JP2005086952A - ステータコイル矯正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイル端部を所望の寸法に矯正できるステータコイルの矯正方法を提供する。
【解決手段】 内周側に多数のスロット１１をもつステータコア１の各スロット１１に予め形成されたコイル２をステータコア１の一端側より他端側に挿入するコイル挿入工程と、コイル２の挿入されたステータコア１を固定保持した状態で各スロット１１の一端側及び他端側に突出しているコイル２の一端側屈曲部群２１及び他端側屈曲部群２２のいずれか一方をステータコア１の軸方向（矢印Ｃ１またはＣ２）に押圧して一方の屈曲部群２１または２２のコイル２の一部を各スロット１１に導入し、各スロット１１にあるコイル２の一部を他方の屈曲部群２２または２１に移動させるコイル移動工程と、その後、一端側屈曲部群２１及び他端側屈曲部群２２を互いに対向する背面側より同時に押圧して成形する成形工程と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータに使用されるステータコイルに関する発明であって、ステータの両端面から突出するコイルの両端部を矯正するステータコイルの矯正方法に関する。

一般に、モータは、ステータ（固定子）とロータ（回転子）の２つから構成される。モータは、ステータのステータコアに巻き付けられたコイルに与える電流を切り換えることにより回転磁界を発生し、この回転磁界によりロータを連れ回している。

図１に示すように、コイル２は円筒状のステータコア１の内周側に形成されている多数のスロット１１に巻き付けられ収容され、コイル２の端部２１，２２は、ステータコア１の軸方向両端部から突出している。そのため、小型化が要求されるモータでは、限られたスペースにモータを収めるために、出力等に関係のないコイルの両端部を小さくしたり、周辺部品に干渉しないよう所望の寸法に矯正する必要がある。

そこで、特許文献１では、ステータの軸方向に向けて加圧圧縮することにより、コイルの両端部を矯正するコイル端部短縮方法を開示している。この方法により、コイルの両端部からの突出量を少なくできる。

上記のような従来法では、通常、コイルの両端部を同時に加圧圧縮して成形している。そのため、両端部の突出量が同じ場合は問題はないが、周辺部品の形状に合わせて一端と他端で突出量に差を設けたい場合は、小さくしたい側のコイル端部をさらに圧縮することになる。その結果、所望の寸法とならなかったり、ワイヤに負担が掛かり、ワイヤが破損する恐れがある。
特開２００２−２１８７１８号公報

本発明は、コイル端部を所望の寸法に矯正できるとともに、コイルへの負担が少ないステータコイルの矯正方法を提供することを目的とする。

本発明のステータコイル矯正方法は、ステータコア薄板を複数枚積層して形成された内周側に多数のスロットをもつステータコアの各該スロットに予め形成されたコイルを該ステータコアの一端側より他端側に挿入するコイル挿入工程と、該コイルの挿入された該ステータコアを固定保持した状態で各該スロットの該一端側及び他端側に突出している該コイルの一端側屈曲部群及び他端側屈曲部群のいずれか一方を該ステータコアの軸方向に押圧して一方の屈曲部群の該コイルの一部を各該スロットに導入し、各該スロットにある該コイルの一部を他方の該屈曲部群に移動させるコイル移動工程と、その後、該一端側屈曲部群及び該他端側屈曲部群を互いに対向する背面側より同時に押圧して成形する成形工程と、を有することを特徴とする。

さらに、前記コイル挿入工程の後で前記コイル移動工程の前に、前記コイルの挿入された前記ステータコアを固定保持した状態で前記一端側屈曲部群及び前記他端側屈曲部群を前記ステータコアの径方向の中心側及び遠心側から押圧して予備成形する予備成形工程を含むのが好ましい。

この際、前記予備成形工程は前記中心側及び前記遠心側の一方より予備成形型の一方を径方向に一定距離移動して停止し前記一端側屈曲部群及び前記他端側屈曲部群を径方向に移動させ、その後該予備成形型の一方を停止した状態で該予備成形型の他方を径方向の反対方向に一定距離移動して停止し該一端側屈曲部群及び該他端側屈曲部群を径方向に押圧する工程であるのが好ましい。

