JP2014128129A - Stator manufacturing method, coil twisting jig and stator manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セグメントコイルを用いた固定子を製造する技術に関し、詳しくは固定子のスロットに略U字状のセグメントを挿入した後、セグメントの端部を捻り成形し、溶接してセグメントコイルを形成し、溶接部を粉体塗装して絶縁を行って形成される固定子の寿命を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for manufacturing a stator using a segment coil. Specifically, after inserting a substantially U-shaped segment into a slot of the stator, the end of the segment is twisted and welded to form a segment coil. The present invention relates to a technique for improving the life of a stator that is formed and formed by performing powder coating on a welded portion and performing insulation.
近年、自動車に駆動用のモータを搭載するケースが多くなってきている。車載される駆動用のモータは、搭載スペースが限られるために省スペースであることが求められる。また、自動車の駆動性能を高めるために高出力化が求められる。特にハイブリッド車はエンジンと駆動用モータとをエンジンルーム内に両方を搭載しなければならず、スペース的な制約が厳しい。この為、更なるモータの小型化が求められている。なお、一般機械に使用されるモータについても、小型化及び高出力化が図られることが望ましい。 In recent years, there have been an increasing number of cases in which a driving motor is mounted on an automobile. A drive motor mounted on a vehicle is required to be space-saving because the mounting space is limited. In addition, higher output is required to improve the driving performance of automobiles. In particular, hybrid vehicles must be equipped with both an engine and a drive motor in the engine room, and space constraints are severe. For this reason, further miniaturization of the motor is required. In addition, it is desirable that a motor used in a general machine be reduced in size and output.
特許文献1には、ステータ製造装置及びステータ製造方法に関する技術が開示されている。複数重ねられた円筒形状の捻り治具を用いて、ステータコアの一方の端部側のスロットから出ている電気導体の端部を保持し、これを捻り成形する。捻り治具はステータコアと周方向及び軸方向に相対的に移動可能な捻り成形部を備えており、電気導体の端部の抜けが発生することなく、捻り成形することができる。 Patent Document 1 discloses a technique related to a stator manufacturing apparatus and a stator manufacturing method. A plurality of stacked cylindrical twisting jigs are used to hold the end portion of the electric conductor that is protruding from the slot on one end portion side of the stator core, and twist this. The twisting jig includes a twisting portion that is relatively movable in the circumferential direction and the axial direction with respect to the stator core, and can be twisted without causing an end of the electric conductor to come off.
特許文献2及び特許文献3には、コイルの捻り成型方法、捻り治具及び捻り装置に関する技術が開示されている。基本構成は特許文献1と同じだが、捻り治具に備えられるセグメントの先端を保持する保持溝の形状が異なる。特許文献2の技術では、保持溝の底部分が位置決め部とされ、その他、保持溝には略三角形状に形成される頂部と、位置決め部から鉛直に伸びる側面と、該側面より上方に向かって広がるように縁設される傾斜面とを備えられている。一方、特許文献3の技術では、保持溝に位置決めに用いられる底部と、頂部に設けられた面取り部とが備えられている。そして、特許文献2及び特許文献3の技術では何れも、セグメントの先端が固定子コアの軸と角度を有するように捻り成形される。 Patent Documents 2 and 3 disclose techniques related to a coil twisting method, a twisting jig, and a twisting device. Although the basic configuration is the same as that of Patent Document 1, the shape of the holding groove for holding the tip of the segment provided in the twisting jig is different. In the technique of Patent Document 2, the bottom portion of the holding groove is used as a positioning portion. In addition, a top portion formed in a substantially triangular shape in the holding groove, a side surface extending vertically from the positioning portion, and upward from the side surface. And an inclined surface rimmed so as to spread. On the other hand, in the technique of Patent Document 3, the holding groove is provided with a bottom portion used for positioning and a chamfered portion provided at the top portion. In both the techniques of Patent Document 2 and Patent Document 3, the segments are twisted so that the tip of the segment has an angle with the axis of the stator core.
特許文献1乃至特許文献3の技術では、何れも固定子のコイルエンドの長さが短くなるように工夫されたものであり、特許文献1に対して特許文献2及び特許文献3に開示される技術では更に固定子のコイルエンドの短縮を図ることが可能である。 The techniques of Patent Documents 1 to 3 are all devised so as to shorten the length of the coil end of the stator, and are disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 with respect to Patent Document 1. The technology can further reduce the coil end of the stator.
しかしながら、特許文献1乃至特許文献3に開示される技術を用いて固定子を製造する場合には以下に説明する課題があると考えられる。 However, when a stator is manufactured using the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3, it is considered that there are problems described below.
特許文献2及び特許文献3に開示される技術を用いて固定子を製造した場合、固定子コアの端部より突出するセグメントの端部に、溶接シロを確保することが困難となる。また、セグメントを捻り加工を行うので、捻り加工の特性上、材料のスプリングバックなどが発生する為、セグメントの先端位置精度を高めることは困難である。また、セグメントコイルを捻り成形する場合、固定子コアの円周形状に沿ってセグメントの端部を円弧形状に捻って行く必要がある。しかし、固定子の占積率を高めたいという要求からセグメントの端部間の隙間が狭く設計されており、捻り加工時にはセグメントの端部以外の部分を拘束することが困難である。こうしたことも、セグメントの端部を所定の形状に曲げ加工し、セグメントの先端位置精度を高めることを難しくしている。 When the stator is manufactured by using the techniques disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3, it is difficult to secure a welding wire at the end of the segment protruding from the end of the stator core. In addition, since the segment is twisted, a springback of the material occurs due to the characteristics of the twist processing, and it is difficult to improve the segment tip position accuracy. Further, when twisting the segment coil, it is necessary to twist the end of the segment into an arc shape along the circumferential shape of the stator core. However, the gap between the end portions of the segment is designed to be narrow in order to increase the space factor of the stator, and it is difficult to constrain portions other than the end portions of the segment during twisting. This also makes it difficult to bend the end portion of the segment into a predetermined shape and increase the accuracy of the tip end position of the segment.
