JP2008148431A - Manufacturing method of winding of stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータの巻線(コイル)の製造方法に関し、詳しくは、U字状の導体セグメントからコイルを製造するときの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a winding (coil) of a stator, and more particularly to a manufacturing method for manufacturing a coil from a U-shaped conductor segment.
従来、例えば、発電機や電動機等の回転電機では、所定の形状を有する多数の導体セグメントを固定子鉄心(ステータコア)のスロットに挿入して組み付けた後、各導体セグメントの端部同士を接合して形成される固定子コイルが知られている。 Conventionally, for example, in a rotating electric machine such as a generator or an electric motor, a large number of conductor segments having a predetermined shape are inserted and assembled into slots of a stator core (stator core), and then the ends of the conductor segments are joined together. There is known a stator coil formed as described above.
個々の導体セグメントは、図1に示す様に、予めU字形状に設けられており、このU字形状から、図3に示す様に、U字曲部を介して平行に延びる2本の直線部を反対方向へ引き離すことで、U字曲部に対する捻り成形が行われ、その後、2本の直線部を固定子鉄心のスロットに挿入して組み付けられている。 As shown in FIG. 1, each conductor segment is previously provided in a U-shape, and as shown in FIG. 3, two straight lines extending in parallel from the U-shape through a U-shaped curved portion. By pulling the parts away in the opposite direction, the U-shaped bent part is twisted, and then the two straight parts are inserted into the slots of the stator core and assembled.
そして、この捻り成形は、相対回転可能に組み合わされた内側リング部と外側リング部とで構成される捻り成形治具を有する捻り成形装置により行われている。この捻り成形装置において、内側リング部と外側リング部には、それぞれ導体セグメントの直線部を保持する矩形状の保持溝が形成され、この保持溝が、両リング部の周方向に、固定子鉄心のスロット数と同数だけ等間隔に設けられている。そして、この内側リング部の保持溝と外側リング部の保持溝に導体セグメントの直線部を挿入・保持し、周方向に相対的に異なる方向に両リング部を変移させることで捻り成形が行われる。 And this twist forming is performed by the twist forming apparatus which has the twist forming jig comprised by the inner side ring part and outer side ring part which were combined so that relative rotation was possible. In this twist forming apparatus, each of the inner ring portion and the outer ring portion is formed with a rectangular holding groove for holding the straight portion of the conductor segment, and this holding groove is arranged in the circumferential direction of both ring portions in the stator core. The same number as the number of slots is provided at equal intervals. Then, the straight portion of the conductor segment is inserted and held in the holding groove of the inner ring portion and the holding groove of the outer ring portion, and twisting is performed by shifting both the ring portions in different directions relative to the circumferential direction. .
近年、発電機や電動機等の回転電機においては、さらなる高性能化が求められており、コイルの巻数を増加させることが検討されている。回転電機においては、図1,3に示したように導体セグメントを二重に重ね合わせるだけでなく、さらにコイルの径方向において導体セグメントを複数段配置する構成が検討されている。 In recent years, in rotating electrical machines such as generators and electric motors, higher performance has been demanded, and it has been studied to increase the number of turns of a coil. In a rotating electrical machine, a configuration in which conductor segments are not only doubled as shown in FIGS. 1 and 3 but a plurality of conductor segments are arranged in the radial direction of the coil has been studied.
