voltage is tolerated and partial discharge occurs depending on the winding between the windings of the
また、コイル100と固定子鉄心との間において、「予め定められた間隔」とは、コイル100と固定子鉄心との間で絶縁可能な距離であれば特に限定されるものではない。
The “predetermined interval” between the
さらに、好ましくは、コイル100,110の表面に酸化銅の皮膜を形成させる黒化処理を施しておくことが望ましい。このようにすると、コイル100,110において、皮膜により表面積が増加して、コイル100,110と、絶縁スペーサ120,140あるいは樹脂600との密着性を向上させることができる。
Furthermore, it is preferable to perform a blackening treatment for forming a copper oxide film on the surfaces of the
以上のようにして、本実施の形態に係る固定子の製造方法によると、固定子鉄心にコイルが巻着された後に、コイルの巻線と巻線との間、コイルと隣接コイルとの間およびコイルと固定子鉄心との間に樹脂を浸透させて絶縁処理を施すことができる。このとき、巻線と巻線との間、コイルと隣接コイルとの間およびコイルと固定子鉄心との間のそれぞれに対応した予め定められた間隔を有するように絶縁部材を設けてコイルを規制する。このようにすると、コイルの巻線と巻線との間、コイルと隣接コイルとの間およびコイルと固定子鉄心との間において、短絡による絶縁品質の低下を防ぐとともに、絶縁破壊電圧に耐え、部分放電が起きない間隔を空けることができる。 As described above, according to the method for manufacturing the stator according to the present embodiment, after the coil is wound around the stator core, the coil is wound between the windings and between the coil and the adjacent coil. Insulating treatment can be performed by infiltrating a resin between the coil and the stator core. At this time, an insulating member is provided to regulate the coil so as to have predetermined intervals corresponding to each of the winding, the winding, the adjacent coil, and the coil and the stator core. To do. In this way, between the coil winding and the winding, between the coil and the adjacent coil, and between the coil and the stator core, while preventing deterioration of the insulation quality due to a short circuit, withstand the dielectric breakdown voltage, An interval at which partial discharge does not occur can be provided.
また、予め定められた間隔を有するようにコイルを規制した後、樹脂を浸透させるため、巻線と巻線との間、コイルと隣接コイルとの間およびコイルと固定子鉄心との間の空隙が無くなるため、密着性が向上する。密着性が向上すると、コイルから固定子鉄心への熱拡散性が向上する。そのため、固定子における熱伝導率を向上させることができる。 In addition, after restricting the coil to have a predetermined interval, in order to infiltrate the resin, the gap between the winding and the winding, between the coil and the adjacent coil, and between the coil and the stator core As a result, the adhesion is improved. When the adhesion is improved, the thermal diffusibility from the coil to the stator core is improved. Therefore, the thermal conductivity in the stator can be improved.
さらに、コイルを固定子鉄心に巻着した後に、絶縁処理を施すため、可とう性、対クレージング性および滑り性等に基づく絶縁品質、信頼性、強度の要件を満足させる必要がなくなる。そのため、絶縁材料の選択が制限されることがなくなる。 Furthermore, since the insulation treatment is performed after the coil is wound around the stator core, it is not necessary to satisfy the requirements of insulation quality, reliability, and strength based on flexibility, anti-crazing property, and slip property. Therefore, the selection of the insulating material is not limited.
したがって、従来製造工程におけるダメージに対する要件を満足しないために使用できなかった耐熱性および熱伝導率のより高い無機系の材料を含む絶縁材料を使用することができる。そのため、コイルから固定子鉄心への熱拡散性がさらに向上する。その結果、絶縁品質を向上させることにより、電流密度を向上させて、回転電機の性能を向上させることができる。 Therefore, it is possible to use an insulating material including an inorganic material having higher heat resistance and higher thermal conductivity, which could not be used because the requirement for damage in the conventional manufacturing process is not satisfied. Therefore, the thermal diffusibility from the coil to the stator core is further improved. As a result, by improving the insulation quality, the current density can be improved and the performance of the rotating electrical machine can be improved.
<第2の実施の形態>
以下、第2の実施の形態に係る固定子の製造方法について説明する。本実施の形態に係る固定子の製造方法は、第1の実施の形態に係る固定子の製造方法の手順と比較して、コイルの巻線と巻線との間に絶縁スペーサ120に代えて粉末状の絶縁部材を付着させる点で異なる。それ以外の手順については、第1の実施の形態に係る固定子の製造方法と同じ手順である。したがって、その詳細な説明は繰り返さない。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a method for manufacturing the stator according to the second embodiment will be described. The stator manufacturing method according to the present embodiment is different from the procedure of the stator manufacturing method according to the first embodiment in place of the insulating
図8に示すように、本実施の形態において、環状に巻回されたコイル100,110の巻線と巻線との間に粉末状の絶縁部材500を付着させる。予め定められた間隔を有する粉末状の絶縁部材500を巻線と巻線との間に付着させることにより、巻線と巻線との間は、予め定められた間隔を有するように規制される。粉末状の絶縁部材500は、本実施の形態において、たとえば、エポキシの粉体である。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, a powdery insulating
図9に示すように、後絶縁工程にて、コイル100に対して樹脂600を射出成形すると、粉末状の絶縁部材500により形成されるコイルの巻線と巻線との間の空隙には、樹脂600が浸透する。
As shown in FIG. 9, when the
以上のようにして、本実施の形態に係る固定子の製造方法によると、上述の第1の実施の形態と同様の効果を有する。 As described above, the method for manufacturing a stator according to the present embodiment has the same effects as those of the first embodiment described above.