また、前記成形工程は前記一端側屈曲部群及び前記他端側屈曲部群を径方向の中心側及び遠心側より挟持する予備成形型で保持された状態でなされるのが望ましい。

本発明のステータコイル矯正方法によれば、コイル移動工程において、スロットの一端側および他端側に突出しているコイルの一端側屈曲部群および他端側屈曲部群のいずれか一方をステータコアの軸方向に押圧して、一方の屈曲部群のコイルの一部を各スロットに導入し、各スロットにあるコイルの一部を他方の屈曲部群に移動させるので、次の成形工程でコイルの両屈曲部群を所望の寸法に矯正することができる。

また、コイル移動工程により、所望の寸法に見合った量を移動させることにより、所望の寸法となるまで成形時に無理に圧縮する必要が無くなる。そのため、ワイヤへの負担が少なくなり、ワイヤの破損を防止できる。

本発明のステータコイル矯正方法を実施するための最良の形態を、以下に説明する。

本発明のステータコイル矯正方法は、コイル挿入工程と、コイル移動工程と、成形工程と、を有する。なお、本発明のステータコイル矯正方法において、コイルが挿入されるステータコアは、ステータコア薄板を複数枚積層して形成され、内周側に多数のスロットを持つものであれば特に限定はなく、通常用いられているステータコアであればよい。

コイル挿入工程は、内周面に多数のスロットを有する上記ステータコアの各スロットに予め形成されたコイルを、ステータコアの一端側から他端側に挿入する工程である。ステータコアの各スロットにコイルを挿入する方法としては、従来のコイル巻線装置、コイル挿入装置を用いて行えばよい。通常、ワイヤは各スロットに複数回巻き掛けられた状態となるように挿入される。そのため、複数本のワイヤがスロットに挿入され、スロットの両端部より屈曲したワイヤの一部が突出した状態となる。したがって、コイル挿入後は、コイルの屈曲部群が各スロットの一端側および他端側に突出する。

コイル移動工程は、コイルの挿入されたステータコアを固定保持した状態で、各スロットの一端側および他端側に突出しているコイルの一端側屈曲部群および他端側屈曲部群のいずれか一方をステータコアの軸方向に押圧して一方の屈曲部群のコイルの一部を各スロットに導入し、各スロットにあるコイルの一部を他方の屈曲部群に移動させる工程である。コイル移動工程により、一方の屈曲部群のコイルの一部を各スロットに導入し、各スロットにあるコイルの一部を他方の屈曲部群に移動させることにより、両屈曲部群の突出量（比率）を自由に変更できる。たとえば、モータを設置する際に、リード側（電力供給側）のスペースが小さい場合は、リード側の屈曲部群を軸方向に押圧して、反リード側にスロット内のコイルの一部を移動すればよい。

成形工程は、コイル移動工程の後に、一端側屈曲部群および他端側屈曲部群を互いに対向する背面側より同時に押圧して成形する工程である。コイル移動工程において、コイルの移動量を調節することにより、両屈曲部群を所望の寸法に矯正することが可能となる。両屈曲部群を押圧する際には、ステータの軸方向から押圧できる成形型を用いるなどして、押圧すればよい。成形型の形状に特に限定はなく、円盤状や円筒状など、従来用いられているものでよい。

さらに、コイル挿入工程の後でコイル移動工程の前に、予備成形工程を含んでもよい。予備成形工程は、コイルの挿入されたステータコアを固定保持した状態で、一端側屈曲部群および他端側屈曲部群をステータコアの径方向の中心側および遠心側から押圧して予備成形する工程である。予備成形工程により、コイルをステータコアの径方向に矯正することが可能となる。また、コイル両屈曲部群をスロットの開口に対して軸方向に平行とすることができ、次のコイル移動工程でコイルの移動が容易となる。