しかしながら、導体セグメントを複数段配置した構成とすると、各導体セグメントの端部同士の接合後に、回転子の組み付けが困難になるという問題があった。具体的には、導体セグメント群は、捻り成形が施された後に、その直線部がステータのスロットに挿入(貫通)され、ステータから突出した端部が接合(溶接)されている。端部同士を接合するためには、接合される端部同士は当接し、かつ接合されない端部同士は間隔を隔てた位置に配置される必要があった。導体セグメントを複数段配置した構成とすると、導体セグメントの端部を間隔を隔てた位置に配置したときに、端部が径方向に広がって配置されることとなる。特に、径方向の最内周に位置する端部がステータの内径よりも内方に位置するようになっていた。導体セグメントの端部がステータの内径よりも内方に位置すると、その後の工程で端部を接合するための治具(工具)や回転子の挿入が困難となった。 However, when the conductor segments are arranged in a plurality of stages, there is a problem that it is difficult to assemble the rotor after joining the ends of the conductor segments. Specifically, the conductor segment group is twisted, and then a straight portion thereof is inserted (penetrated) into a slot of the stator, and an end portion protruding from the stator is joined (welded). In order to join the end portions, the joined end portions need to be in contact with each other, and the unjoined end portions need to be arranged at a distance from each other. When the conductor segments are arranged in a plurality of stages, when the end portions of the conductor segments are arranged at intervals, the end portions are arranged so as to expand in the radial direction. In particular, the end located at the innermost circumference in the radial direction is located inward from the inner diameter of the stator. When the end portion of the conductor segment is positioned inward of the inner diameter of the stator, it becomes difficult to insert a jig (tool) or a rotor for joining the end portion in a subsequent process.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、回転電機の巻線を高密度に製造することが可能なステータの巻線の製造方法を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the manufacturing method of the winding of the stator which can manufacture the winding of a rotary electric machine with high density.
上記課題を解決するために本発明者はステータを貫通した導体セグメントの端部を所定位置に成形することで上記課題を解決できることを見いだした。 In order to solve the above problems, the present inventor has found that the above problems can be solved by forming the end portions of the conductor segments penetrating the stator at predetermined positions.
請求項1に記載の本発明のステータの巻線の製造方法は、U字形状に形成された導体セグメント群に捻り成形を施す工程と、捻り成形が施された導体セグメント群の直線部を密着させる工程と、導体セグメント群の直線部をステータコアのスロットに挿入する工程と、ステータコアを貫通した導体セグメント群のそれぞれの端部が所定の位置に配置されるように成形する工程と、ステータコアを貫通した導体セグメント群の端部同士を溶接する工程と、を有するステータの巻線の製造方法であって、ステータコアに挿入された導体セグメント群は、導体セグメント群を構成する導体セグメントのうち径方向の最内周に位置する導体セグメントの端部が、導体セグメントの直線部よりも径方向外方に配置されることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a stator winding manufacturing method in which a step of twisting a U-shaped conductor segment group and a linear portion of the twisted conductor segment group are in close contact with each other. A step of inserting a straight portion of the conductor segment group into a slot of the stator core, a step of forming each end portion of the conductor segment group penetrating the stator core at a predetermined position, and penetrating the stator core Welding the end portions of the conductor segment group, and a method of manufacturing a stator winding, wherein the conductor segment group inserted into the stator core is a radial segment of the conductor segments constituting the conductor segment group. The end of the conductor segment located at the innermost periphery is arranged radially outward from the straight line portion of the conductor segment.
上記の製造方法によれば、ステータコアに導体セグメントが貫通した状態で、導体セグメントの端部がステータの内径よりも外方に位置するようになる。このため、ステータコアの内部(軸心の中空部)に、端部を接合するための治具(工具)や回転子を挿入するときに導体セグメントが干渉しなくなっている。この結果、本発明の製造方法を用いることで、回転電機の巻線を高密度に製造することが可能となった。 According to the manufacturing method described above, the end of the conductor segment is positioned outward from the inner diameter of the stator with the conductor segment penetrating the stator core. For this reason, the conductor segment does not interfere when a jig (tool) or a rotor for joining the end portion is inserted into the stator core (the hollow portion of the shaft center). As a result, by using the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture the winding of the rotating electrical machine with high density.
