JP2014135865A - 回転電機の製造方法、ステータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品カフサのカフサスロットよりも寸法が長い絶縁紙をステータコアのスロット内にスムースに挿入する。
【解決手段】絶縁紙挿入装置は、スロットの軸線方向に沿って移動して絶縁紙をスロットに押し入れるプッシャと、絶縁紙を略コ字状に成形するために所定奥行き長さを有する成形凹部が形成されており、この成形凹部の入口部、中間部、奥部のうちの前記奥部がスロットの軸線上に位置するように配設されたダイスと、成形凹部を進退するポンチと、を備える。まず、ステータコアの上下両面に内周側にリブを有する部品カフサを組み付け、次に、絶縁紙の両端部の所定長さを挿入方向に平行な筋目で折り返して腕部を形成し、ポンチを成形凹部に進入させて絶縁紙を略コ字状に成形し、ポンチの胴部と成形凹部との間で腕部の折り曲げ状態を保持しながら、プッシャにて絶縁紙をスロットに挿入する。
【選択図】図１

Description

本発明は回転電機の製造方法に関し、具体的には、回転電機のステータコアのスロットに絶縁紙を挿入する方法に関する。

回転電機の製造工程において、ステータコアとそのスロットに設けられるコイルとを絶縁するため、スロット内に絶縁紙を挿入するという工程がある（例えば、特許文献１、特許文献２）。
図１４は、回転電機のステータコアの斜視図である。ステータコア２は、プレスでドーナツ状に打ち抜ぬいた方向性珪素鋼板等の電磁鋼板６を積層したものであり、全体としては概略円筒形状である。ステータコア２は、内周側に突出した複数のティース４と、被覆導線３が挿入されるスロット５と、を有する。スロット５は、隣り合うティース４の間に形成される。

スロット５には、ステータコア２と被覆導線３を絶縁する為の絶縁紙７が挿入される（図１５参照）。絶縁紙７には、その上端部と下端部とが折り曲げられることによって上側カフス７ａと下側カフス部７ｂとが形成されている。ステータコア２のスロット５に絶縁紙７が挿入されると、絶縁紙７に設けられた上側カフス７ａ及び下側カフス７ｂがそれぞれステータコア２の上端面２ａおよび下端面２ｂに当接する。これにより、絶縁紙７がスロット５から抜けないように保持される。そして、絶縁紙７が挿入されたスロット５に導線３を差し込み、ティース４に導線３を巻き回すことでコイルが形成される（図１６参照）。
（ここでは、絶縁紙７の上下両端にカフス７ａ、７ｂが設けられているが、被覆導線３を挿し込む際に絶縁紙７がスロット５から抜け落ちなければ良いので、導線３の差し込み方向を考慮しつつ、上下のどちらか一方にだけカフスが設けられていてもよい。）

ここで、ステータコア２に導線３を巻き回す前に、ステータコア２の上下両端面に部品カフサを設けることが行われている（例えば、特許文献３、４、５）。部品カフサは、絶縁紙のカフス部分を保護したり、ステータコアとコイルとの間の隙間を埋めてコイルの浮きを防いだりするために用いられる。

図１７は、部品カフサの構成を示す図である。
部品カフサ２００は、ステータコア２と対応するように中央部分に穴２０５が空いたドーナツ状（円環状）の偏平薄板であり、さらに、ステータコア２のスロット５に対応するように複数のスロット２１０が穿設されている。（部品カフサ２００のスロット２１０を、ステータコア２のスロット５と区別するために、カフサスロット２１０と称することとする。）
部品カフサ２００は、例えば、樹脂で形成されている。
ここで、部品カフサ２００は、強度や成形精度を保つため、内周にも外周にもリブ２２１、２２２が存在している。（内周側のリブを内側リブ２２１とし、外周側のリブを外側リブ２２２とする。）
特に、内周側にも梁状に内側リブ２２１が渡されている。
ステータコア２のティース４は、内周側においてはそれぞれ独立しており、従って各スロット５は内周側に向けて障害物無く完全に開口しているのであるが、部品カフサ２００のカフサスロット２１０と中央穴２０５との間にはリブが障害物として存在することになる。
そして、図１８に示すように、ステータコア２の上下両面に部品カフサ２００、２００が組み付けられる。

特開２００５−３２３４３３号公報 特開平６−３４３２３７号公報 特開２００４−２６０８８１号公報 特開２００６−２２３０５８号公報 特開２０１０−２００５０５号公報

