JP2010017068A - 回転電機の固定子の製造装置および固定子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の相巻線を巻回して籠状に成形されたコイル巻き取り体の外周に複数の分割コアを組み付けてなるコア組み付け体を外筒に焼きバメする際に、コア組み付け体の縮径を均等にかつ容易に行うことである。
【解決手段】コア組み付け体５０の外径よりも大きな大口径部２１５ａと、外筒５の内径よりも大きくかつ外筒５の熱膨張時の内径よりも小さい小口径部２１５ｂと、大口径部２１５ａから小口径部２１５ｂへとテーパを有して貫通する貫通孔２１５ｃと、を有するテーパガイド部２０２を用いて、外筒５を加熱部２０３で加熱しておき、コア組み付け体５０を、テーパガイド部２０２の大口径部２１５ａ側から小口径部２１５ｂ側へとテーパに沿って貫通孔２１５ｃを通過させてコア組み付け体５０の外径を縮径しながら外筒５に挿入する。
【選択図】図１３

Description

本発明は回転電機の固定子の製造装置および固定子の製造方法に関し、詳しくは回転電機の固定子を製造する際に固定子の分割コアを外筒に焼きバメする回転電機の固定子の製造装置および固定子の製造方法に関する。

近年、電動機および発電機として使用される回転電機において、小型高出力および高品質が求められている。例えば、車両に搭載される回転電機においては、回転電機を搭載するためのスペースが小さくなってきている一方で、出力の向上が求められている。

従来の回転電機として、固定子に用いられる固定子コイルが連続巻線で形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機における固定子では、１２本の素線により固定子コイルの三相巻線が形成されており、２４箇所の素線端部が固定子コアの軸方向端面から軸方向に突出する構造となっている。このため、この固定子では、固定子コアの軸方向端面の外側に素線端部を結線するための大きなスペースが必要となり、固定子の軸方向寸法が大きくなる。

そこで、本願の出願人は、固定子の体格の大型化を抑えることのできる回転電機の固定子について先に出願している（例えば、特願２００７−３０５１０４号）。この固定子における固定子コイルでは、複数の相巻線が固定子コアの複数のスロット内に収容され、かつ各相巻線が周方向に波状をなすように固定子コアに巻回されている。各相巻線は、連続線よりなる第１巻線部と、連続線よりなり第１巻線部と直列接続された第２巻線部とにより構成され、この第１巻線部と第２巻線部との接合部が固定子コアのスロット内に配設されている。このため、この固定子コイルによると、固定子コアの軸方向端面から突出する各相巻線の端部数が減少する。したがって、固定子コアの軸方向端面の外側において、各相巻線の端部同士を接続するために要求されるスペースが減少し、その結果固定子の体格の大型化が抑えられる。
特許第３８９４００４号公報

ところで、連続巻線よりなる固定子コイルを製造する一方法として、例えば以下に示すものがある。まず、電気導体線から、並列した複数の直状部が複数のターン部で連結されてなる成形体を複数成形する。そして、これらの成形体を組み込んで組み込み体を形成する。この組み込み体においては、一つの成形体と他の一つの成形体とからなる複数の成形体組が該組み込み体の長手方向に並列している。また、この組み込み体を構成する各成形体組は、一つの成形体における複数の直状部と他の一つの成形体における複数の直状部とがそれぞれ重ね合わされて形成された複数の直状重ね合わせ部を組み込み体の長手方向に有している。

このため、この組み込み体においては、複数の直状重ね合わせ部が組み込み体の長手方向に並列している。そして、この組み込み体を芯部材に所定回数巻回して巻き取り、巻き取り体を形成する。この巻き取り体においては、一つの成形体組における複数の直状重ね合わせ部が径方向に積層されて形成された複数の直状積層部を周方向に有している。こうして得られた巻き取り体は円筒籠状の固定子コイルとして用いられる。この固定子コイルを固定子コアに組み付けるにあたっては、各直状積層部が固定子コアのスロット内に配設されるとともに、各ターン部がスロットの外部に配設される。

