JP2014192971A - コイル配置方法、ステータ製造方法、及び回転電機用ステータ - Google Patents
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Abstract
【課題】絶縁性能を高く維持したままコイルエンド部が小型化された回転電機の製造につながるコイル配置方法を実現する。
【解決手段】本発明は、螺旋巻コイルに類似する構造のコイルを有するステータの製造のためのコイル配置方法に関する。このコイル配置方法は、複数の通常環状導体をそれぞれ傾斜した状態で順次配置する通常配置工程P2aと、複数の特定環状導体をそれぞれ傾斜した状態で既挿入の通常環状導体よりも上側に配置する特別配置工程P2bと、を有する。
【選択図】図4
【解決手段】本発明は、螺旋巻コイルに類似する構造のコイルを有するステータの製造のためのコイル配置方法に関する。このコイル配置方法は、複数の通常環状導体をそれぞれ傾斜した状態で順次配置する通常配置工程P2aと、複数の特定環状導体をそれぞれ傾斜した状態で既挿入の通常環状導体よりも上側に配置する特別配置工程P2bと、を有する。
【選択図】図4
Description
本発明は、いわゆる螺旋巻コイルに類似する構造のコイルを有する回転電機用ステータの製造工程で実行されるコイル配置方法に関する。また、本発明は、そのようなコイル配置方法を利用したステータ製造方法、及び、螺旋巻コイルに類似する構造のコイルを有する回転電機用ステータに関する。
コイルを構成する導体線の線長を短く抑え、コイルエンド部の小型化を図る観点から、いわゆる螺旋巻コイル(ステータコアを軸方向から見た場合に螺旋状に重なった構造を示すコイル)を有する回転電機用ステータが従来から用いられている。また、コイルをステータコアに巻装してステータを製造する方法の1つとして、環状に形成された複数の環状導体をコイル挿入装置によってステータコアのスロットに挿入する方法が広く知られている。ところが、これらの技術を組み合わせ、螺旋巻コイルの構造に対応するように複数の環状導体をコイル挿入装置のコイル保持器(ブレード間に形成される挿入隙間)に配置するには、何らかの工夫が必要であった。
例えば特開2007−336720号公報(特許文献1)では、コイルを構成する複数の環状導体は、その一方側(第二部分)が他方側(第一部分)よりも上方に位置するように傾斜した状態で重なり合うように、コイル保持器の挿入隙間に順次配置される。そして、最初に配置された開始側の環状導体の第二部分に対してそれよりも下方に第一部分が配置されることになる終了側の環状導体に関しては、開始側の環状導体の第二部分がコイル保持器から持ち上げられた状態で、その下に潜り込ませるようにして配置される。
特開2012−239323号公報(特許文献2)では、逆に、開始側のいくつかの環状導体に関しては、その第二部分が、終了側の環状導体の第一部分とは干渉しない非正規の挿入隙間に一旦配置される。そして、コイル保持器に全ての環状導体が一旦配置された後、非正規の挿入隙間に配置された開始側のいくつかの環状導体の第二部分が抜き出されて、正規の挿入隙間に配置される。
しかしながら、これらの方法では、いずれかの挿入隙間に一旦配置された環状導体の一部(第二部分)は、一度抜き出された後に正規の挿入隙間に再配置される。このため、出し入れの際に環状導体の外表面が傷付く可能性があった。また、それを抑制するため、環状導体の外表面を保護する工程が別途必要になる場合があった。
そこで、絶縁性能を高く維持したままコイルエンド部が小型化された回転電機の製造につながるコイル配置方法の実現が望まれる。また、絶縁性能を高く維持したままコイルエンド部を小型化することが可能な回転電機用のステータの実現が望まれる。
本発明に係る、コイル挿入装置を用いて複数相のコイルをステータコアに巻装するため、上下方向を軸方向とする円筒状面の母線方向に沿ってそれぞれ配置された複数のブレードを有するコイル保持器に、前記コイルを構成する複数の環状導体を傾斜した状態で重なり合うように配置するコイル配置方法の特徴構成は、複数の前記環状導体のうち、複数の特定環状導体以外の前記環状導体である通常環状導体のそれぞれについて、第一部分を前記ブレード間に形成される挿入隙間の1つに挿入するとともに第二部分をその挿入隙間から予め定められた挿入ピッチだけ離れた別の挿入隙間に挿入し、かつ、第二部分を第一部分よりも上側に配置して第一部分と第二部分とをつなぐ連結部分が既挿入の隣接する通常環状導体の第一部分の上側に位置するように順次配置する通常配置工程と、前記通常配置工程の後、前記特定環状導体のそれぞれについて、第一部分を前記通常環状導体が未挿入の挿入隙間の1つに挿入するとともに第二部分をその挿入隙間から前記挿入ピッチだけ離れた別の挿入隙間に挿入し、かつ、第二部分が第一部分よりも下側に位置する状態で、その特定環状導体の第一部分が既挿入の前記通常環状導体の第二部分及び連結部分の上側に位置するように配置する特別配置工程と、を有する点にある。
この特徴構成によれば、通常配置工程を実行することで、特定環状導体を除く通常環状導体を、いわゆる螺旋巻コイルの部分構造に対応するようにコイル保持器に配置することができる。一方、通常配置工程において単純に順次配置しようとしても他の通常環状導体の第二部分との干渉のために螺旋巻コイルの構造に対応するように第一部分を配置し得ない特定環状導体は、通常配置工程とは異なる特別配置工程に供される。この特別配置工程では、特定環状導体の第一部分が既に挿入済の通常環状導体の第二部分及び連結部分の上側に位置するように配置される。このため、通常配置工程の実行後におけるコイル保持器に対する各通常環状導体の配置状態を変更することなく、特定環状導体をコイル保持器に配置できる。このように、通常配置工程の実行後は、最終的にコイル挿入装置を用いてコイルをステータコアに巻装する以外には、コイル保持器からの通常環状導体の出し入れを行わない。よって、当該出し入れの際に通常環状導体の外表面が傷付くことを抑制することができ、コイルの絶縁性能を高く維持することができる。
その後、コイル挿入装置によって、全ての環状導体をステータコアのスロットに挿入すれば、通常環状導体に対応する周方向の領域に、部分的な螺旋巻コイルを形成することができる。一方、特定環状導体に対応する周方向の一部の領域には、螺旋巻コイルとは異なる構造のコイルが現れる。このように、コイルの絶縁性能を高く維持するための特別配置工程の追加は、完全な形態での螺旋巻コイルの形成を犠牲とする。しかし、特定環状導体の配置態様に基づく非螺旋構造(螺旋構造の乱れ)が存在する周方向の領域は、コイル全体から見れば一部に限られる。また、そのコイルにおける特定環状導体に由来する導体線部分の配置も、径方向の位置関係が異なるだけで、螺旋巻コイルの構造に概ね類似する。よって、全体として、コイルを構成する導体線の線長を短く抑えることができる。従って、コイルエンド部が小型化された回転電機を実現することができる。
