ステータコイル及びコアの加熱装置および加熱方法
【課題】ステータコイルへの通電を行わなくても、高周波誘導加熱方式により、コアの局部的な加熱による温度上昇を防止でき、かつステータコイルとコアとを均一に加熱することができるステータコイル及びコアの加熱装置および加熱方法を提供する。
【解決手段】環状コアＦの内周側にステータコイルＬが巻装されたステータＭの中空部Ｍａに、高周波誘導加熱用コイルヘッド３３が挿入され、前記ステータコイル及びコアを高周波誘導加熱する装置である。この装置は、前記コアＦと同軸上に位置して該コアＦの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置され、前記コイルヘッド３３から発生する磁束が前記コアＦの外周部Ｆａに及ぶのを阻止する筒形遮蔽体３６を備えている。
【解決手段】環状コアＦの内周側にステータコイルＬが巻装されたステータＭの中空部Ｍａに、高周波誘導加熱用コイルヘッド３３が挿入され、前記ステータコイル及びコアを高周波誘導加熱する装置である。この装置は、前記コアＦと同軸上に位置して該コアＦの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置され、前記コイルヘッド３３から発生する磁束が前記コアＦの外周部Ｆａに及ぶのを阻止する筒形遮蔽体３６を備えている。
【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のコイル及びコアを、ワニス含浸工程等に先立って加熱する加熱装置および加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のステータを製造する場合、環状コアの内周側に巻装されたステータコイルにワニスを含浸させたり、樹脂モールドされるが、このワニス含浸工程あるいは樹脂モールドに先立って、ステータコイル及びコアを加熱する必要がある。
【０００３】
従来では、ワニス含浸あるいは樹脂モールドに先立って、ステータを加熱炉内に入れてステータコイル全体を加熱していた。
【０００４】
ところが、上記した従来では、作業者がステータを加熱炉に挿入し、加熱後にステータを加熱炉から取り出して次工程に送らなければならず、作業効率が悪く、加熱時間も長い。従って、その分、使用電力量も大きくなる。
【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次工程に搬送するまでに手間がかかり、ステータコイルを所定温度に保ちにくく、その結果、ステータコイルに塗布したワニスが良好に含浸しにくくなるとか、クラック等が生じて樹脂成形品の品質を損なうという問題があった。
【０００６】
そこで、作業効率の改善、加熱時間低減による低電力化等を目的として、環状コアの中空部に高周波誘導加熱用コイルヘッドを配置し、ステータコイル及びコアを高周波誘導加熱方式により迅速に加熱することが提案されている。
【０００７】
また、高周波誘導加熱方式による加熱に加え、ステータコイルに通電してコイルを自己発熱することにより、ステータコイルをより均一に加熱することも提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開昭６０−８２０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、環状コアの中空部に高周波誘導加熱用コイルヘッドを配置し、ステータコイル及びコアを高周波誘導加熱方式により加熱する方法では、高周波誘導加熱用コイルヘッドから生じる磁束の多くが、コアの外周部の厚さ方向の端部に作用する。コアは通常はけい素鋼板の積層体により構成されていることが多いため、コアの厚さ方向への熱伝導性が良くないこともあって、この部位のみが局部的に加熱され、熱変形や絶縁樹脂の損傷等を引き起こす恐れがある一方、コイルの加熱が十分になされないという問題があった。
【０００９】
また、高周波誘導加熱方式による加熱に加え、ステータコイルに通電してステータコイルを自己発熱することにより、コアとステータコイルを加熱する方法では、ステータコイルによって自己発熱温度がばらつくとか、ステータコイルへの通電時に電磁力が発生してステータコイル全体が振動するという問題があった。さらには、通電のための端子の位置決めが難しく自動化が難しいとか、ステータコイルと通電用電源の接続時に、接続不良により接続端子間でスパークを生じるといった問題があった。
【００１０】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ステータコイルへの通電を行わなくても、高周波誘導加熱方式により、コアの局部的な加熱による温度上昇を防止でき、かつコイルとコアとを均一に加熱することができるステータコイル及びコアの加熱装置および加熱方法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】
【００１１】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）ステータコイルが内周側に巻装された環状コアの中空部に、高周波誘導加熱用コイルヘッドが挿入されることにより、前記ステータコイル及びコアを加熱する高周波誘導加熱手段を備え、この高周波誘導加熱手段は、前記コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置され、前記コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を備えていることを特徴とするステータコイル及びコアの加熱装置。
（２）前記遮蔽体は筒形またはドーナツ形である前項１に記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
（３）前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されている前項１または２に記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
（４）前記高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有している前項１〜３のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
（５）前記コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドが配置されてなる前項１〜４のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
（６）ステータコイルが内周側に巻装された環状コアの中空部に、高周波誘導加熱用コイルヘッドを挿入し、前記ステータコイルを高周波誘導加熱するステータコイル及びコアの加熱方法であって、前記高周波誘導加熱用コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を、前記コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置した後、前記コイルヘッドに交流電圧を通電して前記ステータコイル及びコアを加熱することを特徴とするステータコイル及びコアの加熱方法。
（７）前記遮蔽体は筒形またはドーナツ形である前項６に記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
（８）前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されている前項６または７に記載のステータコイルの加熱方法。
（９）前記高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有している前項６〜８のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
（１０）前記コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドを配置して高周波誘導加熱を行う前項６〜９のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