この様な理由により、溶接時に保持する部分を確保し易い特許文献1のようなコイルエンド形状に、セグメントを捻り加工することが望ましいと考えられる。ただし、捻り加工工程を経て、セグメントの端部を溶接する工程の後に、溶接部分に絶縁被覆処理を必要とするが、特許文献1乃至特許文献3には何れもそのような点に言及が無い。出願人は、溶接後のセグメント端部の絶縁被覆処理として、絶縁物質を用いた粉体塗装による絶縁方法を提案している。しかし、出願人の調査によってセグメント端部を粉体塗装で絶縁する手法を採る場合、固定子の耐久テストを行うと、部分的に絶縁不良が出ることが懸念されることが判明した。 For these reasons, it is considered desirable to twist the segment into a coil end shape as in Patent Document 1 where it is easy to ensure a portion to be held during welding. However, after the step of welding the end portions of the segments through the twisting process, an insulating coating process is required for the welded portion, but none of these points is mentioned in Patent Documents 1 to 3. . The applicant has proposed an insulating method by powder coating using an insulating material as an insulating coating treatment of the segment end after welding. However, according to the applicant's investigation, it has been found that when a method of insulating the end portion of the segment by powder coating is used, there is a concern that a partial insulation failure may occur when a stator endurance test is performed.
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、絶縁不良の低減に繋がるセグメントコイルの捻り加工を用いた固定子製造方法、コイル捻り治具、及び固定子製造装置を提供することを目的とする。 Accordingly, in order to solve such problems, the present invention has an object to provide a stator manufacturing method, a coil twisting jig, and a stator manufacturing apparatus using twisting of a segment coil that leads to reduction of insulation failure. And
前記目的を達成するために、本発明の一態様による固定子製造方法は、以下のような特徴を有する。 In order to achieve the above object, a stator manufacturing method according to an aspect of the present invention has the following characteristics.
(1)絶縁被覆された平角導体を曲げ成形して略U字状のセグメントを形成し、前記セグメントの先端の前記絶縁被覆を剥離して剥離部を形成し、前記セグメントを固定子コアに挿入し、前記セグメントの先端とコイル捻り治具が有する歯部の間に形成される溝部とを係合させ、前記コイル捻り治具を前記固定子コアの周方向に回転させて、前記セグメントの端部を成形し、前記セグメントの端部を溶接し、溶接された前記セグメントの端部を粉体塗装により絶縁することで固定子を形成する固定子製造方法において、前記コイル捻り治具の有する前記歯部は、前記溝部に挿入された前記セグメントの辺と対向し前記コイル捻り治具の回転方向に対して進行方向側に位置する支持前面に切り欠き部を有しており、前記溝部と前記セグメントの先端が係合した状態で、前記セグメントの先端に形成される前記剥離部から縁設される前記絶縁被覆が残された非剥離部先端と前記歯部の前記切り欠き部との間に隙間ができ、前記コイル捻り治具を回転させて、前記支持前面と前記非剥離部先端とが当接しない状態で捻り形成すること、を特徴とする。 (1) A rectangular conductor with insulating coating is bent to form a substantially U-shaped segment, the insulating coating at the tip of the segment is peeled to form a peeling portion, and the segment is inserted into the stator core And engaging the groove formed between the tip of the segment and the tooth part of the coil twisting jig, rotating the coil twisting jig in the circumferential direction of the stator core, and Forming a stator, welding the end of the segment, and forming a stator by insulating the end of the welded segment by powder coating, in the coil twisting jig, The tooth portion has a notch portion on the support front surface facing the side of the segment inserted into the groove portion and positioned on the traveling direction side with respect to the rotation direction of the coil twisting jig, Segment With the end engaged, there is a gap between the tip of the non-peeling portion where the insulating coating is left from the peeling portion formed at the tip of the segment and the notch portion of the tooth portion. The coil twisting jig is rotated to form a twist in a state where the front surface of the support and the tip of the non-peeling portion are not in contact with each other.
上記(1)に記載の態様によって、セグメントの先端を捻り加工した上で、溶接し、粉体塗装による絶縁皮膜を形成することで、固定子の絶縁不良の発生の低減に貢献することが可能となる。出願人の調査の結果、固定子の絶縁不良発生には一定の法則があることが確認している。固定子の耐久テストを行った結果、絶縁不良はセグメントの先端辺りに発生するケースが多く、セグメントの先端で、剥離部分の根本の辺りからクラックが発生しているケースを確認した。このクラックの発生が絶縁不良の発生に繋がっているものと考えられ、この原因として、捻り加工時におけるセグメントの先端と捻り治具との関係が疑われた。 According to the aspect described in (1) above, the tip of the segment is twisted and then welded to form an insulating film by powder coating, which can contribute to reducing the occurrence of poor insulation of the stator. It becomes. As a result of the applicant's investigation, it has been confirmed that there is a certain rule regarding the occurrence of insulation failure in the stator. As a result of the endurance test of the stator, there were many cases where insulation failure occurred around the tip of the segment, and it was confirmed that a crack occurred from the base of the peeled portion at the tip of the segment. The occurrence of this crack is considered to have led to the occurrence of insulation failure, and as a cause thereof, the relationship between the tip of the segment and the twisting jig during twisting was suspected.