また、上記の特徴構成では、特別配置工程において、特定環状導体のそれぞれは第二部分が第一部分よりも下側に位置する状態で配置される。通常配置工程において最後に配置される通常環状導体の第一部分は、最初に配置される通常環状導体の第二部分よりも下側に位置するので、それに応じて、周方向におけるそれらの通常環状導体の間に配置される特定環状導体の配置態様を上記のようにする。このような態様で特定環状導体を配置することで、コイル保持器に対する環状導体の配置高さを、全体として低く抑えることができる。よって、コイル保持器の上下方向(軸方向)の長さを低減することができ、その剛性を高めることができる。コイル保持器の剛性を高めることで、その変形に起因して環状導体の表面が傷付くのを抑制することができる。
ここで、複数の前記挿入隙間のそれぞれには、前記通常環状導体の第一部分、前記通常環状導体の第二部分、前記特定環状導体の第一部分、及び前記特定環状導体の第二部分のいずれか1つのみが配置され、前記通常配置工程における複数の前記通常環状導体の配置順により規定される、前記円筒状面の周方向に沿って前記通常環状導体が順次配置されていく方向を順配置方向と定義して、前記特別配置工程において、複数の前記特定環状導体の全てを、前記順配置方向とは逆向きの逆配置方向により規定される配置順に従って配置すると好適である。
この構成によれば、特別配置工程において、通常配置工程での通常環状導体の配置順と同様の配置順に従って特定環状導体を配置する場合と比較して、コイル保持器に対する環状導体の配置高さをさらに低く抑えることができる。つまり、特別配置工程においても順配置方向により規定される配置順に従って複数の特定環状導体を配置することが通常想定されるところ、敢えて逆向きの配置順に従って配置することで、環状導体の全体の配置高さを有効に低く抑えることができる。よって、コイル保持器の剛性をさらに高めることができ、環状導体の表面が傷付くのをさらに有効に抑制することができる。
また、前記複数相のコイルは三相のコイルであり、前記挿入ピッチが前記挿入隙間の配設ピッチの5倍に設定され、隣り合う異相の前記通常環状導体どうしの離間ピッチが前記挿入隙間の配設ピッチの2倍に設定されていると好適である。
この構成によれば、三相のコイルに対応する各相用のスロットが、周方向に沿って2つずつ繰り返し現れるように配置された構成のステータコアの製造準備を、適切に行うことができる。
本発明に係るステータ製造方法の特徴構成は、上述した各コイル配置方法によって前記コイル保持器に複数の前記環状導体を配置した後、前記コイル保持器の軸方向の一端部に前記ステータコアを同軸状に配置して、前記コイル挿入装置によって複数の前記環状導体を前記ステータコアのスロットに挿入して回転電機用のステータを製造する点にある。
この特徴構成によれば、絶縁性能が高く維持され、かつ、コイルエンド部が小型化された回転電機を実現可能なステータを得ることができる。
本発明に係る、軸方向に延びるスロットが周方向に複数分散配置されている円筒状のステータコアと、前記スロット内に配置されて前記ステータコアに巻装される複数相のコイルと、を備えた回転電機用ステータの特徴構成は、前記コイルにおける前記ステータコアから軸方向に突出するコイルエンド部が、異なる前記スロット間をつないで周方向に延びる複数の渡り部を備え、複数の前記渡り部のうち、複数の特定渡り部以外の前記渡り部である通常渡り部のそれぞれは、周方向一方側である周第一方向側の端部において同じ周方向位置にある他の通常渡り部に対して径方向内側に位置するとともに周方向他方側である周第二方向側の端部において同じ周方向位置にある他の通常渡り部に対して径方向外側に位置するように配置され、前記特定渡り部のそれぞれは、同じ周方向位置にある通常渡り部に対して径方向外側に位置するように配置されている点にある。
この特徴構成によれば、周第一方向側の端部において他の通常渡り部に対して径方向内側に位置するとともに周第二方向側の端部において他の通常渡り部に対して径方向外側に位置するように配置される複数の通常渡り部により、部分的な螺旋巻コイルを形成できる。一方、通常渡り部に対して径方向外側に位置する特定渡り部の配置位置に対応する周方向の一部の領域には、当該特定渡り部により、螺旋巻コイルとは異なる構造が現れる。このように、本特徴構成の回転電機用ステータに備えられるコイルは、完全な形態の螺旋巻コイルとは異なる。しかし、非螺旋構造(螺旋構造)の乱れが存在する周方向の領域は、コイル全体から見れば一部に限られる。また、特定渡り部の配置も、径方向の位置関係が異なるだけで、螺旋巻コイルの構造に概ね類似する。よって、全体として、コイルを構成する導体線の線長を短く抑えることができる。従って、コイルエンド部が小型化された回転電機のためのステータを実現することができる。
ここで、前記特定渡り部のそれぞれは、前記周第二方向側に隣接する他の特定渡り部に対して径方向外側に位置するように配置されていると好適である。或いは、前記特定渡り部のそれぞれは、前記周第一方向側に隣接する他の特定渡り部に対して径方向外側に位置するように配置されていると好適である。
1.第一の実施形態
本発明に係るコイル配置方法及びそれを含むステータ製造方法の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。コイル配置方法は、コイル挿入装置5を用いて複数相のコイル3をステータコア2に巻装する前の前工程として実行されるものである。本実施形態に係るコイル配置方法を含むステータ製造方法によれば、いわゆる螺旋巻コイルに類似する構造のコイル3(“部分螺旋巻コイル”と称する)を有するステータ1を製造することができる。以下、製造対象となるステータ1の構成、製造段階で使用されるコイル挿入装置5の構成、及びコイル配置方法を含むステータ製造方法、の順に説明する。
本発明に係るコイル配置方法及びそれを含むステータ製造方法の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。コイル配置方法は、コイル挿入装置5を用いて複数相のコイル3をステータコア2に巻装する前の前工程として実行されるものである。本実施形態に係るコイル配置方法を含むステータ製造方法によれば、いわゆる螺旋巻コイルに類似する構造のコイル3(“部分螺旋巻コイル”と称する)を有するステータ1を製造することができる。以下、製造対象となるステータ1の構成、製造段階で使用されるコイル挿入装置5の構成、及びコイル配置方法を含むステータ製造方法、の順に説明する。
なお、以下の説明では、特に区別して明記している場合を除き、「軸方向L」、「周方向C」、「径方向R」は、ステータコア2の円筒状の内周面21(“コア基準面”と称することもできる)の軸心Xを基準として定義している。コイル挿入装置5の各部に関しては、当該コイル挿入装置5に対してステータコア2が通常の態様で同軸状に配置された状態を想定して、当該状態での上記各方向を用いて説明している。また、各部材についての方向や位置等に関する用語は、製造上許容され得る誤差による差異を有する状態も含む概念として用いている。
1−1.ステータの構成