【発明の効果】
【００１２】
前項（１）に記載の発明によれば、環状コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置され、高周波誘導加熱用コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を備えているから、高周波誘導加熱装置コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのが抑止され、内周部からの加熱が主流となる一方、ステータコイルに多くの高周波磁束が透過して、該ステータコイルが十分に加熱されることになる。このため、コアの外周部の厚さ方向の端部のみが局部的に加熱され、熱変形や絶縁樹脂の損傷等を引き起こす不都合を解消しつつ、ステータコイルとコアを均一に加熱することができる。もとより、ステータコイルへの通電は伴わないから、通電によるステータコイルの発熱温度のばらつきや、ステータコイルの振動や、通電時の端子の位置決めの困難性や、通電接続時の接続不良によるスパーク発生といった不都合を生じることはない。
【００１３】
前項（２）に記載の発明によれば、筒形またはドーナツ形の遮蔽体により、高周波誘導加熱装置コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのを効果的に抑止できる。
【００１４】
前項（３）に記載の発明によれば、前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されているから、コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのを一層確実に阻止することができると共に、内周部から加熱して積層コア各一枚ごとの熱伝導により均一に加熱することができる。
【００１５】
前項（４）に記載の発明によれば、高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有しているから、コイルヘッドの巻回部をコアの厚さ方向における中央部にのみに設けてある場合に比べて、コイルヘッドによる両巻回部からの高周波磁束をステータコイルに有効に透過させることができ、より効率的に加熱を行うことができる。
【００１６】
前項（５）に記載の発明によれば、コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドが配置されてなるから、この外側コイルヘッドによってもステータコイル及びコアが誘導加熱されることになる。このため、内外両側からの誘導加熱により、内側のコイルヘッドのみによる加熱に較べて、コアやステータコイルが温度上昇するまでの加熱時間が少なくてすむし、加熱に要するエネルギも少なく電力の低減になる。
【００１７】
前項（６）に記載の発明によれば、遮蔽体を配置して高周波誘導加熱を行うから、高周波誘導加熱用コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのが抑止され、内周部からの加熱が主流となる。一方、ステータコイルに多くの高周波磁束が透過して、該ステータコイルが十分に加熱されることになり、コアの外周部の厚さ方向の端部の熱変形や絶縁樹脂の損傷等を引き起こす不都合を解消しつつ、ステータコイルとコアを均一に加熱することができる。
【００１８】
前項（７）に記載の発明によれば、筒形またはドーナツ形の遮蔽体により、高周波誘導加熱装置コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのを効果的に抑止できる。
【００１９】
前項（８）に記載の発明によれば、前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されているから、コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのを一層確実に阻止することができる。
【００２０】
前項（９）に記載の発明によれば、高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有しているから、コイルヘッドの巻回部をコアの厚さ方向における中央部にのみに設けてある場合に比べて、コイルヘッドによる両巻回部からの高周波磁束をステータコイルに有効に透過させることができ、より効率的に加熱を行うことができる。
【００２１】
前項（１０）に記載の発明によれば、コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドを配置して、高周波誘導加熱を行うから、この外側コイルヘッドによってもステータコイル及びコアが誘導加熱されることになり、内側のコイルヘッドのみによる加熱に較べて、コアやステータコイルが温度上昇するまでの加熱時間が少なくてすむし、加熱に要するエネルギも少なくてすむ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
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及びコアの加熱装置を含む、ステータの製造システムを示す概略平面図および正面図である。
【００２４】
図１および図２おいて、ステータコイル及びコアの加熱装置は、図３および図４に示すステータＭのコイル（ステータコイル）ＬにワニスＷ（図９）を塗布するにあたって、該ステータコイルＬ及びコアＦを加熱するために使用される。
【００２５】
ステータＭは、図３および図４に示すように、多数の鋼板を厚さ方向へ積層してなる環状コアＦの内周突部ＦｂにステータコイルＬを巻装してあり、ステータコイルＬには、三相の外部端子Ｔが設けられている。
【００２６】
このステータの製造システムは、概ね、メイン作業台部１と、ステータＭを移送するための移送機構２と、所定位置でステータＭのステータコイルＬ及びコアＦに対して高周波誘導加熱を行う高周波誘導加熱装置３と、ステータＭに対するワニス塗布手段４とを備えている。
【００２７】
前記メイン作業台１は、例えば平面形状が左右方向へ長い矩形に形成されており、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。
【００２８】
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Ｍを把持して搬入用領域Ｓ１から各領域Ｓ２，Ｓ３を経て搬出用領域Ｓ４まで搬送するものである。
【００２９】
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の上方の位置で左右方向へ沿って配設されたレール２１と、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と、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とを備えており、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Ｍを把持するようになっている。
【００３０】
勿論、ステータ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、自走式ロボットなどを利用するようにしてもよい。
【００３１】
前記高周波誘導加熱装置３は、ステータＭのステータコイルＬにワニス処理を施すに先立って、該ステータＭの特にステータコイルＬを所定温度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、加熱領域Ｓ２に移送されたステータＭに対する受取り台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と、このコイルヘッド３３をステータＭ内に挿入・配置するコイルヘッド設定機構３５と、筒形遮蔽体３６とを備えている。
【００３２】
この高周波誘導加熱装置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ステータＭの種類に応じて設定することが可能である。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）に記憶されるようになっている。そして、処理対象のステータＭの種類に応じて、対応する加熱チャートを操作パネルなどで選択・指示することにより、加熱チャートを飛び出し、コン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Ｍの加熱条件が実行されるようになっている。