問題の箇所を観察した結果、セグメントの先端における剥離部から延設された非剥離部先端が変形し、その部分からクラックが生じている事が分かった。つまり、捻り加工時に非剥離部先端が加圧されて変形することで、熱サイクル試験等の耐久試験を経て、変形部分を起点にしたクラックの発生が生じたと考えられる。この為、本発明ではコイル捻り治具の歯部の形状を工夫し、歯部の支持前面に切り欠き部を備えることで非剥離部先端と歯部の支持前面との間に隙間が出来るように構成されている。即ち、切り欠き部によって非剥離部先端と歯部の支持前面との当接を避けている。この結果、捻り加工時に非剥離部先端に支持前面が当接して力が加わる事が無く、非剥離部先端を捻り加工時に加えられる力によって押し潰す心配がない。こうすることで、セグメント端部に設けられた粉体塗装部分のクラックの基点となる部分を排除する事ができ、固定子の絶縁不良の発生の低減に貢献することが可能となる。 As a result of observing the problematic part, it was found that the tip of the non-peeling portion extended from the peeled portion at the tip of the segment was deformed and a crack was generated from that portion. In other words, it is considered that cracks originated from the deformed portion are generated through the endurance test such as a thermal cycle test by deforming the tip of the non-peeled portion by applying pressure during twisting. For this reason, in the present invention, the shape of the tooth portion of the coil twisting jig is devised, and a notch is provided on the support front surface of the tooth portion so that a gap is formed between the tip of the non-peeling portion and the support front surface of the tooth portion. It is configured. That is, the notch portion avoids contact between the tip of the non-peeling portion and the support front surface of the tooth portion. As a result, the front surface of the support does not come into contact with the tip of the non-peeling portion during twisting, and no force is applied, and there is no fear of crushing the tip of the non-peeling portion with the force applied during twisting. By doing so, it is possible to eliminate the part that becomes the base point of the crack in the powder coating part provided at the end of the segment, and it is possible to contribute to the reduction of the occurrence of insulation failure of the stator.
(2)(1)に記載の固定子製造方法において、前記コイル捻り治具の前記歯部に形成される前記切り欠き部が、前記支持前面に対して斜めに切り取った斜辺よりなること、を特徴とする。 (2) In the stator manufacturing method according to (1), the cutout portion formed in the tooth portion of the coil twisting jig is formed of an oblique side cut obliquely with respect to the support front surface. Features.
上記(2)に記載の態様によって、(1)に示した絶縁被覆部の変形を防ぐと共に、セグメントの先端にコイル捻り治具を近づけた際に、セグメントの先端を切り欠き部によってガイドすることが可能となる。セグメントの先端は、斜辺よりなる切り欠き部に当接しながら溝部に誘導される。この結果、セグメントの先端とコイル捻り治具とが干渉し変形するなどの事態を防ぐことが可能となり、固定子の歩留まりの向上に貢献することが期待出来る。 According to the aspect described in (2) above, the deformation of the insulating coating shown in (1) is prevented, and when the coil twist jig is brought close to the tip of the segment, the tip of the segment is guided by the notch. Is possible. The tip of the segment is guided to the groove while abutting the notch formed by the hypotenuse. As a result, it is possible to prevent such a situation that the tip of the segment and the coil twisting jig interfere with each other and deform, and it can be expected to contribute to the improvement of the yield of the stator.
また、前記目的を達成するために、本発明の一態様によるコイル捻り治具は、以下のような特徴を有する。 In order to achieve the above object, a coil twisting jig according to an aspect of the present invention has the following characteristics.
(3)先端の絶縁被覆が剥離されて固定子コアに挿入されたセグメントの前記先端と係合する溝部と歯部とを交互に有し、前記固定子コアの周方向に回転可能に備えられる環状部材を有するコイル捻り治具において、前記溝部が前記周方向に複数備えられ、前記セグメントの前記先端を複数同時に捻ることができ、前記歯部には、前記溝部に挿入された前記セグメントの辺と対向し前記環状部材の回転方向に対して進行方向側に位置する支持前面に切り欠き部を有しており、前記溝部と前記セグメントの先端が係合した状態で、前記セグメントの先端に形成される剥離部から縁設される前記絶縁被覆が残された非剥離部先端と前記歯部の前記支持前面との間に隙間ができること、を特徴とする。 (3) The insulating coating at the tip is peeled off, and the groove portion and the tooth portion that are engaged with the tip of the segment inserted into the stator core are alternately provided, and are provided rotatably in the circumferential direction of the stator core. In the coil twisting jig having an annular member, a plurality of the groove portions are provided in the circumferential direction, and a plurality of the tip ends of the segments can be twisted simultaneously, and the tooth portions include sides of the segments inserted into the groove portions. Is formed on the front end of the segment in a state where the groove front part and the front end of the segment are engaged with each other. A gap is formed between the front end of the non-peeling portion where the insulating coating provided from the peeling portion to be left is left and the support front surface of the tooth portion.