本実施形態に係るステータ1の構成について、図1及び図2を参照して説明する。このステータ1は、インナーロータ型の回転電機に用いられるステータ(回転電機用ステータ)である。回転電機は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念である。図1に示すように、ステータ1は、ステータコア2と、ステータコア2に巻装されるコイル3とを備えている。図1では、ステータコア2から軸方向Lに突出するコイル3の部分であるコイルエンド部32については、簡略化のため一部のみを示している。
本実施形態に係るステータ1の構成について、図1及び図2を参照して説明する。このステータ1は、インナーロータ型の回転電機に用いられるステータ(回転電機用ステータ)である。回転電機は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念である。図1に示すように、ステータ1は、ステータコア2と、ステータコア2に巻装されるコイル3とを備えている。図1では、ステータコア2から軸方向Lに突出するコイル3の部分であるコイルエンド部32については、簡略化のため一部のみを示している。
ステータコア2は、円筒状に形成されている。ステータコア2は、周方向Cに分散配置された複数(本例では48個)のスロット22と、周方向Cに互いに隣接する2つのスロット22の間に形成された複数(スロット22と同数の本例では48個)のティース23とを有する。各スロット22は、軸方向Lに延びるとともに放射状に径方向Rに延びるように形成されている。また、各スロット22は、周方向Cに所定の幅を有する溝状に形成されている。各ティース23も、軸方向Lに延びるとともに放射状に径方向Rに延びるように形成されている。各ティース23は、周方向Cに所定の幅を有する厚板状に形成されている。本実施形態では、ティース23は平行ティースとして構成されている。また、スロット22はセミオープンスロットとして構成されている。すなわち、各スロット22の径方向R内側の開口部22aの開口幅は、それより径方向R外側の溝部の幅に比べて狭くなっている。各スロット22の開口部22aは、例えば合成樹脂製のシート状部材等からなるウェッジ(図示せず)により閉塞されていても良い。
本実施形態では、ステータ1は三相交流(多相交流の一例)で駆動される交流電動機に用いられるステータである。ステータコア2には、三相(U相、V相、W相)のそれぞれに対応して、U相用のスロット22、V相用のスロット22、及びW相用のスロット22が、周方向Cに沿って繰り返し現れるように配置されている。本例では、ステータコア2には、各相用のスロット22が、周方向Cに沿って2つずつ繰り返し現れるように配置されている。ステータ1は、U相用のスロット22に配置されるU相コイルと、V相用のスロット22に配置されるV相コイルと、W相用のスロット22に配置されるW相コイルとを備えている。すなわち、ステータ1は、スロット22内に配置されてステータコア2に巻装される三相(U相、V相、W相)のコイル3を備えている。
コイル3は、導体線31を用いて構成されている。導体線31は、例えば銅やアルミニウム等の金属により構成された線状の導体である。導体線31の表面には、樹脂等からなる絶縁皮膜が形成されている。また、コイル3は、導体線31を巻回して形成された複数の環状導体36により構成されている。環状導体36は、複数本の導体線31の束で構成されている。なお、「複数本」とは、導体線31の延在方向に直交する各断面において複数本となっていることを意味する。環状導体36は、複数本の別々の導体線31の束で構成されても良いし、連続する1本の導体線31を複数回巻回して束ねて構成されても良い。そして、複数(本例では24個)の環状導体36のそれぞれの所定部分がスロット22内に配置されて、コイル3がステータコア2に巻装される。
図1に示すように、コイル3は、ステータコア2から当該ステータコア2の軸方向Lに突出するコイルエンド部32を有する。本実施形態では、コイル3を構成する環状導体36のそれぞれは、互いに異なるスロット22にそれぞれ配置される一対のコイル辺部33と、それらをステータコア2の軸方向Lの外側でつなぐ渡り部34とを有する。本実施形態では、一対のコイル辺部33は、互いに5スロットピッチ離れた2つのスロット22に分かれて配置されている。また、渡り部34は、それに対応して、互いに5スロットピッチ離れた2つのスロット22を結ぶように配置されている。そして、異なるスロット22間をつないで周方向Cに延びる複数の渡り部34の集合として、コイルエンド部32が構成されている。
各渡り部34は、その近傍に位置している他の渡り部34と、軸方向L、周方向C、及び径方向Rに見て重複する部分を有するように配置されている。なお、2つの部材の配置に関して「ある方向に見て重複する部分を有する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が2つの部材の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを意味する。複数の渡り部34は、互いに絡み合う状態で周方向Cに配列されている。
図2に示すように、複数の渡り部34は、後述する通常環状導体36A(図8を参照)に由来する複数の通常渡り部34Aと、後述する特定環状導体36B(図10を参照)に由来する複数の特定渡り部34Bとを有する。本実施形態では、特定の2つの渡り部34のみが特定渡り部34Bとされており、それ以外の渡り部34は全て通常環状導体36Aとされている。本例では、特定渡り部34Bの個数が2個であるのに対して通常環状導体36Aの個数は22個であり、前者に比べて後者が圧倒的に多い。特定渡り部34Bはごくわずかであり、複数の渡り部34の大勢を占めているのは通常渡り部34Aである。
通常渡り部34Aのそれぞれは、周方向Cの一方側である周第一方向C1側(図2における時計回り方向側)の端部において同じ周方向C位置にある他の通常渡り部34Aに対して径方向R内側に位置するように配置されている。また、通常渡り部34Aのそれぞれは、周方向Cの他方側である周第二方向C2側(図2における反時計回り方向側)の端部において同じ周方向C位置にある他の通常渡り部34Aに対して径方向R外側に位置するように配置されている。通常渡り部34Aのそれぞれは、周第一方向C1側から周第二方向C2側に向かうに従って、径方向R内側から径方向R外側に向かうように配置されている。そして、複数の通常渡り部34Aは、図1に示すように全体として螺旋状に重なり合うように配置される。また、複数の通常渡り部34Aは、図2に示すように軸方向Lに見て全体として渦巻状に配置される。このように、複数の渡り部34の大勢を占める通常渡り部34Aにより、いわゆる螺旋巻コイル(或いは渦巻状コイル)の部分構造が構成される。
