JP2014501485A - 特に電気機械の棒巻線のための棒導体の両端部の捩り方法および治具 - Google Patents

Abstract

電気機械の固定子または回転子の棒巻線のための棒導体（１、１’）の自由端部（２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’）を捩るための捩り方法（１００）および捩り治具（１０）であって、捩り治具（１０）は、隣接するポケット（１１Ａ’）の円弧部（Ｒ１）が設けられた主構造体（１１Ａ）と、追加ポケット（１１Ｂ’）を有し、主構造体（１１Ａ）に対して軸方向に移動可能に装着された二次構造体（１１Ｂ）と、を含む少なくとも１つのポケット部材（１１）を備える。棒導体の全てではなく一部の自由端部（２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’）が隣接ポケット（１１Ａ’）に配置される。次に、主構造体は、自由端部（２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’）を部分的に捻るために回転される。次に、棒導体の残りの自由端部（２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’）がその中のポケット（１１Ｂ’）内に挿入されるように、二次構造体（１１Ｂ）は軸方向に移動される。その後、主構造体（１１Ａ）と二次構造体（１１Ｂ）の両方は、全ての自由端部（２Ａ、２Ａ’）をさらに捻るために同時に回転する。

Description

本発明は、特に電気機械の固定子または回転子の巻線のための棒導体の自由端部の捩り方法および治具に関する。

例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）で用いる、固定子または回転子の巻線が複数の棒導体から構成されている発電機または電動機のような電気機械の固定子または回転子を提供することが知られている。いわゆる棒巻線を提供するために、この棒導体は屈曲され、相互に様々に接続される。

既知の技術には、具体的には、矩形断面を有する棒導体からなる棒巻線が含まれる。ここでは、「矩形」の用語は「扁平」な断面だけでなく、正方形の断面も意味するが、一般的には、断面の２辺が他の２辺よりも小さい矩形断面を意味する。

いわゆる棒導体は、通常、線状の棒導体から始めて、「Ｕ」または「Ｐ」状曲げによって予備成形される。特許文献１は、予備成形棒導体（該文献では「ヘアピン状導体」と呼ばれる）のための例示的な方法を説明する。「Ｕ」または「Ｐ」状に予備成形された導体は、しばしば当該技術分野において、「基礎予備成形導体」と呼ばれるが、典型的には、２つの異なる長さの隣接する脚部を備え、各々が自由端部と対向端部を備え、他の脚部に接続部によって接続される。

例えば、固定子を提供するために、「Ｕ」または「Ｐ」状予備成形導体に２つの異なるタイプの捩りを実行することが知られている。

「挿入側捻り」とも呼ばれる第１のタイプの捻りでは、基本的な予備成形がされた導体は、放射状に整列された対応するポケットに適切に挿入され、挿入後にこのような導体を変形させるのに適した捩り装置に提供される。捩り装置は、実質的に、同じ導体の両脚部が、捩り装置から後者を抜き出した後、半径方向に所定ピッチで相互にオフセットされている固定子鉄心のスロットに順次挿入できるようにするために、「Ｕ」または「Ｐ」の形状の脚部の「個別押出」のために使用される。

特許文献２は、捩り装置のポケットにそれらを挿入後、予備成形された棒導体を等ピッチで捻るための典型的な「挿入側」捻り方法を説明している。

第１のタイプの捻りが施された後、棒導体は、同じ第１の側面（いわゆる「挿入側」）を介して固定子鉄心のスロットに挿入され、各自由端部が第１の側面に対向する第２の側面（いわゆる「溶接側」または「接続側」）から突出した状態となる。

次に、溶接側から突出する自由端部は、適切な捻り治具に設けられたポケット内に挿入された後、「溶接側捻り」とも呼ばれる、第２のタイプの捩りを受ける。捩り治具の目的は、そのような端部を適切に成形し、巻線を完成するために導体間の適切な電気的接続を提供できるようにするために、導体の自由端部を曲げる（「捩る」）ことである。

導体の自由端部の正確な曲げは、導体間の接続部の成形を容易にすることに留意されたい。しかしながら、様々な理由のために、必要に応じて正確かつ適切に導体の自由端部を曲げることは難しいことがある。例えば、これらの端部の大多数の溶接側の突出は比較的小さいので、導体端部に接近し、固定子鉄心の軸線に関して円周方向および軸方向の両方へ確実かつ正確に曲げるために必要な操作を行うことは難しい。また、一例として、これらが、屈曲後にこれらを初めの構成に部分的に戻そうとする固有の弾力性を備えているという事によって、導体の正確な成形は複雑になる。

特許文献３は、上記タイプを典型的な溶接側捻り方法を説明する。この特許出願に記載された方法は、棒導体の自由端部の一様でない捻りを一度に実現できるようにする。そのような捻りを提供するために、この特許出願には、ポケット部材のポケットを画定するためのロストモーション部材が設けられたポケット部材を有する捩り治具が記載されている。具体的には、ロストモーション部材は、ポケット部材の主構造体に対して円周方向に移動可能に取り付けられている。