【００３３】
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、受取り台３２にステータＭが載置されると、ステータＭにおける複数の取付孔（図示せず）に前記支持ピンに嵌入し、該ステータＭの位置決め行われる。
【００３４】
勿論、この受取り台３２は、必須のものではなく、ステータ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。
【００３５】
前記加熱用コイルヘッド３３は、図５に示すように、コアＦの厚さ方向（上下方向）で上部巻回部３３ａと下部巻回部３３ｂとの２段構成になっており、上部巻回部３３ａは、例えば２回巻でコアＦの厚さ方向の一端側（上端側）でステータコイルＬのほぼ上端部に対応して設定され、また、下部巻回部３３ｂは、例えば２回巻でコアＦの厚さ方向の他端側（下端側）でステータコイルＬのほぼ下端部に対応して設定されている。
【００３６】
このように、加熱用コイルヘッド３３を、コアＦの厚さ方向の一端側でステータコイルＬの上端付近に対応する上部巻回部３３ａと、他端側でステータコイルＬの下端付近に対応する下部巻回部３３ｂとを設けてあるのは、巻回部３３ａ，３３ｂで発生する高周波磁束をステータＭのステータコイルＬに対して、近くから有効に作用透過させるためである。
【００３７】
なお、この加熱用コイルヘッド３３は、上部巻回部３３ａと下部巻回部３３ｂとの２段に限定されるものではなく、少なくとも一方の巻回部３３ａ（３３ｂ）を有していればよい。また、各巻回部３３ａ、３３ｂにおける巻回数も、希望するコイル加熱速度によって３回あるいは１回、あるいはその他の複数回に設定すればよい。
【００３８】
前記コイルヘッド設定機構３５は、例えば、コイルヘッド３３を下側が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Ｍの中央孔部Ｍａに挿入させるように構成されている。
【００３９】
なお、コイルヘッド設定機構３５は、上記構成のものに限られるものではなく、例えばコイルヘッド３３を上方から前記ステータＭに挿入するものなど、任意の構成を採用可能である。
【００４０】
前記筒形遮蔽体３６は、この実施形態では、円筒形をなし、コイルヘッド３３により発生する誘導磁束をステータコイルＬに集中して透過させるために、前記コアＦの外周部Ｆａに作用しようとする磁束を遮蔽して、ステータコイルＬへと導くものであり、前記コアＦと同軸上に配置され、かつ前記コアＦの径方向におけるステータコイルＬの外側端部付近において、該コアＦの厚さ方向におけるステータコイルＬの上下外側に配置されている。ステータコイルＬと各筒形遮蔽体３６との隙間は、５ｍｍ程度以内に設定するのが、磁束をステータコイルＬへより有効に作用させ得る点で望ましい。
【００４１】
この遮蔽体３６の構成材としては、金属材であればよく、好ましくは磁気抵抗の少ない金属材、例えばＣｕ板などである。平板に限らず、パンチングメタルやメッシュ材などの使用も可能である。
【００４２】
この筒形遮蔽体３６は、円周方向に流れる電流による発熱を抑制するために、図示しない冷却装置によって冷却されても良い。また、この例では、図６に示すように、筒形遮蔽体３６の円周方向の一部にスリット３６ａを設けてあり、円周方向の渦電流を遮断して筒形遮蔽体３６自体の発熱を防止するものとなされている。なお、冷却装置を設けた場合、スリット３６ａを省略することもできる。
【００４３】
前記ワニス塗布手段５は、前記高周波誘導加熱により加熱された後、ワニス塗布領域Ｓ３に移送されたステータＭのステータコイルＬにワニスＷ（図９）を塗布するためのものであり、例えば、前記ステータＭを受け取る受取り台４１と、作業台部１の後方に配備されたワニス供給部４２と、ワニス供給部４２からワニス供給パイプ４３を介して接続されて、前記ステータＭの上方からワニスＷを塗布するワニス塗布ガン４４とを備えている。
【００４４】
勿論、前記受取り台４１は、必須のものではなく、加熱されたステータＭを作業台部１上に直接、受け取らせるようにしてもよい。
【００４５】
つぎに、上記構成の製造システムにより、ステータＭを製造する方法を説明する。
【００４６】
まず、前の工程を経たステータＭが作業台部１上の搬入領域Ｓ１に搬入されると、図７（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Ｍが把持される。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Ｍが加熱領域Ｓ２に移送される。
【００４７】
ステータＭが加熱用領域Ｓ２に至ると、チャック２４に把持されたステータＭが図７（Ｂ）に示すように、前記受取り台３２に受け取られて位置決めされる。
【００４８】
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８（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と共に前記コイルヘッド３３が上昇変移し、ステータＭの中央孔部Ｍａ内に挿入して設定される。
【００４９】
この状態で、まず、高周波誘導加熱装置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から発生する高周波磁束によりステータＭのステータコイルＬに高周波誘導作用を及ぼし、このステータコイルＬが直接的に加熱される。さらに、前記コアＦの内周突部Ｆｂも高周波誘導作用で加熱され、これにより、コアＦを介してステータコイルＬが加熱される。
【００５０】
なお、加熱条件については、高周波誘導加熱装置３の記憶部に予め記憶されている各種加熱チャートの中から、ステータＭに対応する加熱チャートを操作パネルなどを用いて選択できるようにすればよい。
【００５１】
前記コイルヘッド３３による高周波誘導加熱により、ステータＭのステータコイルＬが一定温度まで加熱されると、コイルヘッド３３による高周波誘導加熱を停止する。
【００５２】
ついで、前記シリンダ３５２におけるピストンロッド３５１を収縮させて、前記コイルヘッド３３をステータＭの中央孔部Ｍａから離脱させる。
【００５３】
この後、前記ステータＭが図８（Ｄ）に示すように、チャック装置２４におけるチャック２４ａで把持されて、ワニス塗布領域Ｓ３に移送されて、受取り台４１に載置されて位置決めされる。
【００５４】
この状態で、ワニス供給部４２を駆動すれば、図９（Ｅ）に示すように、ステータＭの上方に位置したワニス塗布ガン４からワニスＷがステータＭのステータコイルＬに塗布され、ステータコイルＬにワニスＷが含浸される。
【００５５】
このように、前記ワニス塗布にあたって、ステータＭを高周波誘導加熱用コイルヘッド３３により誘導加熱することにより、ステータコイルＬが直接的に、さらにはコアＦを介して加熱されるから、加熱炉を使う場合のように、ステータＭを加熱炉に入れたり、出したりする手間が要らず、作業性が高められる。勿論、ステータＭを高周波誘導加熱後に、ステータＭを加熱炉に入れて冷却を防止したのち、ワニス塗布を行っても良い。
【００５６】
ところで、前記高周波誘導加熱用コイルヘッド３３によりステータＭを誘導加熱する際に、前記筒形遮蔽体３６，３６を設けていないと、該コイルヘッド３３からの高周波磁束の多くがコアＦの外周部の特に厚さ方向の端部Ｆａに作用して、この部位のみが局部的に加熱されるおそれがある。
【００５７】
これに対して、この実施形態においては、前記筒形遮蔽体３６，３６をコアＦの厚さ方向におけるステータコイルＬの上下外側に設けているから、該コイルヘッド３３からコアＦの外周部Ｆａに作用しようとする高周波磁束に対して前記筒形遮蔽体３６，３６による設遮蔽効果が働き、コアＦの外周部Ｆａに作用するのが阻止され、多くの高周波磁束がステータコイルＬに誘導される。従って、コアＦの外周部Ｆａが局部的に加熱されることはなくなり、ステータコイルＬが効率的にかつ迅速に加熱される。
