定子的製造方法和定子的製造用夾具與流程

2023-04-22 20:05:34 2

本發明涉及定子的製造方法和定子的製造用夾具。

背景技術：

以往，公知有具有定子和轉子的電動機或發電機等旋轉電機。旋轉電機的定子通常按照如下的方式製造。

首先，層疊多張大致圓環狀的鋼板來製作定子鐵芯，另一方面，製作多個線圈元件，該線圈元件是將多個電導體綑紮而成型為大致u字狀的結構。接著，使製作出的多個線圈元件在圓周方向上重疊而排列成圓環狀，在該狀態下，將各電導體的末端部貫插至呈圓環狀並列設置於定子鐵芯的各槽中。接著，在使從各槽突出的多個電導體的末端部沿圓周方向擰轉彎曲之後，將其末端部彼此接合。然後，在從各槽露出的電導體的表面的一部分上塗布樹脂而進行絕緣處理。由此，製造出旋轉電機的定子。

但是，上述的絕緣處理是這樣進行的：在藉助感應加熱使定子鐵芯被加熱之後，在變成了高溫的電導體上塗布粉末樹脂。然而，鋼板受到加熱時產生的磁力線的影響而引起磁懸浮，熱不會傳遞到懸浮的層的下層而只對懸浮的鋼板進行過加熱，從而超過絕緣紙的耐熱溫度或者產生鋼板的熱變形等問題。因此，作為抑制鋼板的彎曲和磁懸浮的方法，提出了在鋼板上配置由圓環狀的非磁性體構成的按壓板的方法(例如，參照專利文獻1)或在鋼板上設置重石的方法(例如，參照專利文獻2)。

另一方面，在定子鐵芯上設置有多個用於對所層疊的多個鋼板進行固定的緊固孔。因此，在塗布樹脂時，有時因粉末樹脂或清漆等異物會附著在這些緊固孔的周圍，從而導致緊固面與墊圈不緊貼而會妨礙緊固作業。因此，以往，作業者利用遮蔽帶對緊固孔附近進行覆蓋，在該狀態下進行樹脂的塗布。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2012－240254號公報

專利文獻2：日本特開昭60－74417號公報

然而，在以往的技術中，作業者為了進行絕緣處理，而必須分別進行在定子鐵芯上設置按壓板的設置作業以及遮蔽帶的粘貼作業這2個作業，使得作業工序變得複雜。

技術實現要素：

本發明是鑑於上述課題而完成的，其目的在於，提供一種定子的製造方法和定子的製造用夾具，能夠防止感應加熱中產生的鋼板的磁懸浮，並且能夠防止粉末樹脂或清漆等附著或進入到緊固孔周邊。

(1)一種定子的製造方法(例如，後述的定子的製造方法s1)，該定子具有電導體(例如，後述的電導體3a)和大致圓環狀的定子鐵芯(例如，後述的定子鐵芯2)，該定子鐵芯是將多張在周緣部附近形成有多個緊固孔(例如，後述的緊固孔27)的薄板(例如，後述的鋼板20)以所述多個緊固孔沿層疊方向排列的方式層疊而形成的，該電導體的一部分被插入於槽(例如，後述的槽2a)中，在該定子鐵芯上形成有多個所述槽，該定子的製造方法具有以下工序：安裝工序(例如，後述的安裝工序s2)，將按壓部件安裝至所述定子鐵芯，該按壓部件從上方覆蓋所述緊固孔及其附近並且向層疊方向內側按壓所述定子鐵芯；加熱工序(例如，後述的加熱工序s3)，通過感應加熱對所述定子鐵芯進行加熱；塗布工序(例如，樹脂塗布工序s4)，將樹脂塗布到在所述加熱工序中升溫後的電導體上；以及拆卸工序(例如，後述的拆卸工序s5)，將所述按壓部件從所述塗布工序後的所述定子鐵芯卸除。

在上述(1)的發明的製造方法中，首先，設有安裝工序，在該安裝工序中，將按壓部件安裝至所述定子鐵芯，該按壓部件從上方覆蓋緊固孔及其附近並且向層疊方向內側按壓所述定子鐵芯。接著，設有加熱工序和樹脂塗布工序，在通過感應加熱使定子鐵芯被加熱之後，在電導體上塗布樹脂。然後，設有拆卸工序，將按壓部件從進行了絕緣處理後的定子鐵芯卸除，從而形成能夠安裝至旋轉電機的定子。