上記公知技術に関して、電気機械の棒巻線のための棒導体の自由端部を捻るために、別の捩り方法を提供することが必要であると感じられる。

米国特許第７，４８０，９４７号明細書 米国特許出願公開第２００９／０１７８２７０号明細書 米国特許出願公開第２００９／０３０２７０５号明細書

本明細書の一般的な目的は、上述の必要性を満足することができる捩り方法を提供することである。

これと他の目的は、請求項１においてより一般的な形で、およびその従属請求項において同一のいくつかの特定の実施形態で記載の捩り方法により達成される。

本発明のさらなる目的は、請求項６においてより一般的な形で、およびその従属請求項において同一のいくつかの特定の実施形態で記載の捩り治具を提供することである。

本発明は、その実施形態の以下の詳細な説明から理解されるであろう。その実施形態は、例示であるので添付図に関して限定するものではない。

特に、電気機械の巻線のために、棒導体の自由端部を捻るための捩り治具の現在の好ましい実施形態の斜視図であり、ここでは捻り治具は、第１の動作形態で示されている。 図１の治具の斜視図を示し、治具は、第２の動作形態で示されている。 第１の動作形態での図１の治具を上から見た平面図を示す。 第２の動作形態での図１の治具を上から見た平面図を示す。 図１の治具の４つの構成要素の４つの斜視図を示す。 図１の治具の４つの他の構成要素の４つの斜視図を示す。 図７（ａ）〜７（ｃ）は、３つの異なる構成での棒導体の３つの斜視図をそれぞれ示す。 図８（ａ）〜８（ｃ）は、一相端子として使用するのに適した追加棒導体の３つの斜視図を示し、３つの異なる構成で示されている。 斜視図を示し、ここでは、第１の動作形態での図１の治具と、各スロットに挿入された複数の棒導体を有する電気機械の固定子または回転子の鉄心とが示されており、ここでは、鉄心および治具は、第３の動作形態でその全体が示されている。 図９の鉄心および治具の別の図を示し、第３の動作形態での斜視図で示され、ここでは捩り治具のいくつかの構成要素が除かれている。 図９の鉄心および治具の斜視図を示し、概して第４の動作形態で示されている。 第４の動作形態での図９の鉄心および治具の別の断面図と斜視図を示す。 図１２の拡大詳細図を示す。 図９の鉄心および治具の他の斜視図を示し、ここで示された鉄心と治具は、第４の動作形態である。 図１の捩り治具を含む捩り装置の一実施形態の正面平面図を示す。 捩り方法のフローチャートを示す。

添付の図面には、同一または類似の要素が同一の参照符号によって示されている。

本明細書において、「扁平」または「四角」なる用語、または棒導体の断面を記述するために使用される同等の用語は、一般的な意味で使用されており、このような棒導体は実質的に平坦な面を接続する有意に丸みを帯びた端部を有するという事実を排除するものとして解釈されるべきではない。「扁平導体」なる用語は、導体が２つの対向面を有し、その相互距離が残りの対向面間の距離よりも大きいことを意味するものとみなすべきである。本明細書において、「矩形導体」なる用語は、正方形導体は、４つの辺が同じ大きさを有する矩形導体の特別な場合であるので、平坦な矩形導体の一般化したものとみなすことができる。

本明細書において、ポケットは、この部材と部材のキャビティとによって完全に囲まれた、部材の凹部またはくぼみとして画定されてもよく、ここではキャビティの開放側は、隣接する部材の壁面によって効果的に閉鎖されるようになっている。

本明細書のために、棒導体の端部に関して使用される用語「捻り」は、一般的な意味で、導体間の適切な電気的接続を提供するための部分などの曲げまたは成形と見なすべきである。

本明細書のために、「半径方向」または「周方向」なる用語、または所定の方向または軸に関して定義された他の類似する用語は、そのような方向または軸に対して垂直な平面上にあり、そのような方向や軸に中心が置かれた円周が参照されなければならない。また、本明細書のために、方向または軸に関して定義されている「角度をなして離間」なる用語（または他の同様な表現）は、前記方向または軸に対して垂直な平面内にあり、その中心が前記方向または軸にある円周の２つの半径間の角度を指す。

まず、図７（ａ）および図８（ａ）を参照すると、電気機械の固定子または回転子の巻線のための棒導体１、１’の２つの実施形態がそれぞれ示されている。この実施例では、導体１、１’は、一対の対向面を有し、その相互間距離が他の２つの対向面間の距離よりも大きいので、扁平な矩形状の銅製導体である。

図７（ａ）に示すように、導体１は、第１の予備成形「Ｐ」状導体であって、接続部４によって接続された、自由端部２Ａ、３Ａをそれぞれ有する２つの脚部２、３を備える。また、接続部４は、関連技術分野において「頭頂部」としばしば呼ばれる。図７（ａ）に記載されているように、脚部２Ａは、脚部３Ａよりも若干長い。

図８（ａ）に示された導体１’は、第２の棒導体であって、特に、一相端子として使用するのに適した導体であり、他よりも大幅に長い脚部を有するという事実を除いて、導体１と実質的に同一の形状を有する。具体的には、導体１’は、自由端部２Ａ’、３Ａ’をそれぞれ有する、接続部４によって接続された２つの脚部２’、３’を備える。

次に図１、図１０を参照すると、一般的に電気機械の棒巻線のための棒導体の自由端部を捻るための捩り治具の現在の好ましい実施形態を示す。例えば、治具１０は、複数の棒導体１、１’の自由端部２Ａ、３Ａおよび／または自由端部２Ａ’、３Ａ’を捻るのに適している。

捩り治具１０は、捩り軸Ｚ−Ｚの周りに延在する少なくとも１つのポケット部材１１を備える。好ましくはリング状のポケット部材１１は、主構造体１１Ａと、主構造体１１Ａに対して移動可能に支持された少なくとも１つの二次構造体１１Ｂとを備える。