上記(3)に記載の態様により、固定子の絶縁不良の発生の低減に貢献することが可能となる。これは、固定子コアに挿入されたセグメントの先端を、歯部の支持前面に切り欠き部を有したコイル捻り治具を用いて捻り加工することで、セグメントの先端に有する非剥離部先端が押しつぶされることを防ぐことが出来る。その結果、粉体塗装によってコイルセグメントの先端に設けられた絶縁部を被覆した際にも、非剥離部先端の端部がクラックの起点となることを防ぐことが出来る。そして、固定子の絶縁性不良の発生の虞を低減することに繋がる。 According to the aspect described in (3) above, it is possible to contribute to a reduction in the occurrence of insulation failure of the stator. This is because the tip of the segment inserted into the stator core is twisted using a coil twisting jig having a notch on the support front surface of the tooth portion, so that the tip of the non-peeling portion at the tip of the segment is It can be prevented from being crushed. As a result, even when the insulating portion provided at the tip of the coil segment is covered by powder coating, it is possible to prevent the end of the tip of the non-peeling portion from starting as a crack. And it leads to reducing the possibility of generation | occurrence | production of the insulation defect of a stator.
(4)(3)に記載のコイル捻り治具において、前記コイル捻り治具の前記歯部に形成される前記切り欠き部が、前記支持前面に対して斜めに切り取った斜辺よりなること、を特徴とする。 (4) In the coil twisting jig according to (3), the cutout portion formed in the tooth portion of the coil twisting jig is formed of an oblique side cut obliquely with respect to the support front surface. Features.
上記(4)に記載の態様により、(1)及び(3)に示した非剥離部先端が押しつぶされることを防ぐと共に、セグメントの先端にコイル捻り治具を近づけた際に、セグメントの先端を切り欠き部によってガイドすることが可能となる。セグメントの先端は、斜辺よりなる切り欠き部に当接しながら溝部に誘導される。この結果、セグメントの先端とコイル捻り治具とが干渉し変形するなどの事態を防ぐことが可能となり、固定子の歩留まりの向上に貢献することが期待出来る。 According to the aspect described in (4) above, the tip of the non-peeled portion shown in (1) and (3) is prevented from being crushed, and the tip of the segment is moved when the coil twist jig is brought close to the tip of the segment. It becomes possible to guide by the notch. The tip of the segment is guided to the groove while abutting the notch formed by the hypotenuse. As a result, it is possible to prevent such a situation that the tip of the segment and the coil twisting jig interfere with each other and deform, and it can be expected to contribute to the improvement of the yield of the stator.
また、前記目的を達成するために、本発明の一態様による固定子製造装置は、以下のような特徴を有する。 In order to achieve the above object, a stator manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention has the following characteristics.
(5)(3)又は(4)のコイル捻り治具を備えることを特徴とする。このため、固定子コアに挿入されるセグメントの捻り加工時にセグメントの先端の非剥離部先端の変形が生じることを防ぎ、コイルエンドに施される粉体塗装にクラックが生じることを防ぐことが出来るので、結果的に固定子の絶縁不良の発生の低減に貢献が出来る。また、セグメントの先端を捻る捻り加工時に、斜めに切り取ったように形成された切り欠き部によってセグメントの先端をガイドすることで、セグメントとコイル捻り具との干渉による変形の発生を抑え、歩留まりの向上に貢献することができる。 (5) The coil twisting jig of (3) or (4) is provided. For this reason, it is possible to prevent deformation of the tip of the non-peeled portion at the tip of the segment during twisting of the segment inserted into the stator core, and to prevent cracking in the powder coating applied to the coil end. As a result, it is possible to contribute to the reduction in the occurrence of insulation failure of the stator. In addition, by twisting the tip of the segment, the tip of the segment is guided by a notch formed as if it was cut diagonally, so that deformation due to interference between the segment and the coil twisting tool can be suppressed, and yield can be reduced. Can contribute to improvement.
まず、本発明の実施形態について、参考となる図面を用いて説明する。なお、用いられている図面の詳細部分は説明の都合上簡略化されている。 First, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the detailed part of drawing used is simplified for convenience of explanation.