特定渡り部34Bのそれぞれは、通常渡り部34Aに対して径方向R外側に位置するように配置されている。特定渡り部34Bのそれぞれは、周方向Cの両端部において、それぞれ同じ周方向C位置にある通常渡り部34Aに対して径方向R外側に位置するように配置されている。特定渡り部34Bは、周第一方向C1側の端部においても同じ周方向C位置にある他の通常渡り部34Aに対して径方向R外側に位置する点で、通常渡り部34Aとは異なる形態で配置されている。
このような配置態様を採る特定渡り部34Bの存在は、螺旋巻コイルとは異なる構造(非螺旋構造N;図2を参照)の出現をもたらす。つまり、本実施形態に係るステータ1に備えられるコイル3は、完全な形態の螺旋巻コイルとは異なる。しかし、非螺旋構造Nが存在する周方向Cの領域は、コイル3の全体から見れば一部に限られる。よって、ステータ1は、全体として螺旋巻コイルに概ね類似する構造のコイル、言い換えれば大部分が螺旋巻コイルと同様の構造のコイル(部分螺旋巻コイル)を有すると言える。
1−2.コイル挿入装置の構成
本実施形態に係るコイル挿入装置5の構成について、図3を参照して説明する。コイル挿入装置5は、コイル3をステータ1のステータコア2に挿入するための装置である。コイル挿入装置5は、コイル保持器51と、位置調整器56と、コイル押出器58とを主要な構成として備えている。
本実施形態に係るコイル挿入装置5の構成について、図3を参照して説明する。コイル挿入装置5は、コイル3をステータ1のステータコア2に挿入するための装置である。コイル挿入装置5は、コイル保持器51と、位置調整器56と、コイル押出器58とを主要な構成として備えている。
コイル保持器51は、コイル3を保持するための部材である。コイル保持器51は、複数のブレード52を有する。ここでは、ステータコア2のティース23と同数のブレード52が、周方向Cに分散配置されている。各ブレード52は、複数のティース23のそれぞれに対向可能となるように周方向Cに沿って配列されている(図6を参照)。各ブレード52は、軸方向Lに平行に延びるように棒状に形成されている。ブレード52の軸方向Lの長さは、ステータコア2の軸方向Lの長さよりも大きく設定されている。複数のブレード52は、全体として円筒状に配置されており、上下方向を軸方向Lとする円筒状面53の母線方向に沿って配列(それぞれ配置)されている。なお、円筒状面53は、円筒状に配置される複数のブレード52の径方向R内側の壁面に対する包絡面等の仮想的な面として定義することができる。複数のブレード52は、軸方向Lの一方側である軸第一方向L1側(図3及び図6の上方側)の端部が開放されるとともに、軸方向Lの他方側である軸第二方向L2側(図3及び図6の下方側)の端部が固定されて一体的に保持されている。
互いに隣接するブレード52の間には、周方向Cに一定幅を有する周方向隙間として、挿入隙間54(図6等を参照)が形成されている。コイル保持器51には、ステータコア2のスロット22と同数の挿入隙間54が、周方向Cに複数分散配置されている。挿入隙間54は、軸第一方向L1側の端部が開放されており、挿入隙間54に対して軸第一方向L1側から環状導体36が挿入可能である。コイル保持器51は、各挿入隙間54の所定位置に環状導体36の所定部分が配置された状態で、コイル3(環状導体36)を保持することができる。コイル保持器51に対する複数の環状導体36の配置の詳細については、後述する。
位置調整器56は、複数のブレード52間の位置関係を調整するための部材である。位置調整器56は、軸方向Lに所定厚さを有する円盤状に形成されている。この円盤状部分の外形は、円筒状に配置された複数のブレード52の包絡面(円筒状面53)に沿っている。位置調整器56は、その円盤状部分の外周部に、径方向R外側に向かって放射状に突出する複数の突出歯56aを有している。突出歯56aはコイル保持器51の挿入隙間54と同数形成されており、挿入隙間54にそれぞれ挿入されてその両側のブレード52に嵌合する。これにより、位置調整器56は、ブレード52間の周方向Cの距離変動を抑制して、それらの位置関係を調整可能である。位置調整器56は、軸方向Lに沿ってスライド可能に構成されている。
コイル押出器58は、コイル保持器51に保持されたコイル3(環状導体36)をステータコア2のスロット22側へ押し出すための部材である。コイル押出器58は、軸方向Lに所定厚さを有する円盤状に形成された本体部の外周部に、径方向R外側に向かって放射状に突出する押込歯58aを有している。押込歯58aは、コイル保持器51の挿入隙間54と同数形成されており、挿入隙間54にそれぞれ挿入される。コイル押出器58は、軸方向Lに沿ってスライド移動可能に配置されている。
図3に示すように、コイル押出器58は、コイル保持器51に保持されるコイル3(環状導体36)よりも軸第二方向L2側(下側)に配置される。また、コイル3(環状導体36)よりも軸第一方向L1側(上側)には、ステータコア2が配置される。この際、ステータコア2は、複数のティース23のそれぞれがブレード52に対して径方向Rに対向するように配置されて、スロット22と挿入隙間54とが径方向Rに連通する。また、ステータコア2は、当該ステータコア2からブレード52の先端部が軸第一方向L1側に突出するように配置される。
この状態で、コイル押出器58をコイル保持器51に対して軸第一方向L1側に移動させることで、コイル押出器58は、コイル保持器51に保持された複数の環状導体36を軸第一方向L1側に押し上げる。その際、各押込歯58aは、環状導体36のうちコイル保持器51の挿入隙間54に挿入された部分及びその周辺部分を、径方向R外側に押し出して対応するスロット22に挿入させる。
1−3.ステータ製造方法
上述したコイル挿入装置5を用いて行われる、本実施形態に係るステータ1の製造について、図4〜図11を参照して説明する。図4に示すように、本実施形態に係るステータ1は、準備工程S1、配置工程S2、挿入工程S3、及び成形工程S4を経て製造される。これらの各工程S1〜S4は、記載の順に実行される。以下、各工程について順に説明する。
上述したコイル挿入装置5を用いて行われる、本実施形態に係るステータ1の製造について、図4〜図11を参照して説明する。図4に示すように、本実施形態に係るステータ1は、準備工程S1、配置工程S2、挿入工程S3、及び成形工程S4を経て製造される。これらの各工程S1〜S4は、記載の順に実行される。以下、各工程について順に説明する。
準備工程S1は、コイル3を構成する複数の環状導体36を準備する工程である。本実施形態では、コイル挿入装置5とは別の巻線装置(図示せず)を用いて環状導体36を形成する。具体的には、図5に示すように、巻線装置と共に用いられる巻枠61に対して、導体線31を複数回周回させることにより、複数本の導体線31の束として構成される環状導体36を形成する。その際、それぞれの巻枠61において、導体線31を複数個所にてそれぞれ複数回周回させて、複数の環状導体36を形成する。このような環状導体36は、本例ではステータコア2のスロット22の個数の1/2倍(本例では24個)だけ形成される。準備された複数の環状導体36は、配置工程S2のために提供される。