図５に示された現在の好ましい実施形態によれば、主構造体１１Ａは、この実施例では実質的に円筒形である環状形状を有する。

図６には、現在の好ましい実施形態による複数の二次構造体１１Ｂ、具体的には５つの二次構造体１１Ｂが示されている。特に、図６の二次構造体１１Ｂは、ポケット部材１１を提供するために、図５の主構造体１１Ａに結合されてもよい。図６の実施形態では、二次構造体１１Ｂは、二次構造体１１Ｂの端部を固く結合するための湾曲支持ベース１１Ｃによって互いに固定されている。しかしながら、別の実施形態によれば、二次構造体１１Ｂは、互いに離間されてもよい。換言すれば、二次構造体１１Ｂはまた、独立して作動させることができる完全に別個の構造であってもよい。

図３または図４を参照すると、ポケット部材１１は、その中心軸線が捩り軸Ｚ−Ｚ上にある環状ポケット群Ｓ１が設けられていることに留意されたい。ポケット群Ｓ１は、それぞれ主構造体１１Ａおよび二次構造体１１Ｂによって画定された、全体的にポケット群Ｓ１を形成するようなものである複数のポケット１１Ａ’、１１Ｂ’を備える。この実施例でのポケット群Ｓ１は、ポケット７２を備える。図３および図４には、捩り軸Ｚ−Ｚは、描画面に垂直な模式的断面で表されていることに留意されたい。

ポケット１１Ａ’、１１Ｂ’は、棒導体の各自由端部、例えば導体１、１’の端部２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’の一つが通過可能である挿入口１１Ａ’’、１１Ｂ’’、または入口開口１１Ａ’’、１１Ｂ’’が、各ポケット内に挿入されるようにするために設けられている。述べたように、この実施例での挿入口１１Ａ’’、１１Ｂ’’は、実質的に矩形形状を有し、それぞれ、主構造体１１Ａと二次構造体１１Ｂの好ましくは平坦な端面上に配置される。このような端面は、捻り軸に対して特に水平または実質的に垂直である。

主構造体１１Ａは、ポケット群Ｓ１の隣接する複数のポケット１１Ａ’で構成された少なくとも一つのポケット円弧部Ｒ１を画定するようなものである。図５に示すように、この実施例では、主構造体１１Ａは、複数のポケット円弧部Ｒ１が設けられている。より具体的には、主構造体１１Ａは、捩り円弧部Ｚ−Ｚに関して角度をなして離間された３つのポケット円弧部Ｒ１から構成され、それぞれ異なる数のポケット１１Ａ’を備える。図５に示すように、３つの円弧部Ｒ１の近傍において、この実施例では、主構造体１１Ａは、互いに角度をなして離間しており、特に他のポケット１１Ａ’よりも長く軸方向（Ｚ−Ｚ軸）に延在する２つの追加ポケット１１Ａ’を画定するようなものである。

図３または図４に戻って、各円弧部Ｒ１のポケット１１Ａ’が角度をなして均一に分布していることに留意されたい。換言すれば、図３または図４に示すように、２つの隣接するポケット１１Ａ’の中心は、捩り軸Ｚ−Ｚに関して同じ所定の角度Ａ１だけ互いに角度をなして離間している。この実施例で、角度Ａ１は、具体的には、５°に等しい。

さらに図３または図４を参照すると、各二次構造体１１Ｂは、ポケット群Ｓ１の少なくとも１つのポケット１１Ｂ’を画定するようなものであることに留意されたい。換言すれば、各二次構造体１１Ｂは、主構造体１１Ａによって画定されるポケット１１Ａ’に加えて、ポケット群Ｓ１の少なくとも１つの追加ポケット１１Ｂ’を画定する。

例示的な実施形態では、二次構造体１１Ｂは、隣接する複数のポケット１１Ｂ’を含む各ポケット円弧部Ｒ２を画定するようなものである。具体的には、また、円弧部Ｒ２のポケットは、２つの隣接するポケット１１Ｂ’の中心が捩り軸Ｚ−Ｚに関して同じ所定の角度Ａ２で互いに角度をなして離間されるように、角度をなして均一に分布している。この実施例では、角度Ａ２は、角度Ａ１、すなわち５°に等しい。

しかしながら、各二次構造体１１Ｂのポケット１１Ｂ’は、全て円周方向にポケット１１Ａに対して所定量だけ一方向にオフセットされていることに留意されたい。すなわち、例えば図３に示すように、隣接するポケット１１Ａ’とポケット１１Ｂ’の中心は、前記角度Ａ１、Ａ２と等しくない角度で捻り軸に関して角度をなして離間されている。

二次構造体１１Ｂは、軸方向に摺動自在に取り付けられている、すなわち、それらは、主構造体１１Ａに対して捩り軸Ｚ−Ｚの方向に摺動できる。より具体的には、二次構造体１１Ｂは、主構造体１１Ａに対して捩り軸Ｚ−Ｚの方向にだけ並進するように構成されている。換言すれば、二次構造体１１Ｂは、捩り軸Ｚ−Ｚの周りで主構造体１１Ａと回転して一体となっている。再度換言すれば、各二次構造体１１Ｂは、実質的に主構造体１１Ａに対して１自由度を備えている。この実施例では、前記軸摺動を可能にするために、二次構造体１１Ｂは、精密カップリングにより主構造体１１Ａに連結されている。図５を参照すると、このような精密カップリングを提供するために、ポケット部材１１は、好ましくは、複数の摺動案内部１２（この実施例では、５つの摺動案内部１２）を備え、各案内部は、一対の周方向に対向する案内壁部１２’、１２’’で画定されている。特に、各二次構造体１１Ｂは、各案内部１２で摺動可能である。

図１および図２を参照すると、各二次構造体１１Ｂは、軸方向後方動作位置（図１）と、該軸方向後方位置に対する軸方向前方動作位置（図２）に着くようなものであることに留意されたい。