ところが、この円筒籠状の固定子コイルを、すでにコアの形状をなしている一体型の固定子コアに組み付けるのは非常に困難である。そこで、環状のコアを円周上で複数に分割した形状の分割コアを用いて、それぞれの分割コアを円筒籠状の固定子コイルの外側から組み付けた後に、全体を外筒に嵌め込んで固定子を製造することになる。この外筒への嵌め込みは、外筒を加熱して熱膨張させて嵌め込むいわゆる焼きバメという方法で行われるが、この焼きバメの際には、円周上に複数の分割コアが配置されてなる固定子コアを外周方向から均等に縮径する必要がある。これができないと、コア内径がいびつになり、回転電機として要求される内径の真円度（たとえば０．０５ｍｍ）が確保できない。しかしながら、固定子コアは円周上で分割されているため、均等に縮径するのが困難であった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、分割コアを円周上に配置してなる固定子コアの縮径を均等にかつ容易に行うことを解決すべき技術課題とする。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．複数の相巻線を巻回して籠状に成形されたコイル巻き取り体の外周に複数の分割コアを組み付けてなるコア組み付け体に外筒を焼きバメして回転電機の固定子を製造する装置であって、
前記固定子コアの外径よりも大きな大口径部と、前記外筒の内径よりも大きくかつ前記外筒の熱膨張時の内径よりも小さい小口径部と、前記大口径部から前記小口径部へとテーパを有して貫通する貫通孔と、を有するテーパガイド部と、
前記外筒を加熱する加熱部と、
前記固定子コアを、前記テーパガイド部の前記大口径部側から前記小口径部側へと前記テーパに沿って前記貫通孔を通過させて該固定子コアの外径を縮径しながら前記外筒に挿入する駆動部と、
前記加熱部によって前記外筒を熱膨張させて該外筒の内径を拡径した状態で、前記駆動部によって前記縮径した固定子コアを前記拡径した外筒に挿入するよう制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする固定子の製造装置。

手段１によれば、駆動部が、テーパガイド部に設けた貫通孔のテーパに沿って固定子コアの外径を縮径するので、均等に縮径することができ、固定子コアの内径の真円度（最大内接円の半径と最小外接円の半径との差で表される）をたとえば０．０５ｍｍ以下にすることができる。

また、手段１によれば、駆動部が、固定子コアを、テーパガイド部に設けた貫通孔のテーパに沿わせて縮径しながら外筒に挿入するので、縮径と外筒への挿入（焼きバメ）を１工程で行うことができる。

２．前記縮径した固定子コアを前記拡径した外筒に挿入する際に、前記テーパガイド部の前記加熱部に当接する部分に断熱部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の固定子の製造装置。

断熱部材がない場合、テーパガイド部が加熱部に当接したときにテーパガイド部が加熱されて熱膨張してしまい、固定子コアを所望の小ささにまで縮径することができない。これに対して、手段２によれば、断熱部材によってテーパガイド部が加熱部に当接しても加熱部の熱がテーパガイド部に伝わりにくくすることができ、固定子コアを外筒にスムーズに挿入するためテーパガイド部が加熱部に当接する構造においても、テーパガイド部を熱膨張させずに固定子コアを所望の小ささに確実に縮径することができる。

３． 前記固定子コアは、前記外筒への挿入方向に複数の鋼板が積層して形成されており、前記駆動部が、前記固定子コアの、前記外筒への挿入方向に前記固定子コアを保持する押さえ部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の固定子の製造装置。

分割コアのそれぞれは電磁鋼板を積層させて形成されており、また、この積層方向と外筒への挿入方向すなわちテーパガイド部の貫通孔への挿入方向とは一致している。このため、固定子コアの貫通孔への挿入や外筒への挿入に伴い、この挿入方向の外力すなわち電磁鋼板の積層を剥がす方向の外力が分割コアにかかってしまう。手段３によれば、押さえ部が、固定子コアの外筒への挿入時の径方向の膨らみを抑さえ、これによって、固定子コアの貫通孔への挿入や外筒への挿入時の電磁鋼板の剥がれなどの不具合を防ぐことができる。

４．複数の相巻線を巻回して籠状に成形されたコイル巻き取り体の外周に複数の分割コアを組み付けてなるコア組み付け体に外筒を焼きバメして回転電機の固定子を製造する方法であって、
前記外筒を加熱して拡径させる加熱工程と、
前記コア組み付け体の外径よりも大きな大口径部と、前記外筒の内径よりも大きくかつ前記外筒の熱膨張時の内径よりも小さい小口径部と、前記大口径部から前記小口径部へとテーパを有して貫通する貫通孔と、を有するテーパガイド部を用いて、前記コア組み付け体を、前記テーパガイド部の前記大口径部側から前記小口径部側へと前記テーパに沿って前記貫通孔を通過させて該コア組み付け体の外径を縮径しながら前記熱膨張で拡径した外筒に挿入する挿入工程と、
前記挿入工程の終了直後に前記外筒を冷却して縮径させる冷却工程と、
を有することを特徴とする固定子の製造方法。