図1に、本実施形態の、固定子10の斜視図を示す。図2に、固定子10のコイルエンド部分のリード側拡大斜視図を示す。固定子10は、固定子コア20とセグメントコイルSCよりなる。略円筒状の形状の電磁鋼板を積層してなる固定子コア20には、内周側に突出する形に形成されるティース11と隣り合うティース11の間にスロット12が設けられる。固定子コア20に用意されるティース11の数は48、スロット12の数も同様である。そして、固定子コア20の外周側にはリブ21とボルト穴22が3箇所設けられている。このボルト穴22を利用してモータカバー等を取り付け等ができる。スロット12には、図2に示される絶縁性を有するインシュレータ25が挿入される。インシュレータ25は、セグメントコイルSCと固定子コア20との絶縁を確保している。
In FIG. 1, the perspective view of the
図3に、固定子コア20にセグメントSgを挿入し、コイルエンド部分を後拡張した状態の斜視図を示す。図4に、セグメントSgの平面図を示す。平角導体Dを略U字状にエッジワイズ曲げ加工してセグメントSgが形成される。セグメントSgは便宜上3つの部分で呼び分ける事にする。固定子コア20のスロット12に挿入されるスロット内導線部Sgbと、固定子10のリード側に固定子コア20の端面より突出するリード部分Sgaと、反リード部分Sgcである。又、リード部分Sgaはリード部分SgaAとリード部分SgaBと分けて呼ぶ。スロット内導線部Sgbは、スロット内導線部SgbAとスロット内導線部SgbBと分けて呼ぶ。反リード部分Sgcはクランク部Sgeと斜辺部SgdAと斜辺部SgdBとからなるものとする。そして、リード部分SgaA及びリード部分SgaBの先端は、剥離加工されて後述する剥離部分Sgiが設けられる。
FIG. 3 is a perspective view showing a state where the segment Sg is inserted into the
図5に、固定子10の組み立て工程の概略を示す。図5(a)に、固定子コア20の斜視図を示す。図5(b)に、固定子コア20にインシュレータ25を備えた斜視図を示す。図5(c)に、セグメントSgの斜視図を示す。図5(d)に、固定子コア20にセグメントSgを挿入した様子を断面図に示す。図5(e)に、セグメントSgを溶接した様子を断面図に示す。なお、図5に示している斜視図は説明の為に形状を簡略化している。まず、図5(a)に示される固定子コア20に形成されるスロット12に、図5(b)に示すようにインシュレータ25を挿入した状態で、図5(c)に示すセグメントSgを挿入する。
In FIG. 5, the outline of the assembly process of the
この結果、図5(d)に示すような状態になる。すなわち、セグメントSgが固定子コア20の端部から一部突出し、リード部分SgaA及びリード部分SgaBが突出した状態になっている。そして、リード部分SgaA及びリード部分SgaBを捻り、図5(e)に示すように先端を溶接して溶接部Sgfを形成することで、固定子10を形成する。なお、図5では固定子10の形成過程について概念的に説明しているが、実際の組み付け工程では、セグメントSgを円環状に配置する整列工程を必要とする。
As a result, the state shown in FIG. That is, the segment Sg partially protrudes from the end of the
図6に、固定子10の組み立て加工工程のフロー図を示す。S1では、「平角導体の直線化及び切り出し」を行う。平角導体Dは図示しないボビンに巻かれているので、巻き出して癖取りを行った上で必要な長さに切り出す。S2では、「セグメント形成」を行う。平角導体Dをエッジワイズ曲げ加工し、更に図示しない型を用いてクランク部Sgeを作成し、略U字型のセグメントSgを得る。S3では、「セグメント整列」を行う。セグメントSgは、固定子コア20のスロット12にスロット内導線部SgbA又はスロット内導線部SgbBが8本収まるように、セグメントSgのクランク部Sgeを組み合わせて円筒状に配置され、セグメントコイルSCを形成する。
FIG. 6 shows a flowchart of the assembly process of the
S4では、「インシュレータ挿入」を行う。固定子コア20のスロット12には、固定子コア20とセグメントコイルSCとの絶縁を図る目的でインシュレータ25が、各スロット12に備えられる。この工程では、インシュレータ25をスロット12に挿入する。S5では、「セグメントコイル挿入」を行う。厳密にはセグメントコイルSCを固定子コア20に対して近接させ、リード部分Sgaをインシュレータ25の備えられたスロット12に挿入する工程である。
In S4, “insulator insertion” is performed. Each
S6では、「ウェッジ挿入」を行う。図7に、固定子コア20のスロット12にスロット内導線部Sgbが入った状態のスロット12部分の拡大断面図を示す。スロット12に、セグメントSgのスロット内導線部Sgbが8本挿入された状態で、固定子コア20の最内周側にウェッジ紙13を挿入する。ウェッジ紙13はティース11の先端にスロット12に突出するように設けられている凸部11aによって、突っ張ることで保持される。S7では、「リード部分後拡張」を行う。リード部分Sga同士を2本ペアにして離間させる工程である。
In S6, “wedge insertion” is performed. FIG. 7 shows an enlarged cross-sectional view of a portion of the
S8では、「捻り形成」を行う。固定子コア20に挿入されたセグメントコイルSCのリード部分Sgaを固定子コア20の径方向に捻り、隣り合うコイル同士で接続するような形状に変形させる。リード部分Sgaの捻り方向は、図2に示すように径方向に隣り合うリード部分Sga同士が異なる方向に捻られる。S9では、「Tig溶接」を行う。図5(e)に示すように、隣り合うリード部分Sga同士を溶接することで、溶接部Sgfを形成する。S10では、「コイルエンド部絶縁処理」を行う。溶接部Sgfに絶縁被覆を施す工程であり、粉体塗装にて樹脂を用いて絶縁被覆する。また、セグメントコイルSCにワニスを含浸させることで、固定子10運用時に車のボディ等から伝えられる振動を等で固定子10に対してセグメントコイルSCが移動しないように固定を行う。
In S8, “twist formation” is performed. The lead portion Sga of the segment coil SC inserted into the