【００５８】
しかも、筒形遮蔽体３６は、前記コアＦの径方向におけるステータコイルＬの外側端部付近に配置されているから、前記高周波磁束をステータコイルＬに一層効果的に透過させることが可能となる。
【００５９】
図１０は、この発明の他の実施形態を示す。
【００６０】
図１０に示す実施形態では、ステータＭの厚さ方向のほぼ中央部を取り巻いて、例えば１回巻のコア加熱用外側コイルヘッド５０を設けてある。
【００６１】
このような外側コイルヘッド５０を設けることにより、コアＦが外側からの高周波誘導加熱により加熱されるとともに、この加熱により温度上昇したコアＦを介してステータコイルＬも加熱されるため、ステータＭの全体をさらに効率的に加熱することができ、前記コイルヘッド３３のみにより加熱する場合と比較して、ステータコイルＬやコアＦが所定の温度上昇するまでの加熱時間が少なくてすむし、加熱に要するエネルギも少なくすることができ、電力の低減になる。
【００６２】
なお、さらに効率的な加熱を行うためには、まず内側コイルヘッド３３で加熱を行った後、外側加熱ヘッド５０により加熱を開始するのが望ましい。内側コイルヘッド３３と外側コイルヘッド５０は、同一の高周波電源に接続されて、加熱タイミングやパワーを調整されても良いし、別電源で駆動されても良い。
【００６３】
ちなみに、図５に示したコイルヘッド３３を用いるとともに、ステータコイルのコアＦと同軸上に図６に示す銅製の筒形遮蔽体３６（外径２０３ｍｍ、高さ７０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を、その外周面が、コアＦの径方向におけるステータコイルＬの外側端部と面一となるように、該コアＦの厚さ方向におけるステータコイルＬの上下外側に配置した場合（ステータコイルＬと各筒形遮蔽体３６との隙間は１０ｍｍとした）と、遮蔽体３６を配置しなかった場合とで、遮蔽体３６以外の条件を同じにして高周波誘導加熱を行った。投入電力は１０ｋｗ（１８０Ｖ、５６Ａ）、周波数は４４．１ｋＨｚとした。
【００６４】
その結果、筒形遮蔽体３６を使用しなかった場合は、ステータコイルＬの温度が上昇する速度に較べて、コアＦの外周部における厚さ方向の端部Ｆａの温度上昇の速度が極めて速く、ステータコイルＬの温度が所期する温度に達するまで、加熱を継続することができなかった。これに対し、筒形遮蔽体３６を使用することにより、ステータコイルＬの温度上昇速度が上がる一方、コアＦの外周部における厚さ方向の端部Ｆａの温度上昇速度が低下し、このため、ステータコイルＬの温度が所期する温度に達するまで、加熱を継続することができた。
【００６５】
なお、以上説明した実施形態では、コアＦの厚さ方向（ステータＭの軸方向）が上下となる向きにステータＭを配置して加熱を行ったが、ステータＭの姿勢は特に限定されることはなく、図１１に示すように、コアＦの厚さ方向（ステータＭの軸方向）が左右となる向きに配置して加熱しても良い。
【００６６】
また、遮蔽体３６が筒形である場合を示したが、図１１に示すように、径方向に幅を有するドーナツ形の遮蔽体３６をステータコイルＬの外側に配置しても良いし、他の形状の遮蔽体であっても良い。要はコイルヘッド３３から発生する磁束が前記コアＦの外周部に及ぶのを阻止できる形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の一実施形態に係る加熱装置を含むステータの製造システムを示す概略平面図である。
【図２】同じくステータの製造システムを示す概略正面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るステータコイル及びコアの高周波誘導加熱装置を示す正面図である。
【図４】同じく高周波誘導加熱装置を示す断面図である。
【図５】同じく高周波誘導加熱装置におけるコイルヘッドを示す斜視図である。
【図６】同じく高周波誘導加熱装置における筒形遮蔽体を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）はチャック装置によるステータの移送状況の説明図、（Ｂ）はステータを加熱用領域に移送してセットした状態を示す図である。
【図８】（Ｃ）はステータに高周波誘導加熱手段のコイルヘッドをセットした状況を示す図、（Ｄ）は加熱されたステータをワニス塗布用領域に移送する状況の説明図である。
【図９】（Ｅ）は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１０】この発明の他の実施形態に係るステータコイル及びコアの高周波誘導加熱装置を示す正面断面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係るステータコイル及びコアの高周波誘導加熱装置を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
３ 高周波誘導加熱装置
４ ワニス塗布手段
３３ 高周波誘導加熱装置のコイルヘッド
３３ａ，３３ｂ コイルヘッドの巻回部
３６ 筒形遮蔽体
Ｆ ステータコイルのコア
Ｆａ コアの外周部
Ｌ ステータコイル
Ｍ ステータ
Ｍａ ステータの中央孔部
【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のコイル及びコアを、ワニス含浸工程等に先立って加熱する加熱装置および加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のステータを製造する場合、環状コアの内周側に巻装されたステータコイルにワニスを含浸させたり、樹脂モールドされるが、このワニス含浸工程あるいは樹脂モールドに先立って、ステータコイル及びコアを加熱する必要がある。
【０００３】
従来では、ワニス含浸あるいは樹脂モールドに先立って、ステータを加熱炉内に入れてステータコイル全体を加熱していた。
【０００４】
ところが、上記した従来では、作業者がステータを加熱炉に挿入し、加熱後にステータを加熱炉から取り出して次工程に送らなければならず、作業効率が悪く、加熱時間も長い。従って、その分、使用電力量も大きくなる。
【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次工程に搬送するまでに手間がかかり、ステータコイルを所定温度に保ちにくく、その結果、ステータコイルに塗布したワニスが良好に含浸しにくくなるとか、クラック等が生じて樹脂成形品の品質を損なうという問題があった。
【０００６】
そこで、作業効率の改善、加熱時間低減による低電力化等を目的として、環状コアの中空部に高周波誘導加熱用コイルヘッドを配置し、ステータコイル及びコアを高周波誘導加熱方式により迅速に加熱することが提案されている。
【０００７】
また、高周波誘導加熱方式による加熱に加え、ステータコイルに通電してコイルを自己発熱することにより、ステータコイルをより均一に加熱することも提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開昭６０−８２０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、環状コアの中空部に高周波誘導加熱用コイルヘッドを配置し、ステータコイル及びコアを高周波誘導加熱方式により加熱する方法では、高周波誘導加熱用コイルヘッドから生じる磁束の多くが、コアの外周部の厚さ方向の端部に作用する。コアは通常はけい素鋼板の積層体により構成されていることが多いため、コアの厚さ方向への熱伝導性が良くないこともあって、この部位のみが局部的に加熱され、熱変形や絶縁樹脂の損傷等を引き起こす恐れがある一方、コイルの加熱が十分になされないという問題があった。
【０００９】
また、高周波誘導加熱方式による加熱に加え、ステータコイルに通電してステータコイルを自己発熱することにより、コアとステータコイルを加熱する方法では、ステータコイルによって自己発熱温度がばらつくとか、ステータコイルへの通電時に電磁力が発生してステータコイル全体が振動するという問題があった。さらには、通電のための端子の位置決めが難しく自動化が難しいとか、ステータコイルと通電用電源の接続時に、接続不良により接続端子間でスパークを生じるといった問題があった。