図１に示すように、軸方向後方位置（Ｚ−Ｚ軸）で、各二次構造体１１Ｂは、ポケット部材１１の凹部１３またはキャビティ１３を画定するようなものである。具体的には、このような位置において、二次構造体１１Ｂの挿入口１１Ｂ’’は、主構造体のポケット円弧部Ｒ１の挿入口１１Ａ’’の第１の軸方向距離（Ｚ−Ｚ軸）に配置されている。

図２を参照すると、軸方向（Ｚ−Ｚ軸）前方位置において、ポケット１１Ｂの挿入口１１Ｂ’’は、主構造体１１Ａの円弧部Ｒ１の挿入口１１Ａ’’から第２の軸方向距離に位置している。このような第２の軸方向距離は、第１の軸方向距離よりも短いことが好ましい。現在の好ましい例示的な実施形態において、二次構造体１１Ｂが軸方向前方位置に着くとき、特に、挿入口１１Ｂ’’は、挿入口１１Ａ’’と同一平面（図２）である。別の実施形態によれば、二次構造体１１Ｂの軸方向前方位置において、挿入口１１Ｂ’’は、前記挿入口と完全に同一平面である代わりに、挿入口１１Ａ’’と実質的に同一面であってもよい。この場合、挿入口１１Ｂ’’は、好ましく挿入口１１Ａ’’に対して軸方向後方位置に配置されており、ここでは後者の挿入口からの距離は、数ｍｍ、例えば１ｍｍ〜３ｍｍに等しいことが好ましい。

図１、図５および図６を参照すると、現在の好ましい実施形態によれば、捩り治具１０は、少なくとも一対のポケット部材を備えることに留意されたい。特に、この実施例では、治具１０は、互いに同軸である二対のポケット部材１１、１４および１５、１６を備える。この実施例では、図５および図６から分かるように、部材１４、１５および１６は、部材１１に対していくつかの構造的な違いを示す。しかしながら、このような部材は、部材１１に相当する特性と実質的に類似した機能を有する。換言すれば、部材１４、１５、１６はそれぞれ、一例として（図１、図６および図６）、
環状ポケット群Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と、
挿入口１４Ａ’’、１５Ａ’’、１６Ａ’’が設けられた複数のポケット１４Ａ’、１５Ａ’、１６Ａ’などを含む少なくとも１つのポケット円弧部を備える主構造体１４Ａ、１５Ａ、１６Ａと、
主構造体１４Ａ、１５Ａ、１６Ａに対して軸方向（Ｚ-Ｚ軸）に摺動可能に搭載された少なくとも１つの二次構造体１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂ、１６Ｂであって、挿入口１４Ｂ’’、１５Ｂ’’、１６Ｂ’’を有する少なくとも一つのポケット１４Ｂ’、１５Ｂ’、１６Ｂ’を備える前記二次構造体１４Ｂ、１５Ｂと、を備える。

図１１を参照すると、治具１０と固定子または回転子の鉄心２０が示されている。例えば、鉄心２０は、例えば電気自動車またはハイブリッド自動車のための、例えば電動機などの電気機械の固定子または回転子の鉄心である。

それ自体公知のように、鉄心２０は、挿入面２２および溶接面２３とそれぞれ呼ばれる二つの対向面２２、２３の間で、（図９〜１２において捩り軸Ｚ−Ｚに対応する）固定子軸に沿って軸方向に延在する積層管状本体を備える。鉄心２２の本体は、本体の厚みの内側に軸方向（すなわち固定子鉄心の軸方向）に延び、複数の棒導体によって通過可能である複数のスロット２４を備える。この実施例では、具体的には、鉄心２０は、７２個のスロット２４を備える。より具体的には、スロット２４は、２つの隣接するスロット２４の中心が捩り軸に関して前記角度Ａ１、すなわち５°に等しい角度で角度をなして離間するように、角度的に均一に分配されている。

実施形態によれば、鉄心２０のスロット２４は、棒導体の２つの頭頂部２５、３５、具体的には、半径方向内側の頭頂部２５と半径方向外側の頭頂部３５が装着されている。この実施例では、頭頂部２５は、複数の導体１（図７（ａ）〜図７（ｃ））のみを有するに対して、頭頂部３５は、複数の導体１と複数の相端子１’（図８（ａ）〜図８（ｃ））の両方を有する。

図９および図１０を参照すると、そこで、鉄心２０の一部が示されており、各自由端部２Ａ、３Ａおよび２Ａ’、３Ａ’が溶接面２３から突出している状態に、導体１、１’がスロット２４に挿入されることに留意されたい。また、図９〜１３において、鉄心２０に挿入された導線１、１’は、図７Ｂおよび図８Ｂの各形状を有することに留意されたい。換言すれば、例えば、「頭部」４、４’の捩り動作の後（このような捩りは当業者に知られているので、詳細な説明を行わない）、このような導体は、各脚部２、３および２’、３’が所定量分離される。図９〜図１３の自由端部２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’は、真っ直ぐな端部である、すなわち曲がっていないことに留意されるべきである。

図１２を参照すると、そこで、鉄心２０と治具１０は、斜視部で表されており、４つの同心円の脚部群を形成するように、棒導体の脚部が鉄心２０の内部に配置されており、そのため、４つの同心円の自由端部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の群が溶接面２３から突出していることに留意すべきである。具体的には、端部群Ｔ１の他端部２Ａに対して有意な突起を形成する端部群Ｔ１の相端子１’の自由端部２Ａを除いて、各端部群Ｔ１〜Ｔ４の自由端部は、好ましくは互いに同一平面、または実質的に同一平面である。