手段４によれば、テーパガイド部に設けた貫通孔のテーパに沿って固定子コアの外径を縮径するので、均等に縮径することができ、固定子コアの内径の真円度（最大内接円の半径と最小外接円の半径との差で表される）をたとえば０．０５ｍｍ以下にすることができる。

また、手段４によれば、固定子コアを、テーパガイド部に設けた貫通孔のテーパに沿わせて縮径しながら外筒に挿入するので、縮径と外筒への挿入（焼きバメ）を１工程で行うことができる。

以下、本発明の固定子製造装置および方法の実施形態について詳しく説明する。なお、説明する実施形態はあくまでも実施形態の例にすぎず、本発明の固定子製造装置および方法は、下記実施形態に限定されるものではない。本発明の固定子製造装置および方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。

（実施形態１）
まず、本実施形態の固定子製造装置および固定子の製造方法により得られた固定子を用いた回転電機１の構成について説明する。

この回転電機１は、図１に示すように、略有底筒状の一対のハウジング部材１００、１０１が開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１０、１１１を介して回転自在に支承された回転軸２０と、回転軸２０に固定された回転子２と、ハウジング１０の内部で回転子２を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子３と、を備えている。

回転子２は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子３の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。固定子３は、図２に示すように、固定子コア３０と、複数の各相巻線から形成された三相の固定子コイル４と、固定子コア３０に外挿された外筒５と、を備えた構成を有している。

固定子コア３０は、図３に示すように、内周に複数のスロット３１が形成された円環状を呈している。複数のスロット３１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子２の磁極数に対し、固定子コイル４の一相あたり２個の割合で形成されている。本実施形態では、８×３×２＝４８より、スロット数は４８個とされている。

固定子コア３０は、図４に示す分割コア３２を所定の数（本実施形態では、２４個）だけ周方向に連結して形成されている。分割コア３２は、一つのスロット３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア３２との間で一つのスロット３１を区画する形状を呈している。具体的には、分割コア３２は、径方向内方に伸びる一対のティース部３２０と、ティース部３２０を径方向外方で連結するバックコア部３２１とを有している。

固定子コア３０を構成する分割コア３２は、電磁鋼板を積層させて形成されている。なお、積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。固定子コア３０を構成する分割コア３２は、この電磁鋼板の積層体からだけでなく、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。

なお、本発明に適用可能な固定子コアの形状は、図３および図４に示したものに限られるものではなく、たとえば図５および図６に示す形状のものであってもよい。

この図５および図６に示す例の固定子コア１０３０は、内周に複数のスロット１０３１が形成された円環状を呈しており、分割コア１０３２を周方向に連結して形成されている。分割コア１０３２は、一つのスロット１０３１を区画するとともに、周方向で隣接する分割コア１０３２との間で一つのスロット１０３１を区画する。スロット１０３１は、径方向内方に伸びるティース部１３２０と隣接するティース部１３２０によって区画される。また、この例のバックコア部１３２１は、径方向において他の分割コア１０３２と重ならない状である。なお、分割コア１０３２の数や材質等は図４に示した分割コイル３２と同様である。

固定子コイル４は、複数の巻線４０を所定の巻回方法で巻回してなる。この固定子コイル４を構成する巻線４０は、図７（Ａ）に示すように、銅製の導体４１と、導体４１の外周を覆い導体４１を絶縁する内層４２０および外層４２１からなる絶縁被膜４２とから形成されている。

このように、内層４２０および外層４２１からなる絶縁皮膜４２の厚みが厚いので、巻線４０同士を絶縁するために巻線４０同士の間に絶縁紙等を挟み込む必要がなくなっているが、巻線４０同士の間あるいは固定子コア３０と固定子コイル４との間に絶縁紙を配設してもよい。

さらに、固定子コイル４の巻線４０は、図７（Ｂ）に示すように、内層４２０および外層４２１からなる絶縁皮膜４２の外周をエポキシ樹脂等からなる融着材４９で被覆して形成してもよい。この場合、回転電機１に発生する熱により融着材４９が絶縁皮膜４２よりも早く溶融するので、同じスロット３１に設置されている複数の巻線４０同士が融着材４９同士により熱接着する。その結果、同じスロット３１に設置されている複数の巻線４０が一体化し巻線４０同士が鋼体化することで、スロット３１内の巻線４０の機械的強度が向上する。