配置工程S2は、コイル3を構成する複数の環状導体36をコイル保持器51に配置する工程である。図6〜図10に示すように、配置工程S2では、コイル保持器51に、複数の環状導体36を傾斜した状態で重なり合うように配置する。この配置工程S2は、本発明に係るコイル配置方法の手順に従って実行される。配置工程S2は、通常配置工程S2aと、この通常配置工程S2aの後に実行される特別配置工程S2bとを有する。ここで、通常配置工程S2aは、複数の環状導体36のうちの大勢を占める(本例では22個の)通常環状導体36Aのそれぞれをコイル保持器51に配置する工程である。特別配置工程S2bは、複数の環状導体36のうちの少数(本例では2個)の特定環状導体36Bのそれぞれをコイル保持器51に配置する工程である。本発明においては、通常配置工程S2aにおける通常環状導体36Aの配置態様(図8等を参照)と、特別配置工程S2bにおける特定環状導体36Bの配置態様(図10等を参照)とが、互いに異なる態様とされる。なお、図7〜図10は、コイル保持器51及び挿入隙間54に配置された環状導体36を径方向R内側から見た状態を示す模式図であり、周方向Cに展開して示している。
なお、通常環状導体36Aと特定環状導体36Bとは、コイル保持器51に配置される時期及び態様が異なるだけであり、“物”自体は基本的に同一である。通常環状導体36A及び特定環状導体36Bは、共通の構成として、コイル保持器51の異なる挿入隙間54に分かれて挿入される一対の挿入部分(第一部分36x及び第二部分36y)と、この一対の挿入部分をつなぐ連結部分36zとを有する。本実施形態では、1つの環状導体36に注目した場合に、その第二部分36yは、第一部分36xが挿入される挿入隙間54に対して周第二方向C2側に位置する別の挿入隙間54に挿入される。より具体的には、第二部分36yは、第一部分36xが挿入される挿入隙間54に対して、周第二方向C2側に予め定められた挿入ピッチPi(本例では挿入隙間54の配設ピッチの5倍)だけ離れた別の挿入隙間54に挿入される。
通常配置工程S2aでは、複数の通常環状導体36Aのそれぞれについて、第一部分36xをコイル保持器51の挿入隙間54の1つに挿入するとともに、第二部分36yをその挿入隙間54から周第二方向C2側に挿入ピッチPiだけ離れた別の挿入隙間54に挿入する。その際、通常環状導体36Aのそれぞれは、第二部分36yが第一部分36xよりも軸第一方向L1側(上側)に位置するように連結部分36zが傾斜した状態で、軸第一方向L1側から軸方向Lに沿って挿入される。また、周方向Cに隣接する2つの通常環状導体36Aのそれぞれの第一部分36xは、互いに予め定められた離間ピッチPa(本例では挿入隙間54の配設ピッチの2倍)だけ離れた別の挿入隙間54に挿入される。もちろん、それぞれの第二部分36yも互いに離間ピッチPaだけ離れた別の挿入隙間54に挿入される。このような挿入操作を、全ての通常環状導体36Aについて順次繰り返し実行する。
図7は、通常配置工程S2aにおける6回の挿入操作の実行後のコイル保持器51の状態を示している。本例では、最初にU相コイルを構成するU相用の通常環状導体36Aが上記の態様で挿入される。このとき、挿入後のU相用の通常環状導体36Aは周第一方向C1側の第一部分36xが軸第二方向L2側(下側)に位置し、周第二方向C2側の第二部分36yが軸第一方向L1側(上側)に位置するように傾斜した状態となっている。次に、V相コイルを構成するV相用の通常環状導体36Aが、既挿入のU相用の通常環状導体36Aが挿入された2つの挿入隙間54に対して、それぞれ周第一方向C1側に離間ピッチPaだけ離れた別の2つの挿入隙間54に挿入される。挿入後のV相用の通常環状導体36Aも、周第一方向C1側の第一部分36xが軸第二方向L2側に位置し、周第二方向C2側の第二部分36yが軸第一方向L1側に位置するように傾斜した状態となる。次に、W相コイルを構成するW相用の通常環状導体36Aが、既挿入のV相用の通常環状導体36Aが挿入された2つの挿入隙間54に対して、それぞれ周第一方向C1側に離間ピッチPaだけ離れた別の2つの挿入隙間54に挿入される。挿入後のW相用の通常環状導体36Aも、既挿入のU相用及びV相用の通常環状導体36Aと同様の態様で傾斜した状態となる。
その後も、U相用の通常環状導体36A、V相用の通常環状導体36A、及びW相用の通常環状導体36Aが、上記と同様の態様で順次繰り返して挿入される。つまり、各相用の通常環状導体36Aは、第二部分36yから挿入隙間54の配設ピッチの5倍の位置にその第一部分36xが配置されながら、周方向Cに隣接する他相の通常環状導体36に対して、挿入隙間54の配設ピッチの2倍だけ離れた位置に配置される。よって、ある相の通常環状導体36Aに注目すると、挿入される通常環状導体36Aの第二部分36y及び第一部分36xの位置は、その直前に挿入された同相用の通常環状導体36Aの対応する部分から、挿入隙間54の配設ピッチの6倍の位置となる。これにより、コイル保持器51の挿入隙間54には、各相用の通常環状導体36Aの所定部分が、周方向Cに沿って2つずつ繰り返し現れるように配置される。より具体的には、U相用の通常環状導体36Aの第一部分36x、他のU相用の通常環状導体36Aの第二部分36y、V相用の通常環状導体36Aの第一部分36x、他のV相用の通常環状導体36Aの第二部分36y、W相用の通常環状導体36Aの第一部分36x、及び他のW相用の通常環状導体36Aの第二部分36yが、周方向Cに沿って繰り返し現れるように配置される。
このように、通常配置工程S2aでは、複数の通常環状導体36Aが、周方向Cに沿って離間ピッチPaずつ周第一方向C1側にずれながら順次配置されていく。この配置順により規定される複数の通常環状導体36Aが順次配置されていく方向を、ここでは「順配置方向O」と定義する。本実施形態では、周方向Cに沿って周第一方向C1側に向かう方向が、順配置方向Oとなっている。
順配置方向Oにより規定される配置順に従って22回の挿入操作を実行した後のコイル保持器51の状態を、図8に示している。この図に示すように、通常環状導体36Aのそれぞれは、周第一方向C1側に位置する第一部分36xが同じ周方向C位置にある他の通常環状導体36Aに対して軸第二方向L2側(下側)に位置するように配置されている。また、通常環状導体36Aのそれぞれは、周第二方向C2側に位置する第二部分36yが同じ周方向C位置にある他の通常環状導体36Aに対して軸第一方向L1側(上側)に位置するように配置されている。また、通常環状導体36Aのそれぞれは、連結部分36zが、既に挿入された周第二方向C2側に隣接する他の通常環状導体36Aの第一部分36xの上側に位置するように配置されている。
ここで、最後に挿入されたU相用の通常環状導体36Aの第一部分36xは、最初に挿入されたU相用の通常環状導体36Aの第二部分36yが挿入された挿入隙間54に対して周第二方向C2側に隣接する挿入隙間54に挿入される。このため、仮に次の環状導体36を挿入しようとしても、最初に挿入されたU相用の通常環状導体36Aの第二部分36yとの干渉が生じ、そのようなさらなる挿入操作が成立しない。本例では、図8において二点鎖線で示された残り2つの環状導体36についての挿入操作が成立しない。