【００１０】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ステータコイルへの通電を行わなくても、高周波誘導加熱方式により、コアの局部的な加熱による温度上昇を防止でき、かつコイルとコアとを均一に加熱することができるステータコイル及びコアの加熱装置および加熱方法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】
【００１１】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）ステータコイルが内周側に巻装された環状コアの中空部に、高周波誘導加熱用コイルヘッドが挿入されることにより、前記ステータコイル及びコアを加熱する高周波誘導加熱手段を備え、この高周波誘導加熱手段は、前記コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置され、前記コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を備えていることを特徴とするステータコイル及びコアの加熱装置。
（２）前記遮蔽体は筒形またはドーナツ形である前項１に記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
（３）前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されている前項１または２に記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
（４）前記高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有している前項１〜３のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
（５）前記コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドが配置されてなる前項１〜４のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
（６）ステータコイルが内周側に巻装された環状コアの中空部に、高周波誘導加熱用コイルヘッドを挿入し、前記ステータコイルを高周波誘導加熱するステータコイル及びコアの加熱方法であって、前記高周波誘導加熱用コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を、前記コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置した後、前記コイルヘッドに交流電圧を通電して前記ステータコイル及びコアを加熱することを特徴とするステータコイル及びコアの加熱方法。
（７）前記遮蔽体は筒形またはドーナツ形である前項６に記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
（８）前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されている前項６または７に記載のステータコイルの加熱方法。
（９）前記高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有している前項６〜８のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
（１０）前記コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドを配置して高周波誘導加熱を行う前項６〜９のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
【発明の効果】
【００１２】
前項（１）に記載の発明によれば、環状コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置され、高周波誘導加熱用コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を備えているから、高周波誘導加熱装置コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのが抑止され、内周部からの加熱が主流となる一方、ステータコイルに多くの高周波磁束が透過して、該ステータコイルが十分に加熱されることになる。このため、コアの外周部の厚さ方向の端部のみが局部的に加熱され、熱変形や絶縁樹脂の損傷等を引き起こす不都合を解消しつつ、ステータコイルとコアを均一に加熱することができる。もとより、ステータコイルへの通電は伴わないから、通電によるステータコイルの発熱温度のばらつきや、ステータコイルの振動や、通電時の端子の位置決めの困難性や、通電接続時の接続不良によるスパーク発生といった不都合を生じることはない。
【００１３】
前項（２）に記載の発明によれば、筒形またはドーナツ形の遮蔽体により、高周波誘導加熱装置コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのを効果的に抑止できる。
【００１４】
前項（３）に記載の発明によれば、前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されているから、コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのを一層確実に阻止することができると共に、内周部から加熱して積層コア各一枚ごとの熱伝導により均一に加熱することができる。
【００１５】
前項（４）に記載の発明によれば、高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有しているから、コイルヘッドの巻回部をコアの厚さ方向における中央部にのみに設けてある場合に比べて、コイルヘッドによる両巻回部からの高周波磁束をステータコイルに有効に透過させることができ、より効率的に加熱を行うことができる。
【００１６】
前項（５）に記載の発明によれば、コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドが配置されてなるから、この外側コイルヘッドによってもステータコイル及びコアが誘導加熱されることになる。このため、内外両側からの誘導加熱により、内側のコイルヘッドのみによる加熱に較べて、コアやステータコイルが温度上昇するまでの加熱時間が少なくてすむし、加熱に要するエネルギも少なく電力の低減になる。
【００１７】
前項（６）に記載の発明によれば、遮蔽体を配置して高周波誘導加熱を行うから、高周波誘導加熱用コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのが抑止され、内周部からの加熱が主流となる。一方、ステータコイルに多くの高周波磁束が透過して、該ステータコイルが十分に加熱されることになり、コアの外周部の厚さ方向の端部の熱変形や絶縁樹脂の損傷等を引き起こす不都合を解消しつつ、ステータコイルとコアを均一に加熱することができる。
【００１８】
前項（７）に記載の発明によれば、筒形またはドーナツ形の遮蔽体により、高周波誘導加熱装置コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのを効果的に抑止できる。
【００１９】
前項（８）に記載の発明によれば、前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されているから、コイルヘッドで発生した磁束がコアの外周部に及ぶのを一層確実に阻止することができる。
【００２０】
前項（９）に記載の発明によれば、高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有しているから、コイルヘッドの巻回部をコアの厚さ方向における中央部にのみに設けてある場合に比べて、コイルヘッドによる両巻回部からの高周波磁束をステータコイルに有効に透過させることができ、より効率的に加熱を行うことができる。
【００２１】