固定子コイル４は、図８に示すように、それぞれが２本の三相巻線（Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２）により形成されている。

固定子コイル４は、図９に示すように、複数の巻線４０を所定の形状に組み込んだ組み込み体４７（図１０参照）を巻回してなる巻き取り体４８である。固定子コイル４を構成する巻線４０は、固定子コア３０の内周側で周方向に沿って波巻きされる形状で成形されている。

固定子コイル４を構成する巻線４０は、固定子コア３０のスロット３１に収容される直線状のスロット収容部４３と、隣り合ったスロット収容部４３同士を接続するターン部４４と、を備えている。スロット収容部４３は、所定のスロット数（本実施形態では、３相×２個＝６個）ごとのスロット３１に収容されている。ターン部４４は、固定子コア３０の軸方向の端面から突出して形成されている。

固定子コイル４は、複数の巻線４０の両端を固定子コア３０の軸方向の端面から突出させ、かつ複数の巻線４０を周方向に沿って波状に巻装した状態で形成されている。固定子コイル４の１相は、第１の巻線部４０ａと第２の巻線部４０ｂとの端部同士を溶接により接合して形成されている。すなわち、２本の電気導体線から成形した２つの成形体の端部同士を接合して形成された一つの組体から固定子コイル４の１相が形成されている。

第１の巻線部４０ａのスロット収容部４３と第２の巻線部４０ｂのスロット収容部４３とは、同一スロット３１に収容される。このとき、第一の巻線部４０ａのスロット収容部４３と、第二の巻線部４０ｂのスロット収容部４３とは、スロット３１の深さ方向で交互に位置するように設置されている。そして、第１の巻線部４０ａと第２の巻線部４０ｂとの接合部４５は、第１の巻線部４０ａと第２の巻線部４０ｂの巻装される方向が反転するスロット収容部４３よりなる折り返し部４６に形成されている。

固定子コイル４の展開図、すなわち巻回される前の組み込み体４７の平面図を図１０に示す。固定子コイル４は、互いに巻装方向が異なる第１の巻線部４０ａと第２の巻線部４０ｂとからなる組体を６組有し、６組の組体を用いて、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）×２個（倍スロット）のコイルとされている。各組体において、第１の巻線部４０ａの中性点側（または相端子側）の端部とは反対側の端部と、第２の巻線部４０ｂの相端子側（または中性点側）の端部とは反対側の端部とが、折り返し部４６よりなるスロット収容部４３を介して接続されている。各相の巻線４０の結線方法は同様である。

以下、実施形態１の、固定子コイル４（巻き取り体４８）に固定子コア３０を組み付けて組み付け体５０（図１１参照）とし、この組み付け体５０を外筒５に焼きバメした固定子３の製造方法について説明する。なお、組み付け体５０が、本発明のコア組み付け体を構成するものである。

また、以下の説明において、径方向は芯部材または巻き取り体の径方向を意味し、周方向は芯部材または巻き取り体の周方向を意味する。

＜成形工程＞
まず、１２本の電気導体線から１２個の成形体を成形する。ここで成形する各成形体は、互いに平行に延びて成形体の長手方向に並列した複数の直状部４３１と、隣り合う直状部４３１同士を直状部４３１の一端側と他端側とで交互に連結する複数のターン部４４とを有する。

＜組み込み工程＞
１２個の成形体を組み込むことにより、組み込み体４７を形成する。この組み込み体４７においては、６組の組体が組み込み体４７の長手方向に並列している。

各組体は、第１の巻線部４０ａとなる第１線部と、第２の巻線部４０ｂとなる第２線部とからなる。なお、第１線部が１個の成形体よりなり、第２線部も１個の成形体よりなる。

各組体における第１線部の端部と第２線部の端部とが溶接接合されて接合部４５とされている。なお、１２個の成形体を組み込んでから、各組体における第１線部の端部と第２線部の端部とを接合してもよいし、第１線部の端部と第２線部の端部とを接合して６組の組体を形成してから、この６組の組体を組み込んでもよい。