完全な形態の螺旋巻コイルの構造に対応するように複数の環状導体36をコイル保持器51に配置するには、最初に挿入されたU相用及びV相用の通常環状導体36Aのそれぞれの第二部分36yを、一旦、挿入隙間54から脱離させる必要がある。そしてその状態で、それらに潜り込ませるようにして、残り2つの環状導体36についての挿入操作を行う必要がある。このように干渉回避状態を形成して次の挿入操作を行うことが従来からの常識であったところ、本発明は、“一部の通常環状導体36Aの出し入れを回避することを優先し、完全な形態の螺旋巻コイルの形成を断念する”という逆転の発想に基づいてなされた。すなわち、通常配置工程S2aでは、順配置方向Oにより規定される配置順に従い、挿入操作が成立する限りにおいて通常環状導体36Aを順次挿入していき、次の挿入操作が成立しなくなった時点で通常配置工程S2aを終了するのである。そして、残余の環状導体36(他の通常環状導体36Aと同様の態様では挿入し得ない環状導体36)を、特定環状導体36Bとして、その後の特別配置工程S2bに供する。
特別配置工程S2bでは、複数の特定環状導体36Bのそれぞれについて、第一部分36xを通常環状導体36Aが未挿入の挿入隙間54の1つに挿入するとともに、第二部分36yをその挿入隙間54から周第二方向C2側に挿入ピッチPiだけ離れた別の挿入隙間54に挿入する。その際、特定環状導体36Bのそれぞれは、第二部分36yが第一部分36xよりも軸第二方向L2側(下側)に位置するように連結部分36zが傾斜した状態で、軸第一方向L1側から軸方向Lに沿って挿入される。つまり、特別配置工程S2bでは、通常配置工程S2aにおける通常環状導体36Aとは逆向きに傾斜する状態で、特定環状導体36Bが挿入される。また、周方向Cに隣接する2つの特定環状導体36Bのそれぞれの第一部分36x(及び第二部分36y)は、離間ピッチPaだけ離れた別の挿入隙間54に挿入される。このような挿入操作を、全ての特定環状導体36Bについて順次繰り返し実行する。本実施形態では、複数の特定環状導体36Bの全てを、順配置方向Oにより規定される配置順に従って配置する。
図9は、特別配置工程S2bにおける最初の挿入操作の実行後のコイル保持器51の状態を示している。本例では、通常配置工程S2aにおいてU相用の通常環状導体36Aが最後に挿入された2つの挿入隙間54に対して、それぞれ周第一方向C1側に離間ピッチPaだけ離れた別の2つの挿入隙間54に、V相用の特定環状導体36Bが挿入される。このとき、挿入後のV相用の特定環状導体36Bは、周第一方向C1側の第一部分36xが軸第一方向L1側(上側)に位置し、周第二方向C2側の第二部分36yが軸第二方向L2側(下側)に位置するように傾斜した状態となっている。次に、図10に示すように、W相用の特定環状導体36Bが、既挿入のV相用の特定環状導体36Bが挿入された2つの挿入隙間54に対して、それぞれ周第一方向C1側に離間ピッチPaだけ離れた別の2つの挿入隙間54に挿入される。挿入後のW相用の特定環状導体36Bも、既挿入のV相用の特定環状導体36Bと同様の態様で傾斜した状態となる。
図10に示すように、特別配置工程S2bの終了後には、特定環状導体36Bのそれぞれは、通常環状導体36Aに対して軸第一方向L1側(上側)に位置するように配置されている。特定環状導体36Bのそれぞれは、第一部分36xが、既に挿入済の通常環状導体36Aの第二部分36y及び連結部分36zよりも軸第一方向L1側に位置するように配置されている。また、特定環状導体36Bのそれぞれは、周第二方向C2側に隣接する他の特定環状導体36Bに対して軸第一方向L1側に位置するように配置されている。なお、2つの特定環状導体36Bの周方向Cの位置関係は、互いに対応する部分どうし(例えば第一部分36xどうし)の比較により定められるものとする。また、周第二方向C2側に隣接する他の特定環状導体36Bが存在しない(周第二方向C2側に隣接するのが通常環状導体36Aである)場合には、上記の他の特定環状導体36Bとの位置関係は適用されない。
また、特別配置工程S2bの終了後には、複数の挿入隙間54のそれぞれには、通常環状導体36Aの第一部分36x、通常環状導体36Aの第二部分36y、特定環状導体36Bの第一部分36x、及び特定環状導体36Bの第二部分36yのいずれか1つのみが配置されている。そして、周方向Cに隣接する同相用の2つの環状導体36の一方の第一部分36xと他方の第二部分36yとが周方向Cに隣接する2つの挿入隙間54のそれぞれに配置され、周方向Cに沿って、それが各相について順次繰り返されている。
挿入工程S3は、環状導体36の第一部分36x及び第二部分36yをスロット22に挿入する工程である。挿入工程S3では、コイル保持器51に複数の環状導体36が配置された状態で、コイル保持器51の軸第一方向L1側の端部(上端部)にステータコア2が同軸状に配置される。この状態で、図11に示すように、コイル押出器58を軸方向Lに沿って軸第一方向L1側(上側)に移動させることにより、第一部分36x及び第二部分36y並びにそれらの周辺部分を、スロット22に挿入する。このようにして、コイル挿入装置5によって複数の環状導体36をステータコア2のスロット22に挿入する。
成形工程S4は、第一部分36x及び第二部分36yがスロット22に挿入された状態の環状導体36の連結部分36zを成形する工程である。成形工程S4では、所定の成形治具(図示せず)を用いて連結部分36zを径方向R外側に押し出すように変形させる。
その後、コイル3が巻装された状態のステータコア2がコイル挿入装置5(コイル保持器51)から取り外され、結線を経て、本実施形態に係るステータ1が完成する。
このようなステータ1が有するコイル3のコイルエンド部32では、図2に示すように、通常渡り部34Aのそれぞれは、周第一方向C1側の端部において同じ周方向C位置にある他の通常渡り部34Aに対して径方向R内側に位置するように配置される。また、通常渡り部34Aのそれぞれは、周第二方向C2側の端部において同じ周方向C位置にある他の通常渡り部34Aに対して径方向R外側に位置するように配置される。さらに、特定渡り部34Bのそれぞれは、通常渡り部34Aに対して径方向R外側に位置するように、かつ、周第二方向C2側に隣接する他の特定渡り部34Bに対して径方向R外側に位置するように配置される。このようなコイル3は、完全な形態の螺旋巻コイルではないが、全体としては螺旋巻コイルに概ね類似する構造のコイル(部分螺旋巻コイル)となる。よって、コイル3を構成する導体線31の線長を短く抑えることができ、コイルエンド部32を小型化することができる。