次に、S8の「捻り成形」工程について更に詳しく説明する。図8に、固定子コア20に挿入したセグメントSgの先端を、コイル捻り治具110で保持した様子を斜視図に示す。捻り成形装置100は、複数の環状部材を備えるコイル捻り治具110を備えている。便宜上、外周側に配置される環状部材を第1環状部材111とし、内周側に配置される環状部材を第2環状部材121としている。図9に、固定子の断面図を示す。図9は、図3の断面を示している。固定子コア20にセグメントコイルSCを挿入し、S7の「リード部分後拡張」の工程を経た状態が、図3及び図9に示される固定子10である。この状態で、セグメントSgは1つのスロット12に対して8本挿入されており、便宜的に固定子10の内周側から第1リード部分Sga1、第2リード部分Sga2、第3リード部分Sga3、第4リード部分Sga4、第5リード部分Sga5、第6リード部分Sga6、第7リード部分Sga7、第8リード部分Sga8としている。また、これら第1リード部分Sga1乃至第8リード部分Sga8を纏めてリード部分Sga群と称する。
Next, the “twist forming” step of S8 will be described in more detail. FIG. 8 is a perspective view showing a state where the tip of the segment Sg inserted into the
前述したS7の「リード部分後拡張」の工程では、固定子コア20の端面から突出するリード部分Sga群を、図示しない後拡張装置によって、第2リード部分Sga2と第3リード部分Sga3との間、第4リード部分Sga4と第5リード部分Sga5との間、第6リード部分Sga6と第7リード部分Sga7との間に隙間が形成されている。すなわち、2本ずつリード部分Sgaがペアになって離間するように後拡張されている。図10に、セグメントSgの先端をコイル捻り治具110に挿入する様子を表した側面図を示す。第1環状部材111には、溝部112が複数形成される。本実施形態では、48スロット用意されているため、溝部112は第1環状部材111に48カ所設けられることになる。
In the above-described “rear expansion after the lead portion” step of S7, the lead portion Sga group protruding from the end face of the
第1環状部材111の溝部112は、底部113と、支持前面114と、支持後面115と、斜面116とからなる。斜面116は支持前面114から縁設され、支持前面114に対して角度を付けて切り欠かれた切り欠き部が斜面116として形成されている。溝部112は、斜面116と支持前面114と底部113と支持後面115に囲まれてなる。一方、歯部118は隣り合う溝部112同士の間に形成されている。
The
第2環状部材121についても第1環状部材111と同様に図8に示すような溝部122と歯部128が形成される。第2環状部材121は第1環状部材111に対して小さな外径に形成されており、第1環状部材111の内周側に配置される。図示されないが、第1環状部材111と第2環状部材121とはコイル捻り治具110に回動可能に保持されている。又、コイル捻り治具110は固定子10に近接離間可能なように、移動機構が備えられている。なお、実際の捻り成形工程では、8つの環状部材を有するコイル捻り治具110を用いても良いが、本実施例では説明の都合上、本実施形態ではリード部分Sgaを2列ずつ捻り加工するものとする。
As with the first
このような第1環状部材111及び第2環状部材121を、固定子10のコイルエンド部分に近接させる。図10では、第1環状部材111について説明しているが、第2環状部材121についても同様とする。第1環状部材111をリード部分Sgaに近接させ、リード部分Sgaと溝部112とを係合させる。この際に、剥離部分Sgiの先端は底部113に当接させる。この状態で、剥離部分Sgiは支持前面114及び支持後面115にその側面を指示される。
The first
ここでは、最外周に配置される第8リード部分Sga8が第1環状部材111と係合し、その内側に配置されている第7リード部分Sga7が第2環状部材121と係合していることとする。この際に、固定子コア20の端面にはガイド治具150が配置されている。ガイド治具150は、固定子10の軸を中心にして放射状に配置される棒状の治具である。ガイド治具150はガイド面151と当接面152を有しており、ガイド面151は、略蒲鉾状に頂部がR面取りされた形状となっている。当接面152は固定子コア20の端面に当接し安定するように平らに形成されている。
Here, the eighth lead portion Sga8 disposed on the outermost periphery engages with the first
このように、固定子10にガイド治具150とコイル捻り治具110とをセットした状態が、図8に示すような状態である。この状態で、第1環状部材111と第2環状部材121を、お互いに逆方向に移動するように回転させる。図8では、第1環状部材111を図8の左方向に、第2環状部材121を図8の右方向に回転させる。それと同時に、第1環状部材111及び第2環状部材121を固定子10側に移動させることで、リード部分Sgaの捻り成形を行う。
Thus, the state where the
図11に、セグメントSgの先端をコイル捻り治具110によって捻った様子を表した側面図を示す。図12に、捻り成形された固定子端面の様子を斜視図に示す。図11に示すように、第8リード部分Sga8は、第1環状部材111によって捻り加工される。第2環状部材121は、第1環状部材111とは逆方向に回動することで、第7リード部分Sga7を捻り加工する。第7リード部分Sga7及び第8リード部分Sga8は、それぞれガイド治具150のガイド面151に沿って曲面を形成され、先端側は第1環状部材111及び第2環状部材121の歯部118にて曲面が形成される。こうしてリード部分Sgaはクランク形状にエッジワイズ曲げ加工される。図13に、リード部分Sgaの先端を溶接した様子を側面図に示す。S9で行うTIG溶接を行い、溶接部Sgfを形成する。そうして、固定子10が形成される。
FIG. 11 is a side view showing a state where the tip of the segment Sg is twisted by the
本実施形態は上記構成であるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。 Since this embodiment is the said structure, there exists an effect | action and effect which are demonstrated below.