組み込み体４７における各組体は、第１線部における複数の直状部４３１と第２線部における複数の直状部４３１とがそれぞれ重ね合わされて形成された複数の直状重ね合わせ部４７１を組み込み体４７の長手方向に有する。ただし、後述の巻き取り工程の巻き始めである折り返し部４６の６個の直状部４３１および、巻き終わりの６個の直状部４３１のそれぞれは、他の直状部４３１と重ね合わされない。

＜巻き取り工程＞
組み込み体４７を折り返し部４６が軸心側に位置するように所定の巻数（例えば、３回とか４回）だけ巻回して、図９に示した巻き取り体４８を形成する。このとき、組み込み体４７のターン部４４を所定の巻き取り半径に塑性変形させながら巻き取る。

なお、例えば所定の曲げＲ形状の成形面を有する成形型や所定の成形ローラを用いてターン部４４を曲げ成形してもよい。巻き取り工程の詳細は後述する。

巻き取り体４８は、一つの組体における複数の直状重ね合わせ部４７１が径方向に巻数分だけ積層されて形成された複数の直状積層部４８１を巻き取り体４８の周方向に有する。各直状積層部４８１においては、巻数の２倍の数の直状部４３１が重ね合わされて径方向（放射方向）に一列に並んでいる。このとき、各直状積層部４８１は、巻き取り体４８の周方向で小間隔を隔てた状態で位置している。

＜組み付け工程＞
以上のようにして得られた巻き取り体４８に対して、径方向外方から分割コア３２のティース部３２０を隣り合う直状積層部４８１同士の間の隙間に挿入し、隣り合う分割コア３２同士を連結して組み付けて組み付け体５０を得る（図１１参照）。

＜挿入（焼きバメ）工程＞
組み付け体５０を外筒５（図１２参照）に挿入して嵌め込む。図１１は組み付け体５０の斜視図であり、図１２は外筒５の斜視図である。組み付け体５０の外周には軸方向に積層された分割コア３２のバックコア部３２１が表れている。外筒５は、たとえば、厚さ２ｍｍの円筒形状をしており、磁束が通過可能な低炭素鋼などによって形成されている。また、外筒５には、固定子３をハウジング１０に固定する際に用いられる貫通孔５ａが設けられている。ここで外筒５の内径をＣとする。

この例の挿入工程では、実施形態１の固定子製造装置を用いる。以下、固定子製造装置の構成を説明する。図１３は、実施形態１の固定子製造装置の構成を示す概略側断面図である。図１３では組み付け体５０および外筒５を固定子製造装置２００に装着した状態を示している。

固定子製造装置２００は、組み付け体５０を支持する支持部２０１と、組み付け体５０の外周を縮径するテーパガイド部２０２と、外筒５を加熱する加熱部２０３と、を有して構成される。

支持部２０１には組み付け体５０が取り付けられ、上側押さえ部２１７と下側押さえ部２１８とによって挟んで固定する。加熱部２０３は台座２０４上に設けられている。また、この台座２０４と天板２０７との間には支柱２０５および２０６が位置固定されて設けられている。テーパガイド部２０２は支持板２１４に支持され、この支持板２１４は、支柱２０５および２０６を伝って上下動可能に設けられている。

エアシリンダ２０８の軸２１１には支持部２０１が固定されており、エアシリンダ２０８が支持部２０１を上昇、下降させる。エアシリンダ２０８には滑車２２０を介してバランスウェイト２２１が設けられ、このバランスウェイト２１1によって支持部２０１の重量との釣り合いを確保している。

エアシリンダ２０９および２１０の軸２１2および２１３には支持板２１４が固定されており、エアシリンダ２０９および２１０が支持板２１４すなわちテーパガイド部２０２を上昇、下降させる。

テーパガイド部２０２は、組み付け体５０すなわち固定子コアの外径Ａよりも大きな内径Ｄを有する大口径部２１５ａと、外筒５の内径Ｃよりも大きくかつ外筒５の熱膨張時の内径Ｃ’よりも小さい内径Ｂを有する小口径部２１５ｂと、大口径部２１５ａから小口径部２１５ｂへとテーパを有して貫通する貫通孔２１５ｃと、からなる構造の環状部材２１５を有する。貫通孔２１５ｃのテーパの角度はたとえば５度である。

小口径部２１５ｂの内径Ｂは、たとえば外筒５の内径Ｃよりも約０．２ｍｍ大きな寸法とし、外筒５の加熱前とたとえば３００℃に加熱された後との寸法差（Ｃ’−Ｃ）は、約０．６ｍｍである。