請求項2に記載の本発明のステータの巻線の製造方法は、請求項1に記載の製造方法において、ステータコアに挿入された導体セグメント群のそれぞれの端部は、その後の工程で溶接される端部同士は当接し、かつ溶接されない端部同士は間隔を隔てた位置に配置される。これにより、所定の導体セグメント同士が短絡を生じることなく溶接される。 A stator winding manufacturing method according to a second aspect of the present invention is the manufacturing method according to the first aspect, wherein each end of the conductor segment group inserted into the stator core is welded in a subsequent step. The end portions are in contact with each other, and the end portions that are not welded are arranged at a distance from each other. Thereby, predetermined conductor segments are welded without causing a short circuit.
請求項3に記載の本発明のステータの巻線の製造方法は、請求項1に記載の製造方法において、導体セグメント群のそれぞれの端部を成形する工程は、ステータコアに挿入された導体セグメントの端部のうち所定の端部ごとに挿入される挿入孔が開口した分割器に、各導体セグメントの端部を挿入し、その後、分割器を径方向外方に変移する工程である。これにより、導体セグメントの端部が、所定の位置に配置されるようになる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a stator winding manufacturing method according to the first aspect, wherein the step of forming each end portion of the conductor segment group includes the step of forming the conductor segment inserted into the stator core. This is a step of inserting the end portion of each conductor segment into a splitter having an insertion hole inserted for each predetermined end portion of the end portions, and then shifting the splitter outward in the radial direction. Thereby, the edge part of a conductor segment comes to be arrange | positioned in a predetermined position.
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
本発明の実施例として、モータ(回転電機)のステータを製造した。ステータの製造方法を図1〜6を用いて以下に説明する。 As an example of the present invention, a stator of a motor (rotating electric machine) was manufactured. A method for manufacturing the stator will be described below with reference to FIGS.
(実施例)
まず、U字状の導体セグメント1に捻り成形を加える。導体セグメント1は、端部をのぞいて樹脂皮膜(絶縁被膜)で被覆された長板U字状を有している。導体セグメント1は、図1に示したように、第1の導体セグメント10,第2の導体セグメント11、第3の導体セグメント12,第4の導体セグメント13がある。この第1の導体セグメント10と第2の導体セグメント11とを重ね合わせた状態を図1に示した。なお、第3の導体セグメント12と第4の導体セグメント13とを重ね合わせた状態は図1に示した状態と同様な状態である。
(Example)
First, twist forming is applied to the
この第1の導体セグメント10と第2の導体セグメント11、第3の導体セグメント12と第4の導体セグメント13とをそれぞれ重ね合わせて、捻り成形装置2で捻り成形を行う。
The
捻り成形装置2は、第1の捻り成形治具20と第2の捻り成形治具25を有している。第1および第2の捻り成形治具は、図2に示す様に、それぞれ相対回転可能に組み合わされた円環状の内側リング部21,26と外側リング部22,27とで構成され、径方向の内側から外側に向かって順に、第1の捻り成形治具20を構成する内側リング部21と外側リング部22、第2の捻り成形治具25を構成する内側リング部26と外側リング部27とが同心円状に配置されている。つまり、第1の捻り成形治具20の径方向外側に第2の捻り成形治具25が同心円状に配置されている。
The
第1及び第2の導体セグメント10,11の内径側に位置する一方の直線部10a,11aを第1の内側リング部21に形成された内側保持溝21aに差し込み、他方の直線部10b,11bを第1の外側リング部22に形成された外側保持溝22aに差し込む。同様に、第3の導体セグメント12と第4の導体セグメント13とを重ね合わせて、一方の直線部12a,13aを第2の内側リング部26に形成された内側保持溝26aに差し込み、他方の直線部22b,23bを第2の外側リング部27に形成された外側保持溝27aに差し込む。
One
第1〜第4の導体セグメント10,11,12,13が、それぞれ第1の捻り成形治具20及び第2の捻り成形治具25にセットされた後、第1の外側リング部22及び第2の外側リング部27と、第1の内側リング部21及び第2の内側リング部26とが、それぞれ相対回転する。本実施例においては、内側リング部21,26が回転不能に固定された状態で、外側リング部22,27を回転させた。これにより、第1〜第4の導体セグメント10,11,12,13に設けられるU字曲部10c,11c,12c,13cに対し、同時に捻り成形が行われる。捻り成形が施された導体セグメントを、図1に示した第1と第2の導体セグメント20,21に捻り成形が施された状態で図3に示した。
After the first to
U字曲部10c,11c,12c,13cの捻り成形が終了した後、第1の捻り成形治具20および第2の捻り成形治具25を下方へ押し下げ、第1の捻り成形治具20および第2の捻り成形治具25から、それぞれ第1〜第4の導体セグメント群を引き抜いた。
After the twisting of the U-shaped
その後、チャック装置を用いて第1〜第4の導体セグメント群のそれぞれの直線部を径方向で密着させた。 Then, each linear part of the 1st-4th conductor segment group was closely_contact | adhered in radial direction using the chuck apparatus.