まず、本実施形態の固定子製造方法によれば、固定子10の絶縁不良の低下に貢献することが可能となる。これは、絶縁被覆Icが施された平角導体Dを曲げ成形してセグメントSgを形成し、セグメントSgの先端の絶縁被覆Icを剥離して剥離部分Sgiを形成し、セグメントSgを固定子コア20に挿入し、セグメントSgの先端とコイル捻り治具110が有する溝部112(溝部122)とを係合させ、コイル捻り治具110を固定子コア20の周方向に回転させて、セグメントSgの端部を成形し、セグメントSgの端部を溶接し、溶接されたセグメントSgの端部を粉体塗装して絶縁することで固定子10を形成する。
First, according to the stator manufacturing method of the present embodiment, it is possible to contribute to a reduction in insulation failure of the
この際に、コイル捻り治具110の有する歯部118(歯部128)は、コイル捻り治具110の回転方向に対して進行方向側に位置する支持前面114に斜面116(斜面126)を有しており、溝部112(溝部122)とセグメントSgの先端が係合した状態で、セグメントSgの先端に形成される剥離部分Sgiから縁設される非剥離部先端に相当する肩部Sgkと歯部118(歯部128)の支持前面114との間に斜面116(斜面126)によって隙間ができ、コイル捻り治具110を回転させて、支持前面114と肩部Sgkとが当接しない状態で捻り形成する。こうすることで、絶縁不良の低減を図ることが可能である。
At this time, the tooth portion 118 (tooth portion 128) of the
図14に、捻り成形前のリード部分Sgaの断面図を示す。なお、図14の剥離部分Sgiは、セグメントSgの先端が剥離加工によって所定の範囲で剥離される。この際に、絶縁被覆Icと一緒に、平角導体Dの母材部分もカットされる。したがって、肩部Sgkのように段差ができ、その周囲に絶縁被覆Icが配置されている。図15に、比較のために用意した、セグメントの先端をコイル捻り治具110に挿入する様子を側面図に示す。図16に、セグメントの先端をコイル捻り治具110によって捻った様子を側面図に示す。比較のために用意した環状部材211は、本実施形態の第1環状部材111又は第2環状部材121と異なり歯部218に切り欠き部を備えていない。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the lead portion Sga before twist forming. In addition, as for peeling part Sgi of FIG. 14, the front-end | tip of segment Sg peels in the predetermined range by peeling process. At this time, the base material portion of the flat conductor D is also cut together with the insulating coating Ic. Therefore, there is a step like the shoulder Sgk, and the insulating coating Ic is disposed around the step. FIG. 15 is a side view showing a state where the tip of a segment prepared for comparison is inserted into the
この環状部材211でリード部分Sgaを図16に示すように捻り成形することで、図16に示される様にクランク形状に捻られる。この際に、リード部分Sgaの先端部には、負荷がかる。図17に、リード部分先端の左側を断面図に示す。図18に、リード部分先端の右側を断面図に示す。図14に示したリード部分Sgaの先端は、図17及び図19に示すように変形するケースがあることが分かった。図17に示す側の剥離部分Sgiは肩部Sgkとの境界部分が盛り上がって曖昧になっており、絶縁被覆Icの先端部分は剥離している様子が分かる。一方、右側も図18に示される様に、絶縁被覆Icの一部が潰れている。
By twisting the lead portion Sga as shown in FIG. 16 with the
これは、図16に示される、第1作用点P1に捻り形成時の加圧力F2が加わるためだと考えられる。環状部材211に対して、リード部分Sgaは挿入性を考慮して多少ルーズに作られている。この為、環状部材211が固定子10に近づく際に発生する近接力F1と加圧力F2が両方作用し、剥離部分Sgiの先端と第1作用点P1と第2作用点P2を中心に力が作用すると考えられる。この結果、肩部Sgkの形状が加圧力F2によって押し潰され、図17に示すような変形箇所A1が形成され、剥離箇所A2が形成されるような状況になるものと推測される。リード部分Sgaがこの様な状態で、S10の「コイルエンド部絶縁処理」工程で粉体塗装を行うと、絶縁処理時には絶縁性が確保できるものの、使用時には絶縁不良に繋がる虞がある。実際に、固定子10を熱サイクル試験した結果、図7に示す剥離箇所A2辺りを基点にして亀裂が生じていることを確認している。
This is considered to be because the pressurizing force F2 at the time of twist formation is applied to the first action point P1 shown in FIG. The lead portion Sga is made somewhat loose with respect to the
このため、本実施形態の第1環状部材111及び第2環状部材121では歯部118及び歯部128に斜面116及び斜面126を形成している。この斜面116及び斜面126は、図11に示される様に、リード部分Sgaが挿入された際に、剥離部分Sgiの根本より上の部分から斜面116(斜面126)が形成されている。この様な構成とすることで、第1作用点P1は剥離部分Sgiに設けられ、肩部Sgk及び絶縁被覆Icが押し潰されることを防ぐことが可能となる。この結果、剥離箇所A2のような剥離が起こらないことが確認されているので、固定子10の長寿命化に貢献出来るものと考えられる。
For this reason, in the 1st
なお、固定子10の小型化を進めるためには、コイルエンドの更なる短縮を求められるが、リード部分Sgaの捻り角度を深く、押し込みを深くすると、図17及び図18に示すような変形が発生する割合が高くなり、変形量も多くなることが予想される。また、固定子10の占積率の向上や、セグメントコイルSCに流す電流量を多くする場合には、平角導体Dの断面積を増やすことが求められるが、この場合にも、変形箇所A1及び剥離箇所A2のような部分が発生し易くなると考えられる。しかし、本実施形態の構成により、第1環状部材111及び第2環状部材121はリード部分Sgaにおける肩部Sgk及び絶縁被覆Icの変形や剥離を抑える効果が高いため、固定子10の更なる小型化及び高出力化を求められた場合にも、長寿命化に貢献が可能である。
In order to further reduce the size of the
また、図10の状態から図11の状態にする、即ち、第1環状部材111の溝部112にリード部分Sgaを挿入する際には、斜面116がガイドとして働く。この為、溝部112へのリード部分Sgaの挿入がスムーズに行われ、第1環状部材111の溝部112への挿入時にリード部分Sgaが干渉して変形するなどの不具合が発生しにくくなる。また、リード部分Sgaの形状精度、或いは先端の位置精度が高くなくてもリード部分Sgaを第1環状部材111の溝部112への挿入が可能となる。この結果、固定子10の製造コストの削減に貢献することが期待出来る。
Further, when the state shown in FIG. 10 is changed to the state shown in FIG. 11, that is, when the lead portion Sga is inserted into the
以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。例えば、本実施形態に例示した固定子10の材料やスロット数などは設計思想に基づいて適宜変更されることを妨げない。また、第1環状部材111及び第2環状部材121は複数設けて同時に加工することを妨げない。また、コイル捻り治具110の歯部118等に設けた切り欠き部に相当する斜面116等は、セグメントSgの先端ガイドとして機能させるには所定角度を有する斜面のほうが好ましいが、目的に合わせてR形状に加工する、或いは干渉を避けるために別の形状とすることを妨げない。