ところで、エアシリンダ２０８、エアシリンダ２０９および２１０が、組み付け体５０すなわち固定子コアを、テーパガイド部２０２の大口径部２１５ａ側から小口径部２１５ｂ側へとテーパに沿って貫通孔２１５ｃを通過させて組み付け体５０の外径を縮径しながら外筒５に挿入する駆動部である。

テーパガイド部２０２の環状部材２１５の底面には、平板環状の断熱部材２１６を設け、加熱部２０３の熱から環状部材２１５を保護し、小口径部２１５ｂの内径の熱膨張を防止している。断熱部材２１６はたとえばセラミックによって形成される。

続いて、加熱部２０３の構造について説明する。図１４は、図１３に示した方向ＸＩＶから見た加熱部２０３の平面図である。また、図１５は、図１４に示した方向ＸＶから見た加熱部２０３の側断面図である。

加熱部２０３は、電源コード２０３３を介して給電されて発熱するバンドヒータ２０３２を有し、その内側には、伝熱部材２０３１を介して外筒５が収容される。バンドヒータ２０３２は伝熱部材２０３１の外周に巻き付けられ、クランクボルト２０３４によって固定される。

伝熱部材２０３１はたとえば銅製のブロックであり、外筒５の外周形状（たとえば貫通孔５ａの周辺形状、外筒５の外周の曲率）に合わせた形状であり、外筒５の外周全面にバンドヒータ２０３２による熱を伝えられるように設けられている。

バンドヒータ２０３２によって加熱された外筒５の温度は、たとえば熱伝対である温度センサ２０３５によって検出され、後述の制御部２５０（図１８参照）に入力される。

図１５に示すように、台座２０４上には位置固定されて断熱台２０３６が設けられ、その上に、外筒５、伝熱部材２０３１およびバンドヒータ２０３２が設けられる。

断熱台２０３６はたとえばセラミックによって形成され、その中央には、組み付け体５０を挿入したときに下側押さえ部２１８を収容する空隙部２０３６ａを有する。また、断熱台２０３６には３本の固定ピン２０３６ｂが設けられており、この３本の固定ピン２０３６ｂが、外筒５の３つの貫通孔５ａのそれぞれに嵌合して外筒５の位置決めがされる。断熱台２０３６は、加熱部２０３による熱を台座２０４に伝わりにくくし、台座２０４上の支柱２０５および２０６の位置ずれを防止している。

続いて、支持部２０１の構造について説明する。図１６および図１７は、図１３に示した支持部２０１の側断面図であり、図１６は組み付け体５０を装着前の状態を示す図であり、図１７は組み付け体５０を装着した状態を示す図である。なお、図１７においては、図面の見易さのため、支持部２０１の断面部分に対するハッチングは省略してある。

支持部２０１は、上側押さえ部２１７と下側押さえ部２１８と芯部材２１９とを有して構成される。組み付け体５０を装着する際には、組み付け体５０の内周に芯部材２１９を挿入し、それを上側押さえ部２１７と下側押さえ部２１８とで上下から挟み込み、ボルトｃ、ｄ、ｅおよびｆによって固定する。このとき、上側押さえ部２１７と下側押さえ部２１８を組み付け体５０を固定する力は、外筒へ挿入する時の径方向の膨らみを抑えつつ、組み付け体をテーパガイド部２０２の貫通孔２１５ｂの内径Ｂに縮径することへの影響を及ぼさないよう、ボルトｃ、ｄ、ｅ、ｆに所定の締め付けトルクが設定されている。
この支持部２０１は、ボルトａおよびｂによってエアシリンダ２０８の軸２１１に固定される。上側押さえ部２１７および下側押さえ部２１８のそれぞれは、空隙部２１７ａおよび２１８ａを有する。この空隙部２１７ａおよび２１８ａは、組み付け体５０を装着した際に、ターン部（コイルエンド）４４を逃がす役割を果たす。

また、上側押さえ部２１７および下側押さえ部２１８のそれぞれは、当接部２１７ｂおよび２１８ｂを有する。この当接部２１７ｂおよび２１８ｂは、組み付け体５０の分割コア３２に当接して押さえ、分割コア３２の積層剥がれやずれを防止する役割を果たす。