由此，根據(1)的發明，安裝於定子鐵芯的按壓部件能夠防止在感應加熱中可能會產生的鋼板的磁懸浮和因該磁懸浮引起的鋼板的彎曲，並且在樹脂的塗布工序中，按壓部件能夠防止樹脂或清漆等附著於緊固孔附近。

由於僅通過安裝該按壓部件就完成了樹脂相對於電導體的塗布準備，因此作業效率得以提高，並且卸除後的按壓部件能夠進行再利用。

(2)根據上述(1)的定子的製造方法，所述按壓部件被配置成在所述定子鐵芯的圓周方向上被分割開。

在上述(2)的定子的製造方法中，其根據上述(1)的定子的製造方法，特別是按壓部件被配置成在定子鐵芯的圓周方向上被分割開。

由此，各按壓部件能夠單獨拆卸，並且即使在安裝了各按壓部件之後將定子結構部件(例如三相線)連接起來，也能夠將按壓部件卸除。並且，即使1個按壓部件因熱膨脹而變形，該變形的影響也不會傳遞給相鄰的按壓部件，能夠防止按壓部件的變形。

(3)根據上述(1)或(2)的定子的製造方法，在所述安裝工序中，通過利用同一緊固部件(例如，後述的螺栓60)將形成於所述按壓部件的孔部和所述定子鐵芯的緊固孔緊固在一起，從而向層疊方向內側按壓所述定子鐵芯。

在上述(3)的定子的製造方法中，根據上述(1)或(2)的定子的製造方法，特別是利用同一緊固部件將所述按壓部件所具有的孔部與所述定子鐵芯的緊固孔緊固在一起。

由此，按壓部件能夠一體地安裝於定子鐵芯。因此，在各工序的轉移時等定子鐵芯的搬送變得容易，並且緊固部件不會鬆動，能夠可靠地防止粉末樹脂附著在緊固孔周邊。

(4)一種定子(例如，後述的定子1)的製造用夾具，該定子具有電導體(例如，後述的電導體3a)和大致圓環狀的定子鐵芯(例如，後述的定子鐵芯2)，該定子鐵芯是將多張在周緣部附近形成有多個緊固孔(例如，後述的緊固孔27)的薄板(例如，後述的鋼板20)以所述多個緊固孔沿層疊方向排列的方式層疊而形成的，該電導體的一部分被插入於槽(例如，後述的槽2a)中，在該定子鐵芯上形成有多個所述槽，

該定子的製造用夾具(例如，後述的按壓部件50)被配置成在所述定子鐵芯的圓周方向上被分割開，所述定子的製造用夾具從上方覆蓋所述緊固孔及其附近並且具有孔部，該孔部形成為能夠與所述定子鐵芯的緊固孔緊固在一起。

在上述(4)的定子的製造用夾具中，特別是以從上方覆蓋大致圓環狀的定子鐵芯的方式設置有該製造用夾具，該定子鐵芯是將多張薄板以多個緊固孔沿層疊方向排列的方式層疊而形成的。由此，製造用夾具能夠防止在感應加熱中可能產生的鋼板的磁懸浮和因該磁懸浮引起的鋼板的彎曲，並且製造用夾具能夠作為掩蔽材料而防止樹脂或清漆等附著於緊固孔及其附近。

上述(4)的定子的製造用夾具能夠緊固於定子鐵芯的緊固孔，並且形成為在定子鐵芯的圓周方向上被分割開。由此，即使在安裝了各製造用夾具之後將定子結構部件(例如三相線)連接起來，也能夠將各製造用夾具卸除。並且，即使1個製造用夾具因熱膨脹變形，該變形的影響也不會傳遞給相鄰的製造用夾具，因此能夠防止各製造用夾具的變形。

根據本發明，可提供一種定子的製造方法和定子的製造用夾具，能夠防止在感應加熱中所產生的鋼板的磁懸浮，並且能夠防止粉末樹脂或清漆等附著或進入緊固孔周邊。

附圖說明

圖1是示出本發明的一個實施方式的定子的結構的立體圖。

圖2是本實施方式的定子的俯視圖。

圖3是本實施方式的樹脂塗布前的定子的俯視圖。

圖4是本實施方式的第1按壓部件的立體圖。

圖5是本實施方式的第2按壓部件的立體圖。

圖6是本實施方式的第1按壓部件的主視圖。

圖7是圖6中的第1按壓部件的左側視圖。

標號說明

1：定子；2：定子鐵芯；2a：槽；3a：電導體；4：樹脂；20：鋼板(薄板)；27：緊固孔；50：按壓部件；51：主體部；54：緊固孔(孔部)；60：螺栓(緊固部件)。