前項（１０）に記載の発明によれば、コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドを配置して、高周波誘導加熱を行うから、この外側コイルヘッドによってもステータコイル及びコアが誘導加熱されることになり、内側のコイルヘッドのみによる加熱に較べて、コアやステータコイルが温度上昇するまでの加熱時間が少なくてすむし、加熱に要するエネルギも少なくてすむ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
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及びコアの加熱装置を含む、ステータの製造システムを示す概略平面図および正面図である。
【００２４】
図１および図２おいて、ステータコイル及びコアの加熱装置は、図３および図４に示すステータＭのコイル（ステータコイル）ＬにワニスＷ（図９）を塗布するにあたって、該ステータコイルＬ及びコアＦを加熱するために使用される。
【００２５】
ステータＭは、図３および図４に示すように、多数の鋼板を厚さ方向へ積層してなる環状コアＦの内周突部ＦｂにステータコイルＬを巻装してあり、ステータコイルＬには、三相の外部端子Ｔが設けられている。
【００２６】
このステータの製造システムは、概ね、メイン作業台部１と、ステータＭを移送するための移送機構２と、所定位置でステータＭのステータコイルＬ及びコアＦに対して高周波誘導加熱を行う高周波誘導加熱装置３と、ステータＭに対するワニス塗布手段４とを備えている。
【００２７】
前記メイン作業台１は、例えば平面形状が左右方向へ長い矩形に形成されており、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。
【００２８】
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Ｍを把持して搬入用領域Ｓ１から各領域Ｓ２，Ｓ３を経て搬出用領域Ｓ４まで搬送するものである。
【００２９】
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の上方の位置で左右方向へ沿って配設されたレール２１と、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と、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とを備えており、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Ｍを把持するようになっている。
【００３０】
勿論、ステータ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、自走式ロボットなどを利用するようにしてもよい。
【００３１】
前記高周波誘導加熱装置３は、ステータＭのステータコイルＬにワニス処理を施すに先立って、該ステータＭの特にステータコイルＬを所定温度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、加熱領域Ｓ２に移送されたステータＭに対する受取り台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と、このコイルヘッド３３をステータＭ内に挿入・配置するコイルヘッド設定機構３５と、筒形遮蔽体３６とを備えている。
【００３２】
この高周波誘導加熱装置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ステータＭの種類に応じて設定することが可能である。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）に記憶されるようになっている。そして、処理対象のステータＭの種類に応じて、対応する加熱チャートを操作パネルなどで選択・指示することにより、加熱チャートを飛び出し、コン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Ｍの加熱条件が実行されるようになっている。
【００３３】
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、受取り台３２にステータＭが載置されると、ステータＭにおける複数の取付孔（図示せず）に前記支持ピンに嵌入し、該ステータＭの位置決め行われる。
【００３４】
勿論、この受取り台３２は、必須のものではなく、ステータ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。
【００３５】
前記加熱用コイルヘッド３３は、図５に示すように、コアＦの厚さ方向（上下方向）で上部巻回部３３ａと下部巻回部３３ｂとの２段構成になっており、上部巻回部３３ａは、例えば２回巻でコアＦの厚さ方向の一端側（上端側）でステータコイルＬのほぼ上端部に対応して設定され、また、下部巻回部３３ｂは、例えば２回巻でコアＦの厚さ方向の他端側（下端側）でステータコイルＬのほぼ下端部に対応して設定されている。
【００３６】
このように、加熱用コイルヘッド３３を、コアＦの厚さ方向の一端側でステータコイルＬの上端付近に対応する上部巻回部３３ａと、他端側でステータコイルＬの下端付近に対応する下部巻回部３３ｂとを設けてあるのは、巻回部３３ａ，３３ｂで発生する高周波磁束をステータＭのステータコイルＬに対して、近くから有効に作用透過させるためである。
【００３７】
なお、この加熱用コイルヘッド３３は、上部巻回部３３ａと下部巻回部３３ｂとの２段に限定されるものではなく、少なくとも一方の巻回部３３ａ（３３ｂ）を有していればよい。また、各巻回部３３ａ、３３ｂにおける巻回数も、希望するコイル加熱速度によって３回あるいは１回、あるいはその他の複数回に設定すればよい。
【００３８】
前記コイルヘッド設定機構３５は、例えば、コイルヘッド３３を下側が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Ｍの中央孔部Ｍａに挿入させるように構成されている。
【００３９】
なお、コイルヘッド設定機構３５は、上記構成のものに限られるものではなく、例えばコイルヘッド３３を上方から前記ステータＭに挿入するものなど、任意の構成を採用可能である。
【００４０】
前記筒形遮蔽体３６は、この実施形態では、円筒形をなし、コイルヘッド３３により発生する誘導磁束をステータコイルＬに集中して透過させるために、前記コアＦの外周部Ｆａに作用しようとする磁束を遮蔽して、ステータコイルＬへと導くものであり、前記コアＦと同軸上に配置され、かつ前記コアＦの径方向におけるステータコイルＬの外側端部付近において、該コアＦの厚さ方向におけるステータコイルＬの上下外側に配置されている。ステータコイルＬと各筒形遮蔽体３６との隙間は、５ｍｍ程度以内に設定するのが、磁束をステータコイルＬへより有効に作用させ得る点で望ましい。
【００４１】
この遮蔽体３６の構成材としては、金属材であればよく、好ましくは磁気抵抗の少ない金属材、例えばＣｕ板などである。平板に限らず、パンチングメタルやメッシュ材などの使用も可能である。
【００４２】
この筒形遮蔽体３６は、円周方向に流れる電流による発熱を抑制するために、図示しない冷却装置によって冷却されても良い。また、この例では、図６に示すように、筒形遮蔽体３６の円周方向の一部にスリット３６ａを設けてあり、円周方向の渦電流を遮断して筒形遮蔽体３６自体の発熱を防止するものとなされている。なお、冷却装置を設けた場合、スリット３６ａを省略することもできる。
【００４３】
前記ワニス塗布手段５は、前記高周波誘導加熱により加熱された後、ワニス塗布領域Ｓ３に移送されたステータＭのステータコイルＬにワニスＷ（図９）を塗布するためのものであり、例えば、前記ステータＭを受け取る受取り台４１と、作業台部１の後方に配備されたワニス供給部４２と、ワニス供給部４２からワニス供給パイプ４３を介して接続されて、前記ステータＭの上方からワニスＷを塗布するワニス塗布ガン４４とを備えている。
【００４４】
勿論、前記受取り台４１は、必須のものではなく、加熱されたステータＭを作業台部１上に直接、受け取らせるようにしてもよい。
【００４５】
つぎに、上記構成の製造システムにより、ステータＭを製造する方法を説明する。
【００４６】