絶縁紙７をスロット５に挿入することと、部品カフサ２００をステータコア２に組み付けること、とを両立するには解決すべき問題がある。
絶縁紙７をスロット５に挿入しておいてから、その後に部品カフサ２００をステータコア２に組み付けるという順番にしたとする。すると、図１９に示すように、絶縁紙７のカフス部分を部品カフサ２００が踏みつけてしまう懸念がある。（図１９では、上側の部品カフサ２００が絶縁紙のカフス部を踏みつけている様子を例示している。）
絶縁紙７のカフス部分を部品カフサ２００が踏みつけてしまうと、絶縁紙７が損傷したり変形したりするため、絶縁性能が確保できなくなる虞れがある。

一方、図２０に示すように、部品カフサ２００をステータコア２に組み付けてから絶縁紙７をスロット５に挿入するという手順も考えられる。
しかしながら、図２１に示すように、部品カフサ２００は内周側に内側リブ２２１を有しているため、内側リブ２２１と絶縁紙７とが干渉し、単純には絶縁紙７をスロット５内に挿入できない。
当然のことであるが、ステータコア２とコイル導線３とを確実に絶縁しなければならないので、絶縁紙７の寸法を短くすることはできない。

本発明の回転電機のステータの製造方法は、
回転電機のステータコアのスロット内に絶縁紙を挿入するための絶縁紙挿入装置を用い、前記絶縁紙を前記スロット内に挿入する回転電機のステータの製造方法であって、
前記絶縁紙挿入装置は、
前記スロットの軸線方向に沿って移動して前記絶縁紙を前記スロットに押し入れるプッシャと、
前記絶縁紙を略コ字状に成形するために所定奥行き長さを有する成形凹部が形成されており、この成形凹部の入口部、中間部、奥部のうちの前記奥部が前記スロットの軸線上に位置するように配設されたダイスと、
前記成形凹部を進退するポンチと、を備えており、
前記ステータコアの上下両面に、内周側にリブを有する部品カフサを組み付け、
前記絶縁紙の両端部の所定長さを挿入方向に平行な筋目で折り返して腕部を形成し、
前記ポンチを前記成形凹部に進入させて前記絶縁紙を略コ字状に成形し、
前記ポンチの胴部と前記成形凹部との間で前記腕部の折り曲げ状態を保持しながら、前記プッシャにて前記絶縁紙を前記スロットに押し入れる
ことを特徴とする。

本発明では、
前記絶縁紙挿入装置は、さらに、
前記成形凹部に押し込まれる前の前記絶縁紙を挟めるように前記ダイスとの間に隙間を持って配置されており、かつ、前記隙間を介して前記成形凹部に連なるように設けられたガイドスリットを有するガイドを備え、
前記ダイスと前記ガイドとの隙間に前記絶縁紙を挟み、
前記ダイスと前記ガイドとで前記腕部の折り曲げ状態を保持しながら、前記ポンチを前記ガイドから前記成形凹部に進入させて前記絶縁紙を略コ字状に成形する
ことが好ましい。

本発明では、
前記ポンチを前記成形凹部に進入させて前記絶縁紙を略コ字状に成形した後、
前記ポンチの頭部を前記成形凹部の中間部に後退させ、
前記ポンチの頭部を前記成形凹部の中間部に位置した状態を維持したままで、前記プッシャにて前記絶縁紙を前記スロットに押し入れる
ことが好ましい。

本発明では、
前記成形凹部の入口部と中間部との境目には、入口部の幅よりも中間部の幅が拡幅する段差が設けられている
ことが好ましい。

本発明では、
前記絶縁紙がスロット内に挿入された後、前記腕部の折り曲げ部が開く
ことが好ましい。

本発明の回転電機のステータは、
スロットを有するステータコアと、
内周側にリブを有し、前記ステータコアの上下両面に組み付けられた二つの部品カフサと、
前記スロットに挿入された絶縁紙と、を備える
ことを特徴とする。