具體實施方式

以下，關於本發明的一個實施方式，參照附圖詳細地進行說明。並且，在以下的說明中，將配置有電導體的頂部的一側作為上，將配置有電導體的底部的一側作為下。在本實施方式的定子的製造方法中，通過在將安裝部件安裝於定子鐵芯的狀態下將絕緣樹脂塗布於電導體，從而製造出定子。

首先，對利用本實施方式的製造方法而製造的定子1進行說明。

圖1是示出本發明的一個實施方式的定子的結構的立體圖。圖2是定子1的俯視圖。圖3是本實施方式的樹脂塗布前的定子1的俯視圖。

定子1形成為大致圓環狀，其構成為包括定子鐵芯2、線圈3、樹脂4、按壓部件(定子1的製造用夾具)50。未圖示的轉子旋轉自如地配置於定子1的內側。並且，用於進行定子鐵芯2的感應加熱的未圖示的內線圈和外線圈被夾著定子鐵芯2配置在定子鐵芯2的內周與外周。

定子鐵芯2形成為大致圓環狀。在定子鐵芯2的內周上，以相等間隔形成有多個沿定子鐵芯2的中心軸線方向上貫穿的槽2a。

槽2a在定子鐵芯2的徑向上的截面形狀形成為從定子鐵芯的內周緣朝向徑向外側呈放射狀延伸。各槽2a與沿旋轉軸線方向延伸的縫2b連通，該縫2b在圓周方向上隔開相等間隔地形成在定子鐵芯2的內周面上。

定子鐵芯2是通過層疊多張鋼板20而形成的，該鋼板20在外周具有向外方突出的6個突出部21(21a～21f)。這6個突出部21在圓周方向上等間隔地形成。

在6個突出部21(21a～21f)的水平方向上的側面上設置有第1彎曲部25(25a～25f)和第2彎曲部26(26a～26f)，該第1彎曲部25(25a～25f)在從突出部21的末端部22到突出部21的根部23之間形成有凸部24(24a～24f)，該第2彎曲部26(26a～26f)呈從突出部21的末端部22彎曲到突出部21的根部23的形狀。

在從定子鐵芯2的徑向外側觀察內側時，3個突出部21a、21c、21e中，第1彎曲部25(25a、25c、25e)形成於左側，另一方面，3個突出部21b、21d、21f中，第1彎曲部25(25b、25d、25f)形成於右側。由此，在相鄰的2個突出部21彼此之間，配置有彼此的第1彎曲部25或者第2彎曲部26。

並且，在突出部21的中心部附近形成有能夠緊固螺栓的緊固孔27，該緊固孔27沿鋼板20的上下方向貫穿。在將按壓部件50卸除之後，該緊固孔27供未圖示的緊固部件貫插而進行緊固。

線圈3由多個線圈元件3b構成，該線圈元件3b通過將多個電導體3a綑紮而形成為大致u字狀。線圈3的頂部3c成型為俯視觀察時呈大致s字狀。

該線圈3在將多個線圈元件3b在圓周方向上重疊並且排列成圓環狀的狀態下被貫插到各槽2a中。並且，在線圈元件3b的下方形成有連接部3d，該連接部3d通過tig焊接等將以規定的間隔排列的電導體3a的下方端部連接起來。在連接部3d上被塗布用於絕緣的樹脂4。

樹脂4由在塗布前具有粉末狀或者液體狀的形態的絕緣樹脂材料構成。樹脂4是在塗布到線圈3的連接部3d上之後通過進行加熱固化而形成的。在本實施方式中使用了粉末狀的樹脂4。

通電加熱裝置5具有3個電源供給線5a～5c，各供給線與線圈元件3b的連接部3d電連接。通電加熱裝置5從3個供給線輸出初始相位分別錯開三分之一波長的交流電流。

關於按壓部件50，參照圖4～7來詳細地進行說明。這裡，圖4是本實施方式的第1按壓部件50a的立體圖。圖5是本實施方式的第2按壓部件50b的立體圖。圖6是本實施方式的第1按壓部件50a的主視圖。圖7是圖6中的第1按壓部件50a的左側視圖。