また、本実施形態では、完全な形態の螺旋巻コイルではなく、その部分構造のみを有する部分螺旋巻コイルを形成することが選択され、特別配置工程S2bにおいて、特定環状導体36Bが通常環状導体36Aよりも軸第一方向L1側(上側)に配置される。このため、通常配置工程S2aの実行後に各通常環状導体36Aの配置状態を変更することなく、特定環状導体36Bをコイル保持器51に配置することができる。そして、挿入工程S3にて最終的にコイル挿入装置5によって複数の環状導体36をスロット22に挿入する以外には、コイル保持器51からの通常環状導体36Aの出し入れを行わない。よって、当該出し入れの際に通常環状導体36Aの外表面が傷つく(導体線31の表面の絶縁皮膜が損傷する)のを回避することができる。
また、通常配置工程S2aにおいて最初に配置される通常環状導体36Aと最後に配置される通常環状導体36Aとは、互いに周方向Cに離間ピッチPaの3倍だけ離れて配置される。また、最後に配置される通常環状導体36Aの第一部分36xは、最初に配置される通常環状導体36Aの第二部分36yよりも軸第二方向L2側(下側)に位置する(図8を参照)。そこで、そのような配置に応じて、本実施形態では、特別配置工程S2bにおいて、特定環状導体36Bのそれぞれは、周第二方向C2側の第二部分36yが周第一方向C1側の第一部分36xよりも軸第二方向L2側(下側)に位置する状態で挿入される。このような態様で特定環状導体36Bを配置することで、コイル保持器51に対する環状導体36の配置高さを、全体として低く抑えることができる。よって、コイル保持器51の軸方向L(上下方向)の長さを低減することができ、その剛性を高めることができる。コイル保持器51の剛性を高めることで、その変形に起因して環状導体36の表面が傷付くのを抑制することができる。従って、コイル3の絶縁性能を高く維持することができる。
2.第二の実施形態
本発明に係るコイル配置方法を含むステータ製造方法の第二の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、特別配置工程S2bにおいて挿入される特定環状導体36Bの配置順が、上記第一の実施形態における配置順とは異なっている。また、それに起因して、コイル3のコイルエンド部32における特定渡り部34Bの相互間の配置態様が、上記第一の実施形態における配置順とは異なっている。以下、主にこれらの点について説明する。なお、特に明記しない点に関しては、上記第一の実施形態と同様であると考えることができる。
本発明に係るコイル配置方法を含むステータ製造方法の第二の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、特別配置工程S2bにおいて挿入される特定環状導体36Bの配置順が、上記第一の実施形態における配置順とは異なっている。また、それに起因して、コイル3のコイルエンド部32における特定渡り部34Bの相互間の配置態様が、上記第一の実施形態における配置順とは異なっている。以下、主にこれらの点について説明する。なお、特に明記しない点に関しては、上記第一の実施形態と同様であると考えることができる。
本実施形態では、特別配置工程S2bにおいて、複数の特定環状導体36Bの全てを、順配置方向Oとは逆向きの逆配置方向D(図13を参照)により規定される配置順に従って配置する。本実施形態では、特別配置工程S2bでは、通常配置工程S2aにおける通常環状導体36Aとは逆向きの配置順で、特定環状導体36Bが挿入される。
図12は、特別配置工程S2bにおける最初の挿入操作の実行後のコイル保持器51の状態を示している。本例では、通常配置工程S2aにおいてU相用の通常環状導体36Aが最後に挿入された2つの挿入隙間54に対して、それぞれ周第一方向C1側に第二離間ピッチPbだけ離れた別の2つの挿入隙間54に、W相用の特定環状導体36Bが挿入される。第二離間ピッチPbは、離間ピッチPaよりも大きい値に予め設定されており、本例では離間ピッチPaの2倍(挿入隙間54の配設ピッチの4倍)とされている。次に、図13に示すように、V相用の特定環状導体36Bが、既挿入のW相用の特定環状導体36Bが挿入された2つの挿入隙間54に対して、それぞれ周第二方向C2側に離間ピッチPaだけ離れた別の2つの挿入隙間54に挿入される。
図13に示すように、特別配置工程S2bの終了後には、特定環状導体36Bのそれぞれは、通常環状導体36Aに対して軸第一方向L1側(上側)に位置するように配置されている。また、特定環状導体36Bのそれぞれは、周第一方向C1側に隣接する他の特定環状導体36Bに対して軸第一方向L1側に位置するように配置されている。特別配置工程S2bにおいてこのような順序で特定環状導体36Bを挿入することで、上記第一の実施形態と比較して、コイル保持器51に対する環状導体36の配置高さをさらに低く抑えることができる(図10及び図13を参照)。よって、コイル保持器51の剛性をさらに高めることができ、環状導体36の表面が傷付つくのをさらに有効に抑制することができる。その結果、コイル3の絶縁性能をより高く維持することができる。
挿入工程S3及び成形工程S4を経て製造されるステータ1のコイル3も、上記第一の実施形態と同様に、部分螺旋巻コイルとなる。このコイル3のコイルエンド部32では、図14に示すように、特定渡り部34Bのそれぞれは、通常渡り部34Aに対して径方向R外側に位置するように、かつ、周第一方向C1側に隣接する他の特定渡り部34Bに対して径方向R外側に位置するように配置される。なお、通常渡り部34Aの配置は、上記第一の実施形態と同様である。このような構成でも、上記第一の実施形態と同様に、コイル3を構成する導体線31の線長を短く抑えることができ、コイルエンド部32を小型化することができる。
なお、図2と図14とを比較して理解できるように、非螺旋構造Nを有する部分の大きさ(螺旋構造の乱れの程度)は、上記第一の実施形態の方がより小さい。一方、図10と図13とを比較して理解できるように、特別配置工程S2bの終了後における環状導体36の配置高さは、本実施形態の方がより低く抑えられる。この点に鑑み、コイルエンド部32の小型化をより優先させたい場合には上記第一の実施形態の製造方法を採用するのが好ましく、コイル3の高い絶縁性能の維持をより優先させたい場合には本実施形態の製造方法を採用するのが好ましい。このように、回転電機に求められる要求性能等に応じて、本発明の範囲内でステータ1の製造方法を適宜選択することができる。
3.その他の実施形態
最後に、本発明に係るコイル配置方法等の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
最後に、本発明に係るコイル配置方法等の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記の各実施形態では、挿入ピッチPiが挿入隙間54の配設ピッチの5倍に設定されるとともに、離間ピッチPaが挿入隙間54の配設ピッチの2倍に設定されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、挿入ピッチPiが挿入隙間54の配設ピッチの3倍に設定されるとともに、離間ピッチPaが挿入隙間54の配設ピッチの1倍に設定されても良い。この場合、上記の各実施形態とは異なり、ステータコア2に、各相用のスロット22が、周方向Cに沿って1つずつ繰り返し現れることになる。また、ステータコア2に、各相用のスロット22が周方向Cに沿って3つ(或いはそれ以上の数)ずつ繰り返し現れるように、挿入ピッチPi及び離間ピッチPaがそれぞれ設定されても良い。