また、図１２に示すように、端部群Ｔ１〜Ｔ４の端部は、捩り軸Ｚ−Ｚに関して半径方向に相互に整列される。

上述のような捩り治具の典型的な動作を以下に説明する。

図９において、治具１０と鉄心２０は、ポケット部材１１、１４、１５、１６の中に棒導体１、１’が挿入された形態で表現されている。図９において、治具１０は、特に、図１の構成に対応する最初の構成を取る。言い換えれば、ポケット部材１１、１４、１５、１６の二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂおよび１６Ｂは、前記軸方向後方動作位置（図中の下向き後方位置）の上に着く。

最初に、鉄心２０は、治具１０から軸方向に所定距離（Ｚ−Ｚ軸）の所で支持され、端部群Ｔ１〜Ｔ４は、ポケット群Ｓ１〜Ｓ４に向けられている。端部群Ｔ１〜Ｔ４は、各ポケット群Ｓ１〜Ｓ４に関連付けられていることに留意されたい。

次に、鉄心２０および治具１０は、端部群Ｔ１〜Ｔ４の端部２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’の一部を主構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂのポケットに挿入するために、軸方向（Ｚ−Ｚ軸）に結合される。このようにして、図１１および図１２の構成が得られる。

このような構成では、主構造体１１Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａのすべてのポケット１１Ａ’、１４Ａ’、１５Ａ’、１６Ａ’は、内部に端部群Ｔ１〜Ｔ４の各自由端部を受け入れることに留意すべきである。また、この構成により、二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂが前記後方位置にあるので、主構造体１１Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａのポケットに挿入されていない端部群Ｔ１〜Ｔ４の端部は、ポケット１１Ｂ’、１４Ｂ’、１５Ｂ’、１６Ｂ’の外で二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂの挿入口１１Ｂ’’、１４Ｂ’’、１５Ｂ’’、１６Ｂ’’から軸方向（Ｚ−Ｚ軸）に離間して配置されていることを留意すべきである。

また、図１１または図１２の構成では、主構造体１１Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａのポケットに挿入されていない端部群Ｔ１〜Ｔ４の自由端部は、二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂの対応するポケットに対して、互いに軸方向（Ｚ−Ｚ軸）に、捩り軸に関して所定角度でオフセットされていることに留意すべきである。一例として、図１３には、端部群Ｔ１〜Ｔ４の端部と二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂのポケットとの間のこのオフセットが示されている。ここでは、二次構造体の一つ１６Ｂの対応するポケット１６Ｂ’に対して軸方向にオフセットされた端部群Ｔ４の一部の端部が示されている。

この実施例では、主構造体１１Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａのポケットの中に挿入されていない端部群Ｔ１〜Ｔ４の各端部は、（２つの隣接するスロット２４の間の角度にも等しい）角度Ａ１またはＡ２の半分の角度で、すなわち、この実施例では、２．５°の角度で、対応するポケットに対して（すなわち、二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂのポケットに対して、そこに前記端部が挿入される）軸方向にオフセットされる。いずれにせよ、大まかに言えば、捩り中に導体の自由端部間での干渉を回避するためには、上述のオフセットが２つの隣接するポケット１１Ｂ’間の角度Ａ２よりも小さい角度に対応することが重要であると指摘するのは妥当である。

図１１の構成で開始して、ポケット部材１１、１４、１５および１６は、具体的には、治具１０を鉄心２０に近づけることによって、主構造体１１Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａのポケットに挿入された端部群Ｔ１〜Ｔ４の端部だけの第１の捻りを行うために、捩り軸Ｚ−Ｚの周りに回転して作動されると同時に軸方向に平行移動される。具体的には、端部群Ｔ１〜Ｔ４の端部を反対方向に捻るために、ポケット部材は、隣接するポケット部材に対して各々反対方向に回転する。

言い換えれば、第１の捻りを行うためには、治具１０と鉄心２０は、好ましくは連続的な方法で、捩り軸Ｚ−Ｚに関して相対的な回転・並進運動の対象となっている。この点では、原理的には、回転・並進相対運動は、様々な方法によって実現できることに留意されたい。例えば、一つのポケット部材、例えば部材１１のみを有する捻り治具を用いて、端部群Ｔ１〜Ｔ４の一つのみを捻ると仮定すれば、この構成は、ポケット部材が依然として保持され、鉄心２０が回転して移動されるようにしてもよい。一方、ポケット部材を回転させてもよく、そこでは鉄心２０が同時にそのような部材に向かって平行移動される。しかしながら、代替方法は、相対的な回転・並進運動を実現するための上述のものに関して、概して不利である。

この実施例では、第１の捻りの終了時に、ポケット部材１１、１４、１５および１６は各々、２．５°に等しい捩り軸に関する回転を経て進んだ。したがって、第１の捻りの終了時に、対応するポケットに対して最初に軸方向にオフセットした端部群Ｔ１〜Ｔ４の自由端部は、二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂのポケットと対応して軸方向に整列している。

そのような端部は、第１の捻りの間ずっと、二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂの外側にあるということも注意すべきである。

また、第１の捻りの終了時に、このような端部は、まだ真っ直ぐな端部であるのに対して、主構造体１１Ａ、１４Ａ、１５Ａおよび１６Ａのポケットに挿入される端部は、屈曲された端部である。