如圖4和圖5所示，按壓部件50構成為包含緊固孔(孔部)54、螺栓(緊固部件)60以及未圖示的螺母。按壓部件50在使緊固孔54與突出部21的緊固孔27連通的狀態下被螺栓60和螺母緊固。按壓部件50防止感應加熱時的鋼板20的磁懸浮和因該磁懸浮引起的鋼板的彎曲。這裡，雖然使用螺母進行緊固，但也可以代替螺母而使用在託板上切出內螺紋而得到的結構。

在按壓部件50的主體部51上，分別成型出了具有與突出部21a、21c、21e匹配的形狀的第1按壓部件50a、50c、50e(在圖4中為第1按壓部件50a)以及具有與突出部21b、21d、21f匹配的形狀的第2按壓部件50b、50d、50f(在圖5中為第2按壓部件50b)。主體部51的材料使用不鏽鋼等非磁性部件。

在主體部51的表面部52上被進行了塗覆以使得所附著的樹脂或清漆等能夠簡單地脫落。並且，主體部51的背面部53以0.1以下的平面度進行設置，以避免樹脂粉末進入背面部53與突出部21之間的間隙中。

在主體部51上設置有緊固孔(孔部)54、第1旋轉防止部55、第2旋轉防止部56、上下左右判別部57以及測量用切口部58。

第1旋轉防止部55(55a～55f)和第2旋轉防止部56(56a～56f)將安裝按壓部件50時從螺栓60受到的應力抵消，防止主體部51的旋轉(在圖4中為第1旋轉防止部55a和第2旋轉防止部56a)。

第1旋轉防止部55設置於第1彎曲部25側。第1旋轉防止部55形成為：在從主體部51朝向定子鐵芯2的徑向外側延伸之後，向下方折回以使第1旋轉防止部55的末端部551與圖1所示的凸部24的一部分抵接。

並且，第2旋轉防止部56設置於第2彎曲部26側，並且形成為：在從主體部51朝向定子鐵芯2的徑向外側延伸之後，向下方折回以使第2旋轉防止部56的末端部561與第2彎曲部26的一部分抵接。

上下左右判別部57(57a～57f)設置於上述主體部51的第1旋轉防止部55側(在圖4中為上下左右判別部57a)。上下左右判別部57形成為：在從主體部51朝向定子鐵芯2的徑向外側延伸之後，以上下左右判別部57的末端部571被配置於主體部51的上方的方式折回。

上下左右判別部57使突出部21的形狀與主體部51的形狀的匹配性的判別變得容易。

測量用切口部58以能夠進行雷射照射的面積設置在突出部21的末端部22上。測量用切口部58在利用未圖示的雷射測量器對從定子鐵芯2的下表面到上表面的高度進行測量時使用。並且，也可以用於微量規等機械式測量器。

關於具有如上的結構的定子1的製造方法s1，在下文中進行說明。

本實施方式的定子1的製造方法s1構成為包括安裝工序s2、加熱工序s3、樹脂塗布工序s4以及拆卸工序s5。

在安裝工序s2中，在定子鐵芯2的各突出部21的上表面上安裝按壓部件50。具體而言，首先使用上下左右判別部57，配置與突出部21的形狀相符的按壓部件50，使按壓部件50的緊固孔54與突出部21的緊固孔27連通。通過使螺栓60貫插到連通的緊固孔中，並利用螺母對該螺栓60的端部進行緊固，從而使按壓部件50與定子鐵芯2成型為一體。

在加熱工序s3中，通過通電加熱對線圈3進行加熱，利用感應加熱對定子鐵芯2進行加熱。具體而言，藉助於通電加熱裝置5所施加的電流而產生基於線圈3內的電阻的焦耳熱，從而對線圈3進行加熱。並且，藉助施加給隔著定子鐵芯配置在定子鐵芯的內周與外周的未圖示的內線圈和外線圈的電流，而在定子鐵芯中流過感應電流，進行發熱。此時，雖然產生溫度的上升以及磁力線，但通過按壓部件50抑制了定子鐵芯2的鋼板20的變形或浮起。這裡，雖然為了在加熱工序s3中縮短加熱時間而一併使用了用於加熱線圈的通電加熱和用於加熱定子鐵芯的感應加熱，但如果時間上沒有限制則也可以只進行加熱定子鐵芯的感應加熱。