続いて、固定子製造装置２００の動作制御に関する構成について説明する。図１８は、図１３に示した固定子製造装置２００の動作を制御する構成を示すブロック図である。

固定子製造装置２００は、操作者による開始スイッチ２５１の操作を受けて動作を開始する。制御部２５０は、たとえばＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ等により構成され、開始スイッチ２５１の操作入力の検知結果を受け、また、温度センサ（熱伝対）２０３５による検出温度の入力を受ける。また、制御部２５０は、ヒータ（バンドヒータ）２０３２、エアシリンダ２０８、２０９および２１０の駆動制御を行う。

続いて、図１９のフローチャート、図２０、２１、２２および２３の動作状態説明図を参照しながら、固定子製造装置２００の動作、すなわち挿入（焼きバメ）工程について説明する。なお、図２０、２１、２２および２３においては、見易さのため、いくつかの構成要素の図示を省略している。

まず操作者は、固定子製造装置２００に対して組み付け体５０および外筒５を装着し、固定子製造装置２００の開始スイッチ２５１を操作する。固定子製造装置２００は、操作者による開始スイッチ２５１の操作を受けて動作を開始する。すなわち、制御部２５０は、開始スイッチ２５１が操作されたことの入力を契機に図１９の処理を開始する。

＜＜加熱工程＞＞
制御部２５０は、まず、ヒータ２０３２を駆動し、外筒５の加熱を開始する（Ｓ１９０１）。その後、温度センサ２０３５による検出温度を監視し、この検出温度が所定値（たとえば３００℃）に達していなければ（Ｓ１９０２：Ｎｏ）、そのまま検出温度の監視を継続する。

＜＜挿入工程＞＞
温度センサ２０３５による検出温度が所定値（たとえば３００℃）に達したならば（Ｓ１９０２：Ｙｅｓ）、図２０に示すように、エアシリンダ２０８を下降駆動する（Ｓ１９０３）とともに、エアシリンダ２０９および２１０を下降駆動する（Ｓ１９０４）。このとき、外筒５は充分に加熱され、熱膨張によってその内径はＣ’となっている。

その後、図２１に示すように、テーパガイド部２０２は、その断熱部材２１６が加熱部２０３に当接して下降停止し、一方、組み付け体５０が装着された支持部２０１はそのまま下降を継続し、組み付け体５０はテーパガイド部２０２の貫通孔２１５ｃを通過し、組み付け体５０の外周は小口径部２１５ｂの内径Ｂにまで縮径され、図２２に示すように、組み付け体５０は外筒５に挿入される。なお、実施形態１では各所にて断熱を施しているが、加熱部２０３による熱の他部への影響を小さくするため、断熱部材２１６が加熱部２０３に当接してから、外筒５への組み付け体５０の挿入が完了するまでの時間（図２１の状態から図２２の状態までの時間）は短い方がよく、たとえば１秒程度で行われることが望ましい。

＜＜冷却工程＞＞
図２２の状態の後は、ヒータ２０３２を停止し（Ｓ１９０５）、図示しない送風機などによってヒータ２０３２を冷却して外筒５の内径を縮径するとともに、エアシリンダ２０９および２１０を上昇駆動する（Ｓ１９０６）。

その後、ヒータ２０３２が冷却されすなわち外筒５が冷却され、外筒５の内径が縮径し、エアシリンダ２０８を上昇させても組み付け体５０から外筒５が抜けない状態になったならば、エアシリンダ２０８を上昇駆動する（Ｓ１９０７）。このエアシリンダ２０８の上昇時には、組み付け体５０は外筒５に焼きバメされて固定子３となり、エアシリンダ２０８の上昇により、この固定子３が持ち上げられる（図２３参照）。

その後、図２３の状態で固定子３を送風機等によって３０分程度冷却して挿入（焼きバメ）工程は終了する。

以上説明した本発明によれば、駆動部が、テーパガイド部に設けた貫通孔のテーパに沿って固定子コアの外径を縮径するので、均等に縮径することができ、固定子コアの内径の真円度をたとえば０．０５ｍｍ以下にすることができる。

また、駆動部が、固定子コアを、テーパガイド部に設けた貫通孔のテーパに沿わせて縮径しながら外筒に挿入するので、縮径と外筒への挿入（焼きバメ）を１工程で行うことができる。

本発明は、電気・ハイブリッド車両に搭載する回転電機に適用することができ、その回転電機の固定子コアの内周を真円に近くすることができ、回転電機の小型化、出力向上に有効である。