この実施例では、二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂのポケットに端部群Ｔ１〜Ｔ４の残りの端部を挿入するために、第１の捻りの終了時に、二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂは、軸方向後方位置から主構造体１１Ａ、１４Ａ、１５Ａおよび１６Ａに対して、軸方向に同時に平行移動される。言い換えれば、端部群Ｔ１〜Ｔ４の残りの自由端部が二次構造体のポケット内に入れられる上述の軸方向前方位置（図２）にそれらが着くまで、二次構造体は軸方向に平行移動するために作動される。特に、このような構成では、二次構造体の挿入口１１Ｂ’’、１４Ｂ’’、１５Ｂ’’および１６Ｂ’’は、主構造体のポケットの挿入口１１Ａ’’、１４Ａ’’、１５Ａ’’および１６Ａ’’と同一平面または実質的に同一平面である。また、このような構成では、二次構造体１１Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂおよび１６Ｂのポケットに挿入された自由端部は、まだまっすぐ、すなわち曲がりがない。

すべての端部群Ｔ１〜Ｔ４の突出端部が治具１０のポケットの中に挿入されると、第２の捻りが実行され、そこで、端部群Ｔ１〜Ｔ４のすべての端部が同時に鉄心と治具１０のポケット部材との間のさらなる相対的な回転・並進運動によって曲げられる。第２の捻りは、第１の捩りと実質的に類似の方法で行われる。しかしながら、第２の捻りにおいて、この実施例のポケット部材は、捩り軸Ｚ−Ｚに関してより大きな回転を行う。具体的には、この実施例では、第２の捩りの終了時に、各ポケット部材は、第１の捻りの回転に対してさらに２０°回転した。したがって、この実施例では、第１の捻りを受けた端部は、第２の捻りの終了時に、合計で２２．５°の捻りを受ける一方で、第２の捻りを受けただけの端部は、合計で２０°の捻りを受ける。治具１０によって、端部群Ｔ１〜Ｔ４の自由端部の一様でない捻りを実施することができる。

図１４は、第２の捩り工程の終了時の鉄心２０と治具１０を示している。この構成では、図７（ｃ）および図８（ｃ）に示すように、本実施形態の導体１、１’が各々配置されていることに留意されたい。

図１６を参照すると、治具１０の上述の動作に基づき、上記動作を一般化したものが、電気機械の棒巻線のための棒導体の自由端部を捻るための捩り方法１００として説明されたことに留意されたい。この捩り方法は、
ａ）捻り軸Ｚ−Ｚの周りに延在し、捻り軸Ｚ−Ｚにその中心を有する環状ポケット群Ｓ１が設けられた少なくとも１つのポケット部材１１を有する捻り治具１０を提供する工程１０１であって、ポケット部材１１は、前記ポケット群Ｓ１の隣接するポケットの円弧部Ｒ１を備えた主構造体１１Ａと、主構造体１１Ａに対して移動可能に取り付けられると共に、前記ポケット群Ｓ１の追加ポケット１１Ｂ’が設けられた二次構造体１１Ｂと、を有し、前記ポケット群Ｓ１のポケットの各々は、前記ポケットに前記自由端部を挿入するために、前記自由端部２Ａまたは２Ａ’の一方が挿入される挿入口１１Ａ’’、１１Ｂ’’をそれぞれ有し、
ｂ）前記自由端部２Ａ、２Ａ’が固定子または回転子の鉄心２０の側面から突出した状態で配置され、該突出端部が端部２Ａ、２Ａ’の環状端部群Ｔ１を形成する複数の前記棒導体１、１’がそれぞれ装着された複数のスロット２４を備える固定子鉄心２０または回転子鉄心２０を提供する工程１０２と、
ｃ）端部群Ｔ１の隣接する端部２Ａ、２Ａ’の円弧部を主構造体１１Ａのポケットの円弧部Ｒ１に挿入する工程１０３と、
ｄ）前記鉄心２０と前記ポケット部材１１の間の相対的な回転・並進運動によって、ポケットの円弧部Ｒ１に挿入される端部の円弧部を捻る第１の工程１０４と、
ｅ）前記円弧部Ｒ１に挿入される端部の円弧部に加えて、前記端部群Ｔ１の追加端部２Ａまたは２Ａ’を二次構造体１１Ｂの前記追加ポケット１１Ｂ’に挿入するために、主構造体１１Ａに対して二次構造体１１Ｂを軸方向（Ｚ−Ｚ軸）に平行移動する工程１０５と、
ｆ）鉄心２０と前記ポケット部材１１の間のさらなる相対的な回転・並進運動によって、主構造体１１Ａのポケットの円弧部Ｒ１に挿入される端部の円弧部と、二次構造体１１Ｂの追加ポケット１１Ｂ’に挿入される追加端部２Ａ、２Ａ’と、を同時に捻る第２の工程１０６と、を有する。

実施形態によれば、捻り方法１００は、第１の捻り工程１０４の前に、二次構造体１１Ｂを主構造体１１Ａに対して軸方向後方動作位置に着く工程を有する。例えば、端部の前記円弧部がポケットの円弧部Ｒ１に挿入される一方で、追加端部２Ａまたは２Ａ’は、追加ポケット１１Ｂ’の外側で前記ポケット１１Ｂ’の挿入口１１Ｂ’’から所定の軸方向距離に配置してもよい。

捻り方法１００の実施形態によれば、第１の捻り工程１０４の間、前記追加端部２Ａまたは２Ａ’は、追加ポケット１１Ｂ’の外側にとどまる。

方法１００の一実施形態によれば、第１の捻り工程１０４の前に、端部の円弧部がポケットの前記円弧部Ｒ１に挿入される一方、追加端部２Ａまたは２Ａ’は、捩り軸Ｚ−Ｚに関して所定の角度で追加ポケット１１Ｂ’に対して軸方向にオフセットされる。第１の捩り工程１０４の終了時に、追加端部２Ａまたは２Ａ’は、軸方向に追加ポケット１１Ｂ’と一直線にされる。