なお、本実施の形態においては、環状に巻回されたコイル100が形成された後に、巻線と巻線との間に粉末状の絶縁部材500を付着させたが特に限定されるものではない。たとえば、図10に示すように、予め粉末状の絶縁部材500を付着させた導体の平板を環状に巻回してコイル100を形成してもよい。
In the present embodiment, the powdery insulating
<第3の実施の形態>
以下、第3の実施の形態に係る固定子の製造方法について説明する。本実施の形態に係る回転電機の固定子の製造方法について、図11を参照して説明する。なお、図11に示したフローチャートの中で、前述の図1に示したフローチャートと同じ手順については同じステップ番号を付してある。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。
<Third Embodiment>
A method for manufacturing the stator according to the third embodiment will be described below. A method for manufacturing the stator of the rotating electrical machine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the flowchart shown in FIG. 11, the same steps as those in the flowchart shown in FIG. 1 are given the same step numbers. Therefore, detailed description thereof will not be repeated here.
S2000にて、コイル100の巻線と巻線との間、コイル100と隣接するコイル110との間およびコイルと固定子鉄心との間の少なくとも1つが接触しないように規制される。具体的には、上述の規制される対象に応じて、予め定められた間隔を有するように規制される。
In S2000, at least one of the windings of the
本実施の形態において、図12(A)に示すように、コイル100は、絶縁処理が施されていないコイル100を環状に巻回した状態で、巻線と巻線との間に予め定められた間隔を有するように広げられる。
In this embodiment, as shown in FIG. 12A, the
なお、コイル100と隣接するコイル110との間およびコイル100と固定子鉄心との間は、上述の第1の実施の形態と同じ手順により予め定められた間隔有するように規制される。したがって、その詳細な説明は繰り返さない。
In addition, between the
S2100にて、固定子鉄心に巻着されたコイル100に対して後絶縁工程が行なわれる。すなわち、図12(B)に示すように、絶縁材料が含浸塗装される。コイル100は、乾燥後、さらに含浸塗装して重ね塗りされる。
In S2100, a post-insulation process is performed on
S2200にて、結線処理が施される。すなわち、各ティースに巻着されたコイル端部204には、バスバー等の渡り部材がU相、V相、W相に対応するように接続される。
In S2200, connection processing is performed. That is, a transition member such as a bus bar is connected to the
S2300にて、結線部の絶縁処理が施される。すなわち、図13に示すように、渡り部材と結線処理が施されたコイル端部204に対して絶縁部材を含浸塗装する。
In S2300, the insulation of the connection part is performed. That is, as shown in FIG. 13, the insulating member is impregnated and coated on the
以上のようにして、本実施の形態に係る固定子の製造方法によると、上述の第1の実施の形態と同様の効果に加えて、含浸塗装を行なうことによりコイルの絶縁処理を施すことができる。そのため、型にモールドを施す対象物を入れ温度を上げ射出成形する工程のための炉や射出成形機が必要となる射出成形による絶縁処理と比較して、含浸塗装による絶縁処理は、製造コストの低減が図れる。 As described above, according to the method for manufacturing the stator according to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment described above, the coil can be insulated by performing the impregnation coating. it can. Therefore, in comparison with the insulation treatment by injection molding, which requires a furnace or injection molding machine for the process of putting the object to be molded into the mold and raising the temperature and injection molding, the insulation treatment by the impregnation coating is less expensive to manufacture. Reduction can be achieved.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100,110 コイル、120,130,140 絶縁スペーサ、200 部分固定子鉄心、202,206 ティース、204 コイル端部、300 絶縁材料、400 固定子、500 粉状の絶縁部材、600 発泡樹脂。 100, 110 Coil, 120, 130, 140 Insulating spacer, 200 Partial stator core, 202, 206 Teeth, 204 Coil end, 300 Insulating material, 400 Stator, 500 Powdered insulating member, 600 Foamed resin.
Claims (9)
前記ティースの形状に合致する形状に前記コイルを形成するステップと、
前記固定子鉄心を製造するステップと、
前記コイルを前記ティースに巻着させるステップと、
前記コイルの巻線と巻線との第1の間、前記コイルと前記コイルが巻着されたティースに隣接するティースに巻着された隣接コイルとの第2の間および前記コイルと前記固定子鉄心との第3の間の少なくとも1つが接触しないように規制する規制ステップと、
前記固定子鉄心に巻着された前記コイルに対して絶縁処理を施す処理ステップとを含む、固定子の製造方法。 A method for manufacturing a stator of a rotating electrical machine including a rotor and a stator, wherein the stator includes a stator core having a plurality of teeth, and a coil wound around the teeth,
Forming the coil in a shape that matches the shape of the teeth;
Producing the stator core;
Winding the coil around the teeth;
A first interval between the windings of the coil, a second interval between the coil and an adjacent coil wound around a tooth around which the coil is wound, and the coil and the stator. A regulation step for regulating at least one of the third core and the iron core so as not to contact;
And a processing step of performing an insulation process on the coil wound around the stator core.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010148275A (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Nitto Shinko Kk | Stator for rotary electric machine and manufacturing method for stator for rotary electric machine |
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USRE46265E1 (en) | 2008-02-13 | 2017-01-03 | Hitachi, Ltd. | Rotating electric apparatus and method for connecting stator coils thereof |
-
2004
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