この際、中心側および遠心側の一方より予備成形型の一方を径方向に一定距離移動して停止し一端側屈曲部群および他端側屈曲部群を径方向に移動させ、その後、予備成形型の一方を停止した状態で、予備成形型の他方を径方向の反対方向に一定距離移動して停止し一端側屈曲部群および他端側屈曲部群を径方向に押圧する工程であるのが好ましい。予備成形型の形状は、径方向に押圧可能であれば特に限定はなく、従来用いられているものでよい。

また、一端側屈曲部群および他端側屈曲部群を径方向の中心側および遠心側より挟持する予備成形型で保持された状態で成形工程を行ってもよい。予備成形型で保持された状態で成形を行うことにより、両屈曲部群の径方向への突出量を少なくすることができる。

上記工程の他にも、レーシング工程やワニス処理工程などを、適宜選択して行ってもよい。

本発明のステータコイル矯正方法を実施例を図を用いて以下に説明する。

［実施例１］
本実施例のステータコイル矯正方法は、コイル挿入工程、予備成形工程、コイル移動工程、本成形工程、からなる。以下に、それぞれの工程を工程順に説明する。

〈コイル挿入工程〉
図１は、コイル挿入工程により、ステータコア１のスロット１１にコイル２を挿入した状態を示している。

ステータコア１は、内周部にスロット１１を形成する凹部を多数備えたケイ素鋼板からなるリング状の薄板を多数積層して結束されたものである。そして、コイル２は、巻線装置を用い、マグネットワイヤを束状に巻線して形成される。その後、コイル挿入装置を用い、形成したコイル２を、ステータコア１のスロット１１に、軸方向の一端側から他端側へと挿入する。

コイル挿入後のステータコア１は、その軸方向両端部よりコイル２の屈曲部群が突出している。この屈曲部群を、以下、コイル端部２１，２２とする。なお、軸方向において、コイル２よりリード線３が導出されている側をリード側、反対側を反リード側とし、リード側のコイルの屈曲部群をコイル端部２１、反リード側のコイルの屈曲部群をコイル端部２２とする。図１では、説明のためにリード線３を示してあるが、矯正の際には、後述するプレス装置の外径型１３１に形成された溝部（図示せず）にリード線３を沿わせ、リード線３は溝部によりプレス装置の外側へ案内される。

なお、本実施例では、コイル端部２１（リード側）がコイル端部２２（反リード側）よりも小さくなるように矯正する。

（プレス装置）
ここで、本実施例で用いるプレス装置について説明する。図２は、プレス装置の構成の説明図である。プレス装置１００は、本体上部１０１と本体下部１０２とからなる。そして、プレス装置の本体上部１０１と本体下部１０２との間は、ステータコア１を固定保持する保持部（保持機構は図示せず）となっている。本体上部１０１および本体下部１０２は、ステータコア１に対して対称的な構成である。

本体上部１０１および本体下部１０２は、内径型１１１，１１２、高さ型１２１，１２２、外形型１３１，１３２を有する。

内径型１１１，１１２は、全体として円柱形状で、ステータコア１と同軸的に配置される。内径型１１１，１１２には、同軸的に円錐形状の内径側くさび１１６，１１７が挿入される。そして、内径側くさび１１６，１１７は、シリンダＡ１，Ａ２と連結されている。内径側くさび１１６，１１７は、内径型１１１，１１２と摺接し、シリンダＡ１，Ａ２によりステータコア１の軸方向に上下移動される。この際、内径型１１１，１１２は、径方向に区割りされているため、内径側くさび１１６，１１７がステータコア１に近づくように移動すると、内径型１１１，１１２はステータコア１の径方向に拡径される。

外径型１３１，１３２は、全体として円筒形状である。外径型１３１，１３２は、その円筒の内側に内径型１１１，１１２が配置される。外径型１３１，１３２の外周面は斜面となっており、この外周面（斜面）には円錐形状の外径側くさび１３６，１３７が当接する。そして、外径側くさび１３６，１３７は、シリンダＢ１，Ｂ２と連結されている。外径側くさび１３６，１３７は、シリンダＢ１，Ｂ２により軸方向に上下移動される。外径側くさび１３６，１３７と摺接する外径型１３１，１３２は、径方向に区割りされているため、外径側くさび１３６，１３７がステータコア１に近づくように移動すると、外径型１１１，１１２はステータコア１の径方向に縮径される。