本発明によれば、部品カフサのカフサスロットよりも寸法が長い絶縁紙をステータコアのスロット内にスムースに挿入することができる。

第１実施形態の係る回転電機の製造方法を具体化するための絶縁紙挿入装置を概略的に分かりやすく示した図。 回転電機のステータの製造方法の手順を示すフローチャート。 絶縁紙７の上端にカフス部を形成した状態を示す図。 絶縁紙に筋目をつけた状態を示す図。 絶縁紙を一単位ごとに切断した状態を示す図。 絶縁紙に腕部を形成した状態を示す図。 ガイド、ダイスおよびポンチの上面図。 ポンチを成形凹部の最奥まで押し込んだ状態を示す図。 ポンチの頭部を成形凹部の中間部まで後退させた状態を示す図。 プッシャを成形凹部の奥部に挿入した状態を示す図。 絶縁紙をスロット内に挿入した状態を示す図。 絶縁紙がスロット内に入ってから、腕部が開いた状態を示す図。 スロットに導線を挿入する様子を示す図。 回転電機のステータコアの斜視図。 背景技術の説明において、ステータコアのスロットに絶縁紙を挿入する様子を示す図。 背景技術の説明において、絶縁紙が挿入されたスロットに導線を差し込む様子を示す図。 部品カフサを示す図。 ステータコアの上下両面に部品カフサを組み付ける様子を示す図。 絶縁紙のカフス部分を部品カフサが踏みつけた状態を示す図。 部品カフサが組み付けられたステータコアに絶縁紙７を挿入する様子を示す図。 部品カフサの内側リブと絶縁紙とが干渉する様子を示す図。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明は、回転電機の製造方法に関し、特に、回転電機のステータコアのスロットに絶縁紙を挿入する方法に関するものである。
具体的には、部品カフサが上下両面に組み付けられたステータコアに対し、そのスロット内に絶縁紙を挿入するための方法に関する。
図１は、第１実施形態の係る回転電機の製造方法を具体化するための絶縁紙挿入装置３００を概略的に分かりやすく示した図である。

説明においては、図１を基準にして上下左右を表現する。
図１において、部品カフサ２００が上下両面に組み付けられたステータコア２が絶縁紙挿入装置３００の下方にセットされている。
（逆にいうと、ステータコア２の上方に絶縁紙挿入装置３００が配置されている。）

絶縁紙挿入装置３００の構成は次のようになっている。
絶縁紙挿入装置３００は、ダイス３１０と、ガイド３４０と、ポンチ３６０と、プッシャ３７０と、を有している。
ガイド３４０とダイス３１０とは、絶縁紙７を間に挟める程度の隙間３３０を介して対向配置されている。ガイド３４０にはポンチ３６０を案内するガイドスリット３４１が形成されている。ダイス３１０には、ガイドスリット３４１にて案内されたポンチ３６０がそのまま進入できる位置において、所定の奥行き長さを持つ成形凹部３２０が設けられている。

ここで、図７は、ガイド３４０、ダイス３１０およびポンチ３６０の上面図である。
図７においては、ガイド３４０とダイス３１０との間に絶縁紙７を挟み、ポンチ３６０がガイドスリット３４１を進行する途中の状態を示している。
ダイス３１０の成形凹部３２０を、入り口から突き当たりに向けて順に、入口部３２１、中間部３２２、奥部３２３とする。
入口部３２１から中間部３２２に移行する箇所に段差３２５があり、入口部３２１の幅に対して中間部３２２の幅の方がわずかに拡幅するようになっている。
奥部３２３には、成形凹部３２０の長さ方向に対して直交する方向に短く折れ曲がった分岐凹部３２４が設けられている。
分岐凹部３２４は両サイドに二つずつ設けられている。

ポンチ３６０は、頭部３６１と胴部３６２とからなり、頭部３６１の幅に対して胴部３６２の幅がやや狭い。
ここで、図９は、ポンチ３６０の頭部３６１が成形凹部３２０の中間部３２２に位置しているときの状態を示している。ポンチ３６０の頭部３６１を成形凹部３２０の奥部３２３から中間部３２２に後退させたときに、頭部３６１と胴部３６２との付け根が段差部３２５から所定の距離をもつ必要がある。その理由は後述する。

プッシャ３７０は、成形凹部３２０の奥部３２３に挿入できる形状を有している。
ここで、成形凹部３２０の奥部３２３は長さ方向に対して直交する方向に短く折れ曲がった分岐凹部３２４を有していたところ、プッシャ３７０も前記分岐凹部３２４に対応した突起部３７１を有し、突起部３７１の幅は分岐凹部３２４に遊挿できる程度である。突起部３７１も、分岐凹部３２４と同じように、プッシャ３７０の両サイドに二つずつ設けられている。

続いて、絶縁紙をステータコアのスロットに挿入する手順を順に説明する。
図２は、回転電機のステータの製造方法の手順を示すフローチャートである。
まず、ステータコア２を用意し、ステータコア２の上下両面に部品カフサ２００を組み付ける（ＳＴ１００）。

次に、絶縁紙７を用意する（ＳＴ２００）。絶縁紙７を用意する工程（ＳＴ２００）を図３から図６を参照して説明する。
絶縁紙７は、樹脂で形成された紙のように薄いものである。
まず、図３に示すように、絶縁紙７の上端を折ってカフス部７ａを形成する。（ここでは、絶縁紙７の上端側にのみカフス部７ａを形成しているが、絶縁紙７の上下両端にカフス部を形成してもよい。）