Although the invention has been described according to the present embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and by appropriately changing a part of the configuration without departing from the spirit of the invention. It can also be implemented. For example, the material of the
10 固定子
11 ティース
12 スロット
20 固定子コア
100 成形装置
110 コイル捻り治具
111 第1環状部材
112、122 溝部
113 底部
114 支持前面
115 支持後面
116、126 斜面
118、128 歯部
121 第2環状部材
Ic 絶縁被覆
P1 第1作用点
P2 第2作用点
SC セグメントコイル
Sg セグメント
Sga リード部分
Sgb スロット内導線部
Sgc 反リード部分
Sge クランク部
Sgf 溶接部
Sgi 剥離部分
Sgk 肩部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コイル捻り治具の有する前記歯部は、前記溝部に挿入された前記セグメントの辺と対向し前記コイル捻り治具の回転方向に対して進行方向側に位置する支持前面に切り欠き部を有しており、前記溝部と前記セグメントの先端が係合した状態で、前記セグメントの先端に形成される前記剥離部から縁設される前記絶縁被覆が残された非剥離部先端と前記歯部の前記切り欠き部との間に隙間ができ、
前記コイル捻り治具を回転させて、前記支持前面と前記非剥離部先端とが当接しない状態で捻り形成すること、
を特徴とする固定子製造方法。 A rectangular conductor with insulating coating is bent to form a substantially U-shaped segment, the insulating coating at the tip of the segment is peeled to form a peeling portion, and the segment is inserted into a stator core, Engage the tip of the segment with the groove formed between the teeth of the coil twisting jig, rotate the coil twisting jig in the circumferential direction of the stator core, and mold the end of the segment In the stator manufacturing method of forming the stator by welding the end portions of the segments and insulating the end portions of the welded segments by powder coating,
The tooth portion of the coil twisting jig has a notch portion on the support front surface facing the side of the segment inserted into the groove and positioned on the traveling direction side with respect to the rotation direction of the coil twisting jig. The tip of the non-peeling portion and the tooth portion where the insulating coating is left from the peeling portion formed at the tip of the segment with the groove and the tip of the segment engaged. There is a gap between the notch and
Rotating the coil twisting jig to form a twist in a state where the support front surface and the tip of the non-peeling portion are not in contact with each other;
The stator manufacturing method characterized by these.
前記コイル捻り治具の前記歯部に形成される前記切り欠き部が、前記支持前面に対して斜めに切り取った斜辺よりなること、
を特徴とする固定子製造方法。 In the stator manufacturing method according to claim 1,
The notch portion formed in the tooth portion of the coil twisting jig is formed of an oblique side cut obliquely with respect to the support front surface;
The stator manufacturing method characterized by these.
前記溝部が前記周方向に複数備えられ、前記セグメントの前記先端を複数同時に捻ることができ、
前記歯部には、前記溝部に挿入された前記セグメントの辺と対向し前記環状部材の回転方向に対して進行方向側に位置する支持前面に切り欠き部を有しており、前記溝部と前記セグメントの先端が係合した状態で、前記セグメントの先端に形成される剥離部から縁設される前記絶縁被覆が残された非剥離部先端と前記歯部の前記支持前面との間に隙間ができること、
を特徴とするコイル捻り治具。 An annular member having a groove portion and a tooth portion alternately engaged with the tip end of the segment inserted into the stator core with the insulating coating on the tip end peeled, and rotatably provided in the circumferential direction of the stator core. In a coil twisting jig having
A plurality of the groove portions are provided in the circumferential direction, and a plurality of the tips of the segments can be twisted simultaneously,
The tooth portion has a notch portion on a support front surface facing the side of the segment inserted in the groove portion and positioned on the traveling direction side with respect to the rotation direction of the annular member, and the groove portion and the In a state where the tip of the segment is engaged, there is a gap between the tip of the non-peeling portion where the insulating coating is provided from the peeling portion formed at the tip of the segment and the support front surface of the tooth portion. What you can do,
A coil twisting jig characterized by
前記コイル捻り治具の前記歯部に形成される前記切り欠き部が、前記支持前面に対して斜めに切り取った斜辺よりなること、
を特徴とするコイル捻り治具。 In the coil twisting jig according to claim 3,
The notch portion formed in the tooth portion of the coil twisting jig is formed of an oblique side cut obliquely with respect to the support front surface;
A coil twisting jig characterized by
A stator manufacturing apparatus comprising the coil twisting jig according to claim 3.
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