高さ型１２１，１２２は、円筒形である。高さ型１２１，１２２は、内径型１１１，１２１と外径型１３１，１３２との間に収まるように配置される。そして、高さ型１２１，１２２は、シリンダＣ１，Ｃ２と連結されている。高さ型１２１，１２２は、シリンダＣ１，Ｃ２により軸方向に上下移動される。

また、各シリンダには、センサが設けられている。シリンダＡ１，Ａ２およびシリンダＢ１，Ｂ２は、位置センサＡ１Ｓ，Ａ２ＳおよびＢ１Ｓ，Ｂ２Ｓを有する。シリンダＣ１，Ｃ２は、位置センサＣ１Ｓ４〜Ｃ１Ｓ８，Ｃ２Ｓ４〜Ｃ２Ｓ８および圧力センサＣ１Ｐ，Ｃ２Ｐを有する。なお、位置センサＡ１ＳとＢ１Ｓ、位置センサＡ２ＳとＢ２Ｓは、コイル移動工程および本成形工程では、高さ方向に同じ位置にある。

位置センサＣ１Ｓ４〜Ｃ１Ｓ８，Ｃ２Ｓ４〜Ｃ２Ｓ８は、シリンダＣ１，Ｃ２にそれぞれ等間隔に位置している。そして、コイル移動工程においては、各位置センサは、本体上部１０１では、Ｃ１Ｓ４〜Ｃ１Ｓ８のいずれかがＡ１ＳおよびＢ１Ｓと同じ高さに位置したときに、高さ型１２１の位置を検知する。また、本体下部１０２では、Ｃ２Ｓ４〜Ｃ２Ｓ８のいずれかがＡ２ＳおよびＢ２Ｓと同じ高さに位置したときに、高さ型１２２の位置を検知する。なお、位置センサＣ１Ｓ４〜Ｃ１Ｓ８，Ｃ２Ｓ４〜Ｃ２Ｓ８で検知される高さ型１２１，１２２の位置は、それぞれ、後述の目盛４〜８に対応する。

圧力センサＣ１Ｐ，Ｃ２Ｐは、本成形工程において、高さ型１２１，１２２に対するコイル端部２１，２２からの圧力を検知する。本成形工程において圧力センサを作動させることにより、コイル端部２１，２２を加圧圧縮する際に、加圧力を任意の値で一定にできる。

以下に、プレス装置１００を用いた矯正方法を図を用いて説明する。図３〜図１０は、図２のプレス装置１０を模式的に示した図であって、図４〜図１０では一部のみを示している。

〈予備成形工程〉
コイルが挿入されたステータコア１は、リード側が上側となるようにプレス装置１００に固定保持される。図３は、ステータコア１をプレス装置１００に固定保持した状態を模式的に示す図である。リード側のコイル端部２１が型１１１，１２１，１３１と、反リード側のコイル端部２２が型１１２，１２２，１３２と対向する。ステータコア１がプレス装置１００に固定保持されたのみの状態では、シリンダＡ１，Ａ２およびＢ１，Ｂ２は、内径型１１１，１１２の外周面がステータコア１のスロット１１の先端部が成す内周より小径で、外径型１３１，１３２の内周面がステータコア１の外周面より大径となるように、後進端に位置する。また、シリンダＣ１，Ｃ２は、高さ型１２１，１２２が目盛９に位置するように、後進端に位置している。

はじめに、内径側を予備成形する。シリンダＡ１，Ａ２を前進端までステータコア１側へ移動することにより内径型１１１，１２１を拡径する（図１の矢印Ａ１，Ａ２に相当）と、内径型１１１，１２１は、図４の１１１’，１２１’の位置まで移動する。

つぎに、外径側を予備成形する。シリンダＢ１，Ｂ２を前進端までステータコア１側へ移動することにより外径型１３１，１３２を縮径する（図１の矢印Ｂ１，Ｂ２に相当）と、外径型１３１，１３２は、図５の１３１’，１３２’の位置まで移動する。