次に、図４に示すように、筋目をつける。図４において、筋目を点線で示し、後の切断線を一点鎖線で示している。
絶縁紙７の一単位には、４本の筋目をつける。中央部に二本の平行した筋目があり、左右の両端にもそれぞれ一本の筋目をつける。その後、図５に示すように絶縁紙７を切断して、絶縁紙７の一単位を切り出す。そして、左右の筋目で折り返す（図６）。説明の都合上、左右の筋目で折り返した部分を腕部７ｃと称する。
これで、絶縁紙７を用意する工程（ＳＴ２００）は終了し、次に絶縁紙７を成形する工程（ＳＴ３００）に移行する。

図７、８を参照して、絶縁紙７を成形する工程（ＳＴ３００）を説明する。
図７に示すように、絶縁紙７を絶縁紙挿入装置３００にセットする。すなわち、ガイド３４０とダイス３１０の間に絶縁紙７をセットする。このとき、先程の折り返しで成形された腕部７ｃは、ガイド３４０側に来るようにする。また、中央部の二本の筋目がガイドスリット３４１と成形凹部３２０との間に来るようにする。

さて、この状態でポンチ３６０をガイドスリット３４１から成形凹部３２０に向けて前進させる。すると、絶縁紙７が成形凹部３２０に押し込まれる。ポンチ３６０の頭部３６１が成形凹部３２０の最奥まで前進した状態が図８である。中央部の二本の筋目が９０度に折られ、絶縁紙７は略コ字状になる。

図７から図８に至る過程において、腕部７ｃ、７ｃが開かず、折り返された状態を維持する。
絶縁紙７がダイス３１０とガイド３４０との隙間３３０にセットにされたときは、隙間３３０に挟まれているのであるから腕部７ｃ、７ｃが折られた状態を維持できる。
ポンチ３６０が成形凹部３２０に進入し始めても、やはり、腕部７ｃ、７ｃは隙間３３０に挟まれているのであるから折られた状態を維持する。そして、腕部７ｃ、７ｃが隙間３３０から成形凹部３２０の中に進入し始めると、今度はポンチ３６０の胴部３６２が腕部７ｃを押さえるようになる。したがって、やはり、腕部７ｃ、７ｃは、折られた状態を維持する。

これで絶縁紙７の成形（ＳＴ３００）は終了し、次に、絶縁紙７をスロット５に挿入する工程（ＳＴ４００）に移行する。

絶縁紙７をスロット５に挿入する工程（ＳＴ４００）を図９、図１０を参照して説明する。
図８のようにポンチ３６０を成形凹部３２０の最奥まで押し込んだ後、図９に示すように、ポンチ３６０の頭部３６１を成形凹部３２０の中間部３２２まで後退させる。（つまり、ポンチ３６０を成形凹部３２０から完全に抜いてしまわない、ということである。）
ポンチ３６０を後退させるときに摩擦で絶縁紙７も一緒に後退する可能性はあるが、その場合でも絶縁紙７は段差３２５で止まる。
ここで、図９の状態において、腕部７ｃ、７ｃがポンチ３６０の胴部３６２で押さえられているので、腕部７ｃ、７ｃが折られた状態が維持されている。
頭部３６１を中間部３２２まで後退させた状態のときに、頭部３６１と胴部３６２との付け根が段差３２５から所定の距離をもつ必要があるのは、胴部３６２で腕部７ｃ、７ｃを押さえておくためである。

ポンチ３６０の頭部３６１を成形凹部３２０の中間部３２２まで後退させた状態で、続いて、図１０に示すように、プッシャ３７０を成形凹部３２０の奥部３２３に挿入する。すると、絶縁紙７はプッシャ３７０に押され、スロット５に挿入される（図１１）。このとき、成形凹部３２０の奥部３２３に分岐凹部３２４があり、そして、プッシャ３７０の突起部３７１が分岐凹部３２４に嵌るように挿入されることで絶縁紙７がプッシャ３７０（の突起部３７１）にて押されるようになっている。図１１のように、絶縁紙は、腕部が折られた状態を維持しながらスロット内に収まる。絶縁紙７がスロット５内に入ってしまうと、ポンチ３６０の胴部３６２による押さえが無くなるので腕部が開く（図１２）。
このようにして、カフサスロット２１０よりも寸法が長い絶縁紙７をスロット５内にスムースに挿入することができた（ＳＴ４００、終了）。