方法１００の一実施形態によれば、軸方向への移動１０５の工程は、追加ポケット１１Ｂ’の挿入口１１Ｂ’’を前記円弧部Ｒ１のポケットの挿入口１１Ａ’’と同一平面または実質的に同一平面に配置する工程を有する。

図１５を参照すると、上述の方法は、一例として、鉄心２０がその中に配置でき、治具１０を含む捩り装置２００を用いて実施できるということに留意されたい。具体的には、装置２００は、例えば、ポケット部材および具体的には前記二次構造体を作動するための治具１０に結合し得る作動要素２１０を有する。一例として、作動要素２１０は、電気的な機軸、または油圧または空気圧式の他のサ−ボ治具を備えてもよい。さらに、装置２００は、捩り工程中に接続部４、４’を係合して収容するための少なくとも１つの圧力部材２２０を備える。

上述の説明に基づいて、上記捻り方法と治具は、上記必要性を満たすことができることを理解できる。

また、二次構造体は、複数のポケットが設けられており、ポケット部材の主構造体に対して軸方向に摺動可能に取付けられた二次構造体を設けることは、有利には、捻り中に発生する可能性がある、特に周方向への応力に対する二次構造体の強化を促進することに留意すべきである。さらに、また、精密カップリングにより、主構造体に二次構造体を結合することは、有利には、捩り治具の信頼性向上と強化を容易にする。概して言えば、本明細書による捩り治具は、特に効率的で確実な捻りを可能にすると同時に、比較的簡易かつ堅牢な構造によって特徴付けられることに留意されたい。

本発明の原理に基づき、同一のおよびその特定の実施形態を実施する方法は、添付の特許請求の範囲で定められているような本発明の範囲から逸脱することなく、単なる例示であって、非限定的である本明細書と図に関して十分な変更の対象となることがある。

Claims (15)