〈コイル移動工程〉
コイル移動工程では、コイル２の一部をコイル端部２２に移動させるために、高さ型１２１をステータコア１側に移動させる。（図１の矢印Ｃ１に相当）この際、プレス装置１００は、位置センサーＣ１Ｓ４〜Ｃ１Ｓ８を用い、コイル端部の突出量の比率が（コイル端部２１）：（コイル端部２２）＝５：９となるように、高さ型の移動が制御されるようにセットされる。すなわち、後進端に位置したシリンダＣ１は、位置センサＣ１Ｓ５が位置センサＡ１ＳおよびＢ１Ｓに検知されるまで移動する。それに伴い、高さ型１２１は目盛９から目盛５まで移動する。そして、コイル端部２２と対向する高さ型１２２は、目盛９から移動しない。

具体的には、高さ型１２１は、目盛６でコイル端部２１と衝突する（図８）。そして、コイル端部２１は、高さ型１２１に押圧されて目盛６から目盛５まで移動し、同時にコイル２の一部がコイル端部２２に移動して、コイル端部２２は目盛８から目盛９へと移動する（図９）。

〈本成形工程〉
つぎに、圧力センサＣ１Ｐ，Ｃ２Ｐを作動させ、コイル端部２１，２２を高さ型１２１’，１２２により加圧力Ｐ₁ にて加圧圧縮する。コイル端部２１，２２は、所望の突出量に矯正される（図１０）。

以上の手順でステータコイルの矯正が行われる。なお、図１１は、本実施例の矯正手順を表に示したものである。図１において、Ｎｏ．０はステータコア１をプレス装置１００に固定保持した状態（図３）、Ｎｏ．１および２は予備成形工程（図４，図５）、Ｎｏ．３〜６はコイル移動工程（図６〜図９）、Ｎｏ．７は本成形工程（図１０）に相当する。

［実施例２］
本実施例では、コイル端部２２（反リード側）がコイル端部２１（リード側）よりも小さくなるように矯正する。そのため本実施例では、実施例１において、コイル移動工程および本成形工程を以下のものとした。なお、図１２〜図１６は、プレス装置１０を模式的に示した図であって、その一部のみを示している。

〈コイル移動工程〉
コイル移動工程では、コイル２の一部をコイル端部２１に移動させるために、高さ型１２２をステータコア１側に移動させる（図１の矢印Ｃ２に相当）。この際、プレス装置１００は、位置センサーＣ２Ｓ４〜Ｃ２Ｓ８を用い、コイル端部の突出量の比率が（コイル端部２１）：（コイル端部２２）＝９：５となるように、高さ型の移動が制御されるようにセットされる。すなわち、後進端に位置したシリンダＣ２は、位置センサＣ２Ｓ５が位置センサＡ２ＳおよびＢ２Ｓに検知されるまで移動する。それに伴い、高さ型１２２は目盛９から目盛５まで移動する。そして、コイル端部２１と対向する高さ型１２１は、目盛９から移動しない。

具体的には、高さ型１２２は、目盛８でコイル端部２２と衝突する（図１２）。そして、コイル端部２２は、高さ型１２２に押圧されて目盛８から目盛５まで移動（図１３，図１４）し、同時にコイル２の一部がコイル端部２１に移動して、コイル端部２１は目盛６から目盛９へと移動する（図１３〜図１５）。

〈本成形工程〉
つぎに、圧力センサＣ１Ｐ，Ｃ２Ｐを作動させ、コイル端部２１，２２を高さ型１２１，１２２’により加圧力Ｐ₂ にて加圧圧縮する。コイル端部２１，２２は、所望の突出量に矯正される（図１６）。

以上の手順でステータコイルの矯正が行われる。なお、図１７は、本実施例の矯正手順を表に示したものである。図１において、Ｎｏ．０はステータコア１をプレス装置１００に固定保持した状態（図３）、Ｎｏ．１および２は予備成形工程（図４，図５）、Ｎｏ．３〜６はコイル移動工程（図１２〜図１５）、Ｎｏ．７は本成形工程（図１６）に相当する。