まず、前の工程を経たステータＭが作業台部１上の搬入領域Ｓ１に搬入されると、図７（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Ｍが把持される。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Ｍが加熱領域Ｓ２に移送される。
【００４７】
ステータＭが加熱用領域Ｓ２に至ると、チャック２４に把持されたステータＭが図７（Ｂ）に示すように、前記受取り台３２に受け取られて位置決めされる。
【００４８】
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８（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と共に前記コイルヘッド３３が上昇変移し、ステータＭの中央孔部Ｍａ内に挿入して設定される。
【００４９】
この状態で、まず、高周波誘導加熱装置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から発生する高周波磁束によりステータＭのステータコイルＬに高周波誘導作用を及ぼし、このステータコイルＬが直接的に加熱される。さらに、前記コアＦの内周突部Ｆｂも高周波誘導作用で加熱され、これにより、コアＦを介してステータコイルＬが加熱される。
【００５０】
なお、加熱条件については、高周波誘導加熱装置３の記憶部に予め記憶されている各種加熱チャートの中から、ステータＭに対応する加熱チャートを操作パネルなどを用いて選択できるようにすればよい。
【００５１】
前記コイルヘッド３３による高周波誘導加熱により、ステータＭのステータコイルＬが一定温度まで加熱されると、コイルヘッド３３による高周波誘導加熱を停止する。
【００５２】
ついで、前記シリンダ３５２におけるピストンロッド３５１を収縮させて、前記コイルヘッド３３をステータＭの中央孔部Ｍａから離脱させる。
【００５３】
この後、前記ステータＭが図８（Ｄ）に示すように、チャック装置２４におけるチャック２４ａで把持されて、ワニス塗布領域Ｓ３に移送されて、受取り台４１に載置されて位置決めされる。
【００５４】
この状態で、ワニス供給部４２を駆動すれば、図９（Ｅ）に示すように、ステータＭの上方に位置したワニス塗布ガン４からワニスＷがステータＭのステータコイルＬに塗布され、ステータコイルＬにワニスＷが含浸される。
【００５５】
このように、前記ワニス塗布にあたって、ステータＭを高周波誘導加熱用コイルヘッド３３により誘導加熱することにより、ステータコイルＬが直接的に、さらにはコアＦを介して加熱されるから、加熱炉を使う場合のように、ステータＭを加熱炉に入れたり、出したりする手間が要らず、作業性が高められる。勿論、ステータＭを高周波誘導加熱後に、ステータＭを加熱炉に入れて冷却を防止したのち、ワニス塗布を行っても良い。
【００５６】
ところで、前記高周波誘導加熱用コイルヘッド３３によりステータＭを誘導加熱する際に、前記筒形遮蔽体３６，３６を設けていないと、該コイルヘッド３３からの高周波磁束の多くがコアＦの外周部の特に厚さ方向の端部Ｆａに作用して、この部位のみが局部的に加熱されるおそれがある。
【００５７】
これに対して、この実施形態においては、前記筒形遮蔽体３６，３６をコアＦの厚さ方向におけるステータコイルＬの上下外側に設けているから、該コイルヘッド３３からコアＦの外周部Ｆａに作用しようとする高周波磁束に対して前記筒形遮蔽体３６，３６による設遮蔽効果が働き、コアＦの外周部Ｆａに作用するのが阻止され、多くの高周波磁束がステータコイルＬに誘導される。従って、コアＦの外周部Ｆａが局部的に加熱されることはなくなり、ステータコイルＬが効率的にかつ迅速に加熱される。
【００５８】
しかも、筒形遮蔽体３６は、前記コアＦの径方向におけるステータコイルＬの外側端部付近に配置されているから、前記高周波磁束をステータコイルＬに一層効果的に透過させることが可能となる。
【００５９】
図１０は、この発明の他の実施形態を示す。
【００６０】
図１０に示す実施形態では、ステータＭの厚さ方向のほぼ中央部を取り巻いて、例えば１回巻のコア加熱用外側コイルヘッド５０を設けてある。
【００６１】
このような外側コイルヘッド５０を設けることにより、コアＦが外側からの高周波誘導加熱により加熱されるとともに、この加熱により温度上昇したコアＦを介してステータコイルＬも加熱されるため、ステータＭの全体をさらに効率的に加熱することができ、前記コイルヘッド３３のみにより加熱する場合と比較して、ステータコイルＬやコアＦが所定の温度上昇するまでの加熱時間が少なくてすむし、加熱に要するエネルギも少なくすることができ、電力の低減になる。
【００６２】
なお、さらに効率的な加熱を行うためには、まず内側コイルヘッド３３で加熱を行った後、外側加熱ヘッド５０により加熱を開始するのが望ましい。内側コイルヘッド３３と外側コイルヘッド５０は、同一の高周波電源に接続されて、加熱タイミングやパワーを調整されても良いし、別電源で駆動されても良い。
【００６３】
ちなみに、図５に示したコイルヘッド３３を用いるとともに、ステータコイルのコアＦと同軸上に図６に示す銅製の筒形遮蔽体３６（外径２０３ｍｍ、高さ７０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）を、その外周面が、コアＦの径方向におけるステータコイルＬの外側端部と面一となるように、該コアＦの厚さ方向におけるステータコイルＬの上下外側に配置した場合（ステータコイルＬと各筒形遮蔽体３６との隙間は１０ｍｍとした）と、遮蔽体３６を配置しなかった場合とで、遮蔽体３６以外の条件を同じにして高周波誘導加熱を行った。投入電力は１０ｋｗ（１８０Ｖ、５６Ａ）、周波数は４４．１ｋＨｚとした。
【００６４】
その結果、筒形遮蔽体３６を使用しなかった場合は、ステータコイルＬの温度が上昇する速度に較べて、コアＦの外周部における厚さ方向の端部Ｆａの温度上昇の速度が極めて速く、ステータコイルＬの温度が所期する温度に達するまで、加熱を継続することができなかった。これに対し、筒形遮蔽体３６を使用することにより、ステータコイルＬの温度上昇速度が上がる一方、コアＦの外周部における厚さ方向の端部Ｆａの温度上昇速度が低下し、このため、ステータコイルＬの温度が所期する温度に達するまで、加熱を継続することができた。
【００６５】
なお、以上説明した実施形態では、コアＦの厚さ方向（ステータＭの軸方向）が上下となる向きにステータＭを配置して加熱を行ったが、ステータＭの姿勢は特に限定されることはなく、図１１に示すように、コアＦの厚さ方向（ステータＭの軸方向）が左右となる向きに配置して加熱しても良い。
【００６６】
また、遮蔽体３６が筒形である場合を示したが、図１１に示すように、径方向に幅を有するドーナツ形の遮蔽体３６をステータコイルＬの外側に配置しても良いし、他の形状の遮蔽体であっても良い。要はコイルヘッド３３から発生する磁束が前記コアＦの外周部に及ぶのを阻止できる形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の一実施形態に係る加熱装置を含むステータの製造システムを示す概略平面図である。
【図２】同じくステータの製造システムを示す概略正面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るステータコイル及びコアの高周波誘導加熱装置を示す正面図である。
【図４】同じく高周波誘導加熱装置を示す断面図である。
【図５】同じく高周波誘導加熱装置におけるコイルヘッドを示す斜視図である。
【図６】同じく高周波誘導加熱装置における筒形遮蔽体を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）はチャック装置によるステータの移送状況の説明図、（Ｂ）はステータを加熱用領域に移送してセットした状態を示す図である。
【図８】（Ｃ）はステータに高周波誘導加熱手段のコイルヘッドをセットした状況を示す図、（Ｄ）は加熱されたステータをワニス塗布用領域に移送する状況の説明図である。