第1〜第4の導体セグメント群を移動し、モータのステータコア3が保持されたステータホルダの上方に配置する。
The first to fourth conductor segment groups are moved and arranged above the stator holder that holds the
ステータコア3は、図4に示したように、厚さを有する筒状を有し、さらに、スロット30が軸方向に形成されている。スロット30は、径方向内方側がステータコア3の内周面に開口している。また、スロット30は、第1〜第4の導体セグメント群の直線部を径方向に並んだ状態で挿入可能な形状に内周形状が形成されている。
As shown in FIG. 4, the
そして、第1〜第4の導体セグメント群がステータコア3の一方の端部側からスロット30に挿入され、貫通する。
And the 1st-4th conductor segment group is inserted in the
ステータコア3の各スロット30における導体セグメント1の配置状態を図5を用いて説明する。各スロット30には径方向に沿って8個の導体収容位置P1〜P8が設定され、各導体収容位置P1〜P8にはそれぞれ1本の導体セグメント1の直線部が収容されている。各スロット30は、上述した第1〜第4のセグメント群を、直線部10a,11a,11b,10b,12a,13a,13b,12bの順に、径方向で順番に収容している。
The arrangement state of the
なお、第1の導体セグメント10の直線部10aと第2の導体セグメント11の直線部11aが、ステータコア3のひとつのスロット30に収容される場合、同じ第1の導体セグメント10の直線部10bと第2の導体セグメント11の直線部11bは、このひとつのスロット30から所定奇数磁極ピッチT(たとえば1磁極ピッチ(電気角度π))離れた他のスロット30に収容される。このとき、第2の導体セグメント11のU字曲部11cは、第1の導体セグメント10のU字曲部10cに囲まれるようにして配置されている。
In addition, when the
第1〜第4の導体セグメント群をステータコア3に挿入した状態では、各導体セグメント群の端部は直線部の延長上に位置している。
In a state where the first to fourth conductor segment groups are inserted into the
その後、各導体セグメント群の端部を、第1の導体セグメント10の直線部10aの端部10dと第2の導体セグメント11の直線部11aの端部11d、第1の導体セグメント10の直線部10bの端部10eと第2の導体セグメント11の直線部11bの端部11eのように、径方向に並んだ導体セグメント群のそれぞれの端部を、二つづつ当接させると共に、それ以外の端部同士は間隔を隔てるように、成形した。この成形は、分割器4によりなされた。
Thereafter, the end portion of each conductor segment group is divided into the
分割器4は、少なくとも4つの挿入孔40が径方向に並んで形成されており、挿入孔40が開口した部分が径方向に変位可能に形成されている。挿入孔40は、開口部がテーパ状(拡径した形状)に形成されており、この形状により、挿入孔40に挿入された端部がガイドされ、それぞれの導体セグメント1の端部が所定の形状に成形される。分割器4の挿入孔40近傍の主な構成を図6に断面図で示した。
The
分割器4による成形は、まず、所定の端部同士が挿入される挿入孔40が開口した分割器4を、ステータコア3の下面に近接(当接)させる。これにより、導体セグメント群のそれぞれの端部が所定の挿入孔40に挿入された(図7)。このとき、挿入孔40の開口部がテーパ状に形成されていることにより、それぞれの端部は、容易に挿入孔40内に挿入された。このとき、多数の挿入孔40のうち最内周に位置する挿入孔40は、第1の導体セグメント10の直線部10a(あるいはステータコア3のスロット30の内周側の端部)よりも径方向内方に位置していた。
In the molding by the
つづいて、分割器4を駆動して、挿入孔40を径方向外方に変移させた(図8)。この変位は、多数の挿入孔40のうち最内周に位置する挿入孔40が第1の導体セグメント10の直線部10aの延長上に来るまでなされた。これにより、ステータコア3の内周側に導体セグメント1の端部が存在しなくなった。
Subsequently, the
そして、分割器4を取り外し、分割器4により成形された導体セグメント群の各端部を溶接して接合した。
And the divider |
以上により、本実施例のモータのステータが製造できた。なお、このステータは、その後、内周部にロータを挿入することなどにより、モータ5を製造することができる。このモータとしては、たとえば、図7に示した車両エアコンのコンプレッサに用いるモータ5をあげることができる。