在樹脂塗布工序s4中，在線圈3的連接部3d上塗布樹脂4。具體而言，將通過上述加熱工序s3而加熱了的線圈3的連接部3d插入到未圖示的樹脂4的貯留槽內，藉助該線圈3的熱而使樹脂粉末熔接。然後，將定子鐵芯2放入爐內，使樹脂固定於線圈3。

此時，連通的緊固孔處於被按壓部件50掩蔽的狀態，樹脂或清漆等不會附著於該緊固孔周邊。在樹脂塗布工序s4中也可以具有在線圈3的頂部塗布樹脂的工序。在該情況下，從頂部流過來的樹脂也不會附著於緊固孔周邊。

在拆卸工序s5中，將按壓部件50從定子鐵芯2卸除。具體而言，僅通過將安裝於螺栓60的螺母去除，就能夠將按壓部件50卸除。此時，如果是以往的圓管狀的按壓板，則在安裝了按壓板之後安裝於定子鐵芯的部件(例如三相線)等成為障礙，無法將按壓板卸除，而本發明的按壓部件50由於在圓周方向上被分割開，因此不用顧及三相線等能夠單獨地進行拆卸。

另外，也可以在s2～s5的各工序之間進行將其他的部件安裝於定子鐵芯的工序、或將線圈之間連接的工序等其他的工序。

根據本實施方式的定子1的製造方法s1，實現了如下的效果。

首先，設有安裝工序s2，在該工序中，從定子鐵芯2的上方安裝按壓部件50以對緊固孔27及其附近進行覆蓋。接著，設有加熱工序s3和樹脂塗布工序s4，在使電導體3a被加熱之後，在該電導體3a上塗布樹脂4。然後，設有拆卸工序s5，通過將按壓部件50從執行了絕緣處理後的定子鐵芯2卸除，而形成能夠安裝至旋轉電機的定子1。

由此，根據本實施方式，安裝於定子鐵芯2的按壓部件50能夠防止在感應加熱中可能產生的鋼板20的磁懸浮和因該磁懸浮引起的鋼板的彎曲，並且在樹脂塗布工序中，按壓部件50能夠防止樹脂或清漆等附著於緊固孔27及其附近。

並且，由於僅通過安裝該按壓部件50就完成了樹脂相對於電導體3a的塗布準備，因此作業效率提高，並且拆卸後的按壓部件能夠進行再利用。

在本實施方式中，按壓部件50被配置成在定子鐵芯2的圓周方向上被分割開。

由此，按壓部件50能夠單獨地拆卸，並且能夠利用定子鐵芯2的圓周上的按壓部件50之間的間隙使通電加熱裝置5等相對於定子鐵芯2裝卸。並且，即使1個按壓部件50因熱膨脹而變形，該變形的影響也不會傳遞給相鄰的按壓部件50，能夠防止按壓部件50的變形。

在本實施方式中，所述按壓部件50所具有的孔部(緊固孔)54與所述定子鐵芯2的緊固孔27利用同一緊固部件(螺栓)60而緊固在一起。

由此，能夠將按壓部件50一體地安裝於定子鐵芯2。因此，在各工序的轉移時等定子鐵芯2的搬送變得容易，並且緊固部件60不會鬆動，能夠可靠地防止樹脂附著在緊固孔27上。

在本實施方式中，製造用夾具(按壓部件)50被設置為從上方覆蓋大致圓環狀的定子鐵芯2，該定子鐵芯2是將多個薄板以多個緊固孔27沿層疊方向排列的方式層疊而形成的。由此，製造用夾具50能夠防止在感應加熱中可能產生的鋼板的磁懸浮，並且製造用夾具50能夠作為掩蔽材料而防止樹脂或清漆等附著於緊固孔附近。

製造用夾具50能夠緊固於定子鐵芯2的緊固孔27，並且形成為在定子鐵芯2的圓周方向上被分割開。由此，各製造用夾具50能夠單獨地拆卸，並且即使1個製造用夾具50因熱膨脹而變形，該變形的影響也不會傳遞給相鄰的製造用夾具50，因此能夠防止製造用夾具50的變形。

另外，本發明不限於上述實施方式，能夠實現本發明的目的的範圍內的變形、改良都包含在本發明中。