実施形態１に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。 実施形態１に係る固定子の平面図である。 実施形態１に係る固定子コアの平面図である。 実施形態１に係る分割積層コアの平面図である。 変形例の固定子コアの平面図である。 変形例の分割積層コアの平面図である。 実施形態１に係る固定子コイルを構成する巻線の断面図である。 実施形態１に係る固定子コイルの結線を示す図である。 実施形態１に係る固定子コイルとなる巻き取り体の斜視図である。 実施形態１に係る固定子コイルの展開図であり、組み込み体の平面図である。 実施形態１に係る組み付け体の斜視図である。 実施形態１に係る外筒５の斜視図である。 実施形態１に係る固定子製造装置の構成を示す概略側断面図である。 図１３に示した方向ＸＩＶから見た加熱部の平面図である。 図１４に示した方向ＸＶから見た加熱部の側断面図である。 図１３に示した支持部の側断面図であって、組み付け体を装着前の状態を示す図である。 図１３に示した支持部の側断面図であって、組み付け体５０を装着した状態を示す図である。 図１３に示した固定子製造装置の動作を制御する構成を示すブロック図である。 図１３に示した固定子製造装置の制御部で実行される制御の処理流れを示すフローチャートである。 図１３に示した固定子製造装置の動作状態を説明する概略側面図である。 図１３に示した固定子製造装置の動作状態を説明する概略側面図であって、図２０に続く状態を示す図である。 図１３に示した固定子製造装置の動作状態を説明する概略側面図であって、図２１に続く状態を示す図である。 図１３に示した固定子製造装置の動作状態を説明する概略側面図であって、図２２に続く状態を示す図である。

符号の説明

１ 回転電機
３ 固定子
３０ 固定子コア
３１a、３１ｂ スロット
４ 固定子コイル
４３ スロット収容部
４４ ターン部
４７ 組み込み体
４８ 巻き取り体
４３１ 直状部
４７１ 直状重ね合わせ部
４７２ 隙間
４８１ 直状積層部
５ 外筒
５０ 組み付け体
２００ 固定子製造装置
２０１ 支持部
２０２ テーパガイド部
２０３ 加熱部
２０８、２０８、２１０ エアシリンダ

Claims (4)

1. 複数の相巻線を有し、分割コアを組み付けてなるコア組み付け体に外筒を焼きバメして回転電機の固定子を製造する装置であって、
   前記固定子コアの外径よりも大きな大口径部と、前記外筒の内径よりも大きくかつ前記外筒の熱膨張時の内径よりも小さい小口径部と、前記大口径部から前記小口径部へとテーパを有して貫通する貫通孔と、を有するテーパガイド部と、
   前記外筒を加熱する加熱部と、
   前記固定子コアを、前記テーパガイド部の前記大口径部側から前記小口径部側へと前記テーパに沿って前記貫通孔を通過させて該固定子コアの外径を縮径しながら前記外筒に挿入する駆動部と、
   前記加熱部によって前記外筒を熱膨張させて該外筒の内径を拡径した状態で、前記駆動部によって前記縮径した固定子コアを前記拡径した外筒に挿入するよう制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする固定子の製造装置。
2. 前記縮径した固定子コアを前記拡径した外筒に挿入する際に、前記テーパガイド部の前記加熱部に当接する部分に断熱部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の固定子の製造装置。
3. 前記固定子コアは、前記外筒への挿入方向に複数の鋼板が積層して形成されており、前記駆動部が、前記固定子コアの、前記外筒への挿入方向に前記固定子コアを保持する押さえ部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の固定子の製造装置。
4. 複数の相巻線を有し、分割コアを組み付けてなるコア組み付け体に外筒を焼きバメして回転電機の固定子を製造する方法であって、
   前記外筒を加熱して拡径させる加熱工程と、
   前記コア組み付け体の外径よりも大きな大口径部と、前記外筒の内径よりも大きくかつ前記外筒の熱膨張時の内径よりも小さい小口径部と、前記大口径部から前記小口径部へとテーパを有して貫通する貫通孔と、を有するテーパガイド部を用いて、前記コア組み付け体を、前記テーパガイド部の前記大口径部側から前記小口径部側へと前記テーパに沿って前記貫通孔を通過させて該コア組み付け体の外径を縮径しながら前記熱膨張で拡径した外筒に挿入する挿入工程と、
   前記挿入工程の終了直後に前記外筒を冷却して縮径させる冷却工程と、
   を有することを特徴とする固定子の製造方法。

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