1. 電気機械の固定子または回転子の棒巻線のための棒導体（１、１’）の自由端部（２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’）を捩るための捩り方法（１００）であって、
   捩り軸（Ｚ−Ｚ）の周りに延在し、捩り軸（Ｚ−Ｚ）にその中心を有する環状ポケット群（Ｓ１）が設けられた少なくとも一つのポケット部材（１１）を有する捩り治具（１０）を提供する工程（１０１）であって、前記ポケット部材（１１）は、前記ポケット群（Ｓ１）の隣接するポケットの円弧部（Ｒ１）を備えた主構造体（１１Ａ）と、主構造体（１１Ａ）に対して移動可能に取り付けられると共に、前記ポケット群（Ｓ１）の追加ポケット（１１Ｂ’）が設けられた二次構造体（１１Ｂ）と、を有し、前記ポケット群（Ｓ１）のポケットの各々は、前記ポケットに前記自由端部を挿入するために、前記自由端部（２Ａ、２Ａ’）の一方が挿入される挿入口（１１Ａ"、１１Ｂ）をそれぞれ有する前記工程（１０１）と、
   前記自由端部（２Ａ、２Ａ’）が固定子または回転子の鉄心（２０）の側面から突出した状態で配置され、該突出端部が端部（２Ａ、２Ａ’）の環状の端部（２Ａ、２Ａ’）の群（Ｔ１）を形成する複数の前記棒導体（１、１’）がそれぞれ装着された複数のスロット（２４）を備える固定子鉄心（２０）または回転子鉄心（２０）を提供する工程（１０２）と、
   前記端部群（Ｔ１）の隣接する端部（２Ａ、２Ａ’）の円弧部を前記主構造体（１１Ａ）のポケットの円弧部（Ｒ１）に挿入する工程（１０３）と、
   前記鉄心（２０）と前記ポケット部材（１１）の間の相対的な回転・並進運動によって、ポケットの前記円弧部（Ｒ１）に挿入される端部の前記円弧部を捩る第１の工程（１０４）と、を有し、
   前記方法は、さらに、
   前記端部群（Ｔ１）の前記追加端部（２Ａ）を前記二次構造体（１１Ｂ）の前記追加ポケット（１１Ｂ’）に挿入するために、主構造体（１１Ａ）に対して二次構造体（１１Ｂ）を軸方向に平行移動する工程（１０５）と、
   前記鉄心（２０）と前記ポケット部材（１１）の間のさらなる相対的な回転・並進運動によって、前記主構造体（１１Ａ）のポケットの前記円弧部に挿入される端部の前記円弧部と、前記二次構造体（１１Ｂ）の追加ポケット（１１Ｂ’）に挿入される追加端部（２Ａ、２Ａ’）と、を同時に捩る第２の工程（１０６）と、を有する
   ことを特徴とする捩り方法（１００）。
2. 第１の捩り工程（１０４）の前に、二次構造体（１１Ｂ）が主構造体（１１Ａ）に対して軸方向後方動作位置に着くようにする工程をさらに有し、例えば、端部の前記円弧部がポケットの円弧部（Ｒ１）に挿入される一方、追加端部（２Ａ）が追加ポケット（１１Ｂ’）の外側で前記追加ポケット（１１Ｂ’）の挿入口（１１Ｂ’’）から軸方向に所定距離の所に配置されてもよい
   ことを特徴とする請求項１に記載の捩り方法（１００）。
3. 前記第１の捻り工程（１０４）の間、前記追加端部（２Ａ）は追加ポケット（１１Ｂ’）の外側にとどまる
   ことを特徴とする請求項２に記載の捩り方法（１００）。
4. 第１の捻り工程（１０４）の前、端部の前記円弧部がポケットの前記円弧部（Ｒ１）に挿入される一方、前記追加端部が前記追加ポケット（１１Ｂ’）に対して、捩り軸（Ｚ−Ｚ）に関して所定の角度で軸方向にオフセットされ、
   および、第１の捻り工程（１０４）の終了時に、前記追加端部は前記追加ポケット（１１Ｂ’）と軸方向に整列される
   ことを特徴とする請求項３に記載の捩り方法（１００）。
5. 軸方向に平行移動する工程（１０５）は、前記追加ポケット（１１Ｂ’）の前記挿入口（１１Ｂ’’）を前記円弧部（Ｒ１）の前記ポケットの前記挿入口（１１Ａ’’）と同一平面上または実質的に同一平面上に配置する工程を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の捩り方法（１００）。
6. 電気機械の固定子または回転子の巻線のための棒導体（１、１’）の自由端部（２Ａ、３Ａ、２Ａ’、３Ａ’）を捻るための捩り治具（１０）は、前記捩り軸（Ｚ−Ｚ）を中心に延在する少なくとも１つのポケット部材（１１）を備え、
   前記ポケット部材は、捩り軸（Ｚ−Ｚ）にその中心を有する環状ポケット群（Ｓ１）が設けられ、
   各ポケット（１１Ａ’、１１Ｂ’）は、前記部分を前記ポケットに挿入するために、前記自由端部（２Ａ、２Ａ’）の一つが貫通するように構成された挿入口（１１Ａ’’、１１Ｂ’’）が設けられており、
   前記ポケット部材（１１）は、
   前記ポケット群（Ｓ１）の隣接するポケットの円弧部（Ｒ１）を画定するように構成された主構造体（１１Ａ）と、
   前記主構造体（１１Ａ）に対して移動可能に設けられ、前記ポケット群（Ｓ１）の追加ポケット（１１Ｂ’）が設けられた二次構造体（１１Ｂ）と、を有し、
   前記捻り治具（１０）は、前記二次構造体（１１Ｂ）が前記主構造体（１１Ａ）に対して軸方向（Ｚ−Ｚ）に摺動自在に搭載された
   ことを特徴とする捩り治具（１０）。
7. 前記二次構造体（１１Ｂ）は、前記主構造体（１１Ａ）に対して前記捩り軸（Ｚ−Ｚ）方向にのみ摺動可能である
   ことを特徴とする請求項６に記載の捩り治具（１０）。
8. 前記二次構造体（１１Ｂ）は、
   前記二次構造体（１１Ｂ）が前記ポケット部材（１１）の凹部（１３）を画定し、前記追加ポケット（１１Ｂ’）の前記挿入口（１１Ｂ’’）が前記円弧部（Ｒ１）の前記ポケット（１１Ａ）の前記挿入口（１１Ａ’’）から軸方向（Ｚ−Ｚ）に第１の距離だけ離れたところに配置された軸方向後方動作位置と、
   前記追加ポケット（１１Ｂ’）の前記挿入口（１１Ｂ’’）が前記円弧部（Ｒ１）の前記ポケット（１１Ａ’）の前記挿入口（１１Ａ’’）から軸方向に第２の距離だけ離れたところに配置された
   前記軸方向後方動作位置に対する軸方向前方動作位置と、
   に着くものである
   ことを特徴とする請求項６に記載の捩り治具（１０）。
9. 前記軸方向前方動作位置において、前記追加ポケット（１１Ｂ）の前記挿入口（１１Ｂ’’）は、前記円弧部（Ｒ１）の前記ポケット（１１Ａ）の挿入口（１１Ａ’’）と同一平面上または実質的に同一平面上である
   ことを特徴とする請求項８に記載の捩り治具（１０）。
10. 前記追加ポケット（１１Ｂ’）は、前記円弧部（Ｒ１）のポケットに隣接して配置され、前記円弧部（Ｒ１）の前記ポケット（１１Ａ’）は、前記捻り軸（Ｚ−Ｚ）に関して所定角度（Ａ１）で傾いて互いに均一に離間しており、
    前記追加ポケット（１１Ｂ’）は、前記隣接ポケット（１１Ａ’）から前記所定角度と異なる角度で傾いて離間している
    ことを特徴とする請求項６に記載の捩り治具（１０）。
11. 前記二次構造体（１１Ｂ）は、複数の前記追加ポケット（１１Ｂ’’）が設けられている
    ことを特徴とする請求項６に記載の捩り治具（１０）。
12. 前記二次構造体（１１Ｂ）は、二次構造体（１１Ｂ）の前記軸方向の摺動（Ｚ−Ｚ）を可能とするための精密カップリングにより主構造体（１１Ａ）に連結されている
    ことを特徴とする請求項６に記載の捩り治具（１０）。
13. 前記精密カップリングを提供するために、前記ポケット部材（１１）は、摺動案内部（１２）を備え、その中で前記二次構造体（１１Ｂ）が摺動することができ、前記摺動案内部（１２）は、主構造体（１１Ａ）の２つの円周方向に対向する案内壁部（１２’、１２’’）によって画定される
    ことを特徴とする請求項１２に記載の捩り治具（１０）。
14. 前記ポケット部材（１１）は、複数の前記二次構造体（１１Ｂ）を有する
    ことを特徴とする請求項６に記載の捩り治具（１０）。
15. 請求項６から１４のいずれか１項に記載の捩り治具（１０）を備える
    ことを特徴とする捩り装置（２００）。

Images