As described above, the stator of the motor of this example was manufactured. In addition, this stator can manufacture the
このモータ5は、ステータコア3、ロータ50、ステータコイル(固定子巻線)51、ハウジング52、回転軸53を含んで構成されている。ステータコア3は、ハウジング52の周壁内周面に固定される。ステータコイル51は、導体セグメント1より構成され、ステータコア3の各スロット30に巻装されている。ロータ50は、ハウジング52に回転自在に支持された回転軸53に固定されたIPM型ロータであり、ステータコア1の内径側に配置されている。ステータコイル51は、三相電機子巻線であって、外部のバッテリに接続された三相インバータから給電されている。
The
このモータは、二次電池車、燃料電池車、ハイブリッド車の車両エアコンのコンプレッサ動力を発生する永久磁石型三相ブラシレスDCモータ(同期モータ)であるが、モータ構造としては、公知の種々の形式に置換可能である。 This motor is a permanent magnet type three-phase brushless DC motor (synchronous motor) that generates compressor power for a vehicle air conditioner of a secondary battery car, a fuel cell car, or a hybrid car. Can be substituted.
1:導体セグメント
2:捻り成形装置
3:ステータコア
4:分割器
5:モータ
1: Conductor segment 2: Twist forming device 3: Stator core 4: Divider 5: Motor
Claims (3)
捻り成形が施された該導体セグメント群の直線部を密着させる工程と、
該導体セグメント群の直線部をステータコアのスロットに挿入する工程と、
該ステータコアを貫通した該導体セグメント群のそれぞれの端部が所定の位置に配置されるように成形する工程と、
該ステータコアを貫通した該導体セグメント群の端部同士を溶接する工程と、
を有するステータの巻線の製造方法であって、
該ステータコアに挿入された該導体セグメント群は、該導体セグメント群を構成する導体セグメントのうち径方向の最内周に位置する該導体セグメントの該端部が、該導体セグメントの直線部よりも径方向外方に配置されることを特徴とするステータの巻線の製造方法。 A step of twisting a conductor segment group formed in a U shape;
A step of closely attaching the straight portion of the conductor segment group subjected to twisting;
Inserting a straight portion of the conductor segment group into a slot of the stator core;
Forming each conductor segment group penetrating the stator core so as to be disposed at a predetermined position;
Welding the ends of the conductor segment group that penetrates the stator core;
A method of manufacturing a stator winding having
The conductor segment group inserted into the stator core is such that the end portion of the conductor segment located in the radially innermost circumference of the conductor segments constituting the conductor segment group is larger in diameter than the straight portion of the conductor segment. A stator winding manufacturing method, wherein the stator winding is disposed outward in the direction.
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