(2)上記の各実施形態では、配置工程S2において各挿入隙間54に、通常環状導体36Aの第一部分36x、通常環状導体36Aの第二部分36y、特定環状導体36Bの第一部分36x、及び特定環状導体36Bの第二部分36yのいずれか1つのみを配置し、1セット巻のコイル3を備えたステータ1を製造する例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば2セット巻のコイル3を備えたステータ1の製造に対しても、本発明を適用することが可能である。この場合、配置工程S2において、各挿入隙間54には、通常環状導体36Aの第一部分36x、通常環状導体36Aの第二部分36y、特定環状導体36Bの第一部分36x、及び特定環状導体36Bの第二部分36yのいずれか2つのみを配置する。なお、セット数が異なれば、それに応じて特定環状導体36Bの個数も変更される。
(3)上記の各実施形態では、インナーロータ型の回転電機用のステータ1の製造を例として説明した。しかし、本発明の適用対象はこれに限定されない。すなわち、アウターロータ型の回転電機用のステータ1の製造に対しても、本発明を適用することが可能である。
(4)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
本発明は、回転電機用ステータの製造工程で実行されるコイル配置方法に利用することができる。
1 :ステータ
2 :ステータコア
3 :コイル
5 :コイル挿入装置
22 :スロット
32 :コイルエンド部
33 :コイル辺部
34 :渡り部
34A :通常渡り部
34B :特定渡り部
36 :環状導体
36A :通常環状導体
36B :特定環状導体
36x :第一部分
36y :第二部分
36z :連結部分
51 :コイル保持器
52 :ブレード
53 :円筒状面
54 :挿入隙間
S2a :通常配置工程
S2b :特別配置工程
Pi :挿入ピッチ
L :軸方向
L1 :軸第一方向
L2 :軸第二方向
R :径方向
C :周方向
C1 :周第一方向
C2 :周第二方向
O :順配置方向
D :逆配置方向
2 :ステータコア
3 :コイル
5 :コイル挿入装置
22 :スロット
32 :コイルエンド部
33 :コイル辺部
34 :渡り部
34A :通常渡り部
34B :特定渡り部
36 :環状導体
36A :通常環状導体
36B :特定環状導体
36x :第一部分
36y :第二部分
36z :連結部分
51 :コイル保持器
52 :ブレード
53 :円筒状面
54 :挿入隙間
S2a :通常配置工程
S2b :特別配置工程
Pi :挿入ピッチ
L :軸方向
L1 :軸第一方向
L2 :軸第二方向
R :径方向
C :周方向
C1 :周第一方向
C2 :周第二方向
O :順配置方向
D :逆配置方向
Claims (5)
- コイル挿入装置を用いて複数相のコイルをステータコアに巻装するため、上下方向を軸方向とする円筒状面の母線方向に沿ってそれぞれ配置された複数のブレードを有するコイル保持器に、前記コイルを構成する複数の環状導体を傾斜した状態で重なり合うように配置するコイル配置方法であって、
複数の前記環状導体のうち、複数の特定環状導体以外の前記環状導体である通常環状導体のそれぞれについて、第一部分を前記ブレード間に形成される挿入隙間の1つに挿入するとともに第二部分をその挿入隙間から予め定められた挿入ピッチだけ離れた別の挿入隙間に挿入し、かつ、第二部分を第一部分よりも上側に配置して第一部分と第二部分とをつなぐ連結部分が既挿入の隣接する通常環状導体の第一部分の上側に位置するように順次配置する通常配置工程と、
前記通常配置工程の後、前記特定環状導体のそれぞれについて、第一部分を前記通常環状導体が未挿入の挿入隙間の1つに挿入するとともに第二部分をその挿入隙間から前記挿入ピッチだけ離れた別の挿入隙間に挿入し、かつ、第二部分が第一部分よりも下側に位置する状態で、その特定環状導体の第一部分が既挿入の前記通常環状導体の第二部分及び連結部分の上側に位置するように配置する特別配置工程と、
を有するコイル配置方法。 - 複数の前記挿入隙間のそれぞれには、前記通常環状導体の第一部分、前記通常環状導体の第二部分、前記特定環状導体の第一部分、及び前記特定環状導体の第二部分のいずれか1つのみが配置され、
前記通常配置工程における複数の前記通常環状導体の配置順により規定される、前記円筒状面の周方向に沿って前記通常環状導体が順次配置されていく方向を順配置方向と定義して、
前記特別配置工程において、複数の前記特定環状導体の全てを、前記順配置方向とは逆向きの逆配置方向により規定される配置順に従って配置する請求項1に記載のコイル配置方法。 - 前記複数相のコイルは三相のコイルであり、
前記挿入ピッチが前記挿入隙間の配設ピッチの5倍に設定され、隣り合う異相の前記通常環状導体どうしの離間ピッチが前記挿入隙間の配設ピッチの2倍に設定されている請求項1又は2に記載のコイル配置方法。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のコイル配置方法によって前記コイル保持器に複数の前記環状導体を配置した後、前記コイル保持器の軸方向の一端部に前記ステータコアを同軸状に配置して、前記コイル挿入装置によって複数の前記環状導体を前記ステータコアのスロットに挿入して回転電機用のステータを製造するステータ製造方法。
- 軸方向に延びるスロットが周方向に複数分散配置されている円筒状のステータコアと、前記スロット内に配置されて前記ステータコアに巻装される複数相のコイルと、を備えた回転電機用ステータであって、
前記コイルにおける前記ステータコアから軸方向に突出するコイルエンド部が、異なる前記スロット間をつないで周方向に延びる複数の渡り部を備え、
複数の前記渡り部のうち、複数の特定渡り部以外の前記渡り部である通常渡り部のそれぞれは、周方向一方側である周第一方向側の端部において同じ周方向位置にある他の通常渡り部に対して径方向内側に位置するとともに周方向他方側である周第二方向側の端部において同じ周方向位置にある他の通常渡り部に対して径方向外側に位置するように配置され、
前記特定渡り部のそれぞれは、同じ周方向位置にある通常渡り部に対して径方向外側に位置するように配置されている回転電機用ステータ。
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JP2013064873A JP2014192971A (ja) | 2013-03-26 | 2013-03-26 | コイル配置方法、ステータ製造方法、及び回転電機用ステータ |
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