【図９】（Ｅ）は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１０】この発明の他の実施形態に係るステータコイル及びコアの高周波誘導加熱装置を示す正面断面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態に係るステータコイル及びコアの高周波誘導加熱装置を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
３ 高周波誘導加熱装置
４ ワニス塗布手段
３３ 高周波誘導加熱装置のコイルヘッド
３３ａ，３３ｂ コイルヘッドの巻回部
３６ 筒形遮蔽体
Ｆ ステータコイルのコア
Ｆａ コアの外周部
Ｌ ステータコイル
Ｍ ステータ
Ｍａ ステータの中央孔部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコイルが内周側に巻装された環状コアの中空部に、高周波誘導加熱用コイルヘッドが挿入されることにより、前記ステータコイル及びコアを加熱する高周波誘導加熱手段を備え、
この高周波誘導加熱手段は、
前記コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置され、前記コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を備えていることを特徴とするステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項２】
前記遮蔽体は筒形またはドーナツ形である請求項１に記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項３】
前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されている請求項１または２に記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項４】
前記高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有している請求項１〜３のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項５】
前記コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドが配置されてなる請求項１〜４のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項６】
ステータコイルが内周側に巻装された環状コアの中空部に、高周波誘導加熱用コイルヘッドを挿入し、前記ステータコイルを高周波誘導加熱するステータコイル及びコアの加熱方法であって、
前記高周波誘導加熱用コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を、前記コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置した後、前記コイルヘッドに交流電圧を通電して前記ステータコイル及びコアを加熱することを特徴とするステータコイル及びコアの加熱方法。
【請求項７】
前記遮蔽体は筒形またはドーナツ形である請求項６に記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
【請求項８】
前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されている請求項６または７に記載のステータコイルの加熱方法。
【請求項９】
前記高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有している請求項６〜８のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
【請求項１０】
前記コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドを配置して高周波誘導加熱を行う請求項６〜９のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
【請求項１】
ステータコイルが内周側に巻装された環状コアの中空部に、高周波誘導加熱用コイルヘッドが挿入されることにより、前記ステータコイル及びコアを加熱する高周波誘導加熱手段を備え、
この高周波誘導加熱手段は、
前記コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置され、前記コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を備えていることを特徴とするステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項２】
前記遮蔽体は筒形またはドーナツ形である請求項１に記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項３】
前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されている請求項１または２に記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項４】
前記高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有している請求項１〜３のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項５】
前記コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドが配置されてなる請求項１〜４のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱装置。
【請求項６】
ステータコイルが内周側に巻装された環状コアの中空部に、高周波誘導加熱用コイルヘッドを挿入し、前記ステータコイルを高周波誘導加熱するステータコイル及びコアの加熱方法であって、
前記高周波誘導加熱用コイルヘッドから発生する磁束が前記コアの外周部に及ぶのを阻止する遮蔽体を、前記コアと同軸上に位置して該コアの厚さ方向の両外側にそれぞれ配置した後、前記コイルヘッドに交流電圧を通電して前記ステータコイル及びコアを加熱することを特徴とするステータコイル及びコアの加熱方法。
【請求項７】
前記遮蔽体は筒形またはドーナツ形である請求項６に記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
【請求項８】
前記遮蔽体は、前記コアの径方向におけるステータコイルの外側端部付近に配置されている請求項６または７に記載のステータコイルの加熱方法。
【請求項９】
前記高周波誘導加熱用コイルヘッドは、前記コアの厚さ方向における一端側と他端側のうちの少なくとも一方の端側でステータコイル付近に対応する巻回部を有している請求項６〜８のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
【請求項１０】
前記コアの外周部を取り巻いて、コアの厚さ方向の中間部に位置する高周波誘導加熱用外側コイルヘッドを配置して高周波誘導加熱を行う請求項６〜９のいずれかに記載のステータコイル及びコアの加熱方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１１８７３１（Ｐ２００８−１１８７３１Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９７０１０（Ｐ２００６−２９７０１０）
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（５０５３６１５８７）株式会社オー・イー・ティー (9)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３１日（２００６．１０．３１）
【出願人】（５０５３６１５８７）株式会社オー・イー・ティー (9)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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