本発明のステータコイル矯正方法に用いられるコイルが挿入されたステータコアの一例を示す図である。 実施例１および２で用いられるプレス装置の説明図である。 実施例１および２で用いられるプレス装置の模式図であって、成形開始前の状態を示す図である。 実施例１および２で用いられるプレス装置の模式図であって、内径側を予備成形した状態を示す図である。 実施例１および２で用いられるプレス装置の模式図であって、外径側を予備成形した状態を示す図である。 実施例１で用いられるプレス装置の模式図であって、高さ型を軸方向に移動した状態を示す図である。 実施例１で用いられるプレス装置の模式図であって、図６の状態から高さ型を軸方向に移動した状態を示す図である。 実施例１で用いられるプレス装置の模式図であって、図７の状態から高さ型を軸方向に移動した状態を示す図である。 実施例１で用いられるプレス装置の模式図であって、図８の状態から高さ型を軸方向に移動した状態を示す図である。 実施例１で用いられるプレス装置の模式図であって、軸方向に成形した状態を示す図である。 実施例１の矯正手順を示したタイム・チャートである。 実施例２で用いられるプレス装置の模式図であって、高さ型を軸方向に移動した状態を示す図である。 実施例２で用いられるプレス装置の模式図であって、図１２の状態から高さ型を軸方向に移動した状態を示す図である。 実施例２で用いられるプレス装置の模式図であって、図１３の状態から高さ型を軸方向に移動した状態を示す図である。 実施例２で用いられるプレス装置の模式図であって、図１４の状態から高さ型を軸方向に移動した状態を示す図である。 実施例２で用いられるプレス装置の模式図であって、軸方向に成形した状態を示す図である。 実施例２の矯正手順を示したタイム・チャートである。

符号の説明

１：ステータコア
１１：スロット
２：コイル
２１，２２：コイル端部（屈曲部群）
１００：プレス装置
１１１，１１２，１１１’，１１２’：内径型（予備成形型）
１２１，１２２，１２１’，１２２’，１２１”，１２２”：高さ型
１３１，１３２，１３１’，１３２’：外径型（予備成形型）

Claims (4)

1. ステータコア薄板を複数枚積層して形成された内周側に多数のスロットをもつステータコアの各該スロットに予め形成されたコイルを該ステータコアの一端側より他端側に挿入するコイル挿入工程と、
   該コイルの挿入された該ステータコアを固定保持した状態で各該スロットの該一端側及び他端側に突出している該コイルの一端側屈曲部群及び他端側屈曲部群のいずれか一方を該ステータコアの軸方向に押圧して一方の屈曲部群の該コイルの一部を各該スロットに導入し、各該スロットにある該コイルの一部を他方の該屈曲部群に移動させるコイル移動工程と、
   その後、該一端側屈曲部群及び該他端側屈曲部群を互いに対向する背面側より同時に押圧して成形する成形工程と、
   を有することを特徴とするステータコイル矯正方法。
2. 前記コイル挿入工程の後で前記コイル移動工程の前に、前記コイルの挿入された前記ステータコアを固定保持した状態で前記一端側屈曲部群及び前記他端側屈曲部群を前記ステータコアの径方向の中心側及び遠心側から押圧して予備成形する予備成形工程を含む請求項１記載のステータコイル矯正方法。
3. 前記予備成形工程は前記中心側及び前記遠心側の一方より予備成形型の一方を径方向に一定距離移動して停止し前記一端側屈曲部群及び前記他端側屈曲部群を径方向に移動させ、その後該予備成形型の一方を停止した状態で該予備成形型の他方を径方向の反対方向に一定距離移動して停止し該一端側屈曲部群及び該他端側屈曲部群を径方向に押圧する工程である請求項２記載のステータコイル矯正方法。
4. 前記成形工程は前記一端側屈曲部群及び前記他端側屈曲部群を径方向の中心側及び遠心側より挟持する予備成形型で保持された状態でなされる請求項１〜３のいずれか１つに記載のステータコイル矯正方法。

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