一のスロット５に絶縁紙７を挿入した後、次のスロット５が絶縁紙挿入装置３００の成形凹部３２０の直下に来るようにステータコア２を回転させる。（もちろん、絶縁紙挿入装置３００の方を動かしてもよい。）
そうして、絶縁紙７をスロット５内に順々に挿入していく。

次に、図１３は、スロット５に導線３を挿入する様子を示す図である。導線３を上方から下方に向けてスロット５内に挿入するところ、絶縁紙７のカフス部７ａがスロット５の縁に引っ掛かっているので、絶縁紙７が導線３に引きずられて抜け落ちたりしない。
導線３をティース４に巻き付けてコイルを形成した後（ＳＴ５００）、コイルをワニス等でステータコア２に固定する（ＳＴ６００）。
これでステータが完成した。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

２・・・ステータコア、３・・・導線、４・・・ティース、５・・・スロット、６・・・電磁鋼板、７・・・絶縁紙、７ａ・・・上側カフス、７ｂ・・・下側カフス部、７ｃ・・・腕部、２００・・・部品カフサ、２０５・・・中央穴、２１０・・・カフサスロット、２２１・・・内側リブ、２２２・・・外側リブ、３００・・・絶縁紙挿入装置、３１０・・・ダイス、３２０・・・成形凹部、３２１・・・入口部、３２２・・・中間部、３２３・・・奥部、３２４・・・分岐凹部、３２５・・・段差、３３０・・・隙間、３４０・・・ガイド、３４１・・・ガイドスリット、３６０・・・ポンチ、３６１・・・ポンチの頭部、３６２・・・ポンチの胴部、３７０・・・プッシャ、３７１・・・突起部。

Claims (6)

1. 回転電機のステータコアのスロット内に絶縁紙を挿入するための絶縁紙挿入装置を用い、前記絶縁紙を前記スロット内に挿入する回転電機のステータの製造方法であって、
   前記絶縁紙挿入装置は、
   前記スロットの軸線方向に沿って移動して前記絶縁紙を前記スロットに押し入れるプッシャと、
   前記絶縁紙を略コ字状に成形するために所定奥行き長さを有する成形凹部が形成されており、この成形凹部の入口部、中間部、奥部のうちの前記奥部が前記スロットの軸線上に位置するように配設されたダイスと、
   前記成形凹部を進退するポンチと、を備えており、
   前記ステータコアの上下両面に、内周側にリブを有する部品カフサを組み付け、
   前記絶縁紙の両端部の所定長さを挿入方向に平行な筋目で折り返して腕部を形成し、
   前記ポンチを前記成形凹部に進入させて前記絶縁紙を略コ字状に成形し、
   前記ポンチの胴部と前記成形凹部との間で前記腕部の折り曲げ状態を保持しながら、前記プッシャにて前記絶縁紙を前記スロットに押し入れる
   ことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
2. 請求項１に記載の回転電機のステータの製造方法において、
   前記絶縁紙挿入装置は、さらに、
   前記成形凹部に押し込まれる前の前記絶縁紙を挟めるように前記ダイスとの間に隙間を持って配置されており、かつ、前記隙間を介して前記成形凹部に連なるように設けられたガイドスリットを有するガイドを備え、
   前記ダイスと前記ガイドとの隙間に前記絶縁紙を挟み、
   前記ダイスと前記ガイドとで前記腕部の折り曲げ状態を保持しながら、前記ポンチを前記ガイドから前記成形凹部に進入させて前記絶縁紙を略コ字状に成形する
   ことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転電機のステータの製造方法において、
   前記ポンチを前記成形凹部に進入させて前記絶縁紙を略コ字状に成形した後、
   前記ポンチの頭部を前記成形凹部の中間部に後退させ、
   前記ポンチの頭部を前記成形凹部の中間部に位置した状態を維持したままで、前記プッシャにて前記絶縁紙を前記スロットに押し入れる
   ことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機のステータの製造方法において、
   前記成形凹部の入口部と中間部との境目には、入口部の幅よりも中間部の幅が拡幅する段差が設けられている
   ことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機のステータの製造方法において、
   前記絶縁紙がスロット内に挿入された後、前記腕部の折り曲げ部が開く
   ことを特徴とする回転電機のステータの製造方法。
6. 回転電機のステータであって、
   スロットを有するステータコアと、
   内周側にリブを有し、前記ステータコアの上下両面に組み付けられた二つの部品カフサと、
   前記スロットに挿入された絶縁紙と、を備える
   ことを特徴とする回転電機のステータ。

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