JP2016163469A - 回転電機のコイル線接合方法、回転電機のバスバー製造方法、及び、回転電機のバスバー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円筒状のステータのステータコアの各ティースに巻回された複数のコイル線13bのうち、同一相のコイル線13bをバスバーBに電気的に接合する回転電機のコイル線接合方法において、ステータの外周に沿ったバスバーBの本体部31からステータの径方向外側に突出した凸形状部33に形成され、ステータの径方向外側に向かって開放した溝部34の内側に、コイル線13bを挿入状態で保持するコイル線保持工程と、コイル線13bが溝部34に挿入保持されたら、凸形状部33をステータの径方向内側に押し曲げて溝部側面でコイル線13bを挟み込み、バスバーBにコイル線13bをカシメ固定するコイル線接合工程とを備える。
【選択図】図7D
Description
また、バスバーが、環状の本体部からステータの軸方向に突出したコイル端子把持部を有しており、このコイル端子把持部に対してコイル線の端部を差し込み、ステータの周方向からコイル端子把持部を押圧することで、コイル線とバスバーをカシメ固定して接合する回転電機のコイル線接合方法も知られている(例えば、特許文献2参照)
一方、従来のカシメ固定による回転電機の接合方法にあっては、ステータの軸方向に突出したコイル端子把持部に対するコイル線の差し込み方向と、コイル端子把持部の押圧方向とが異なっている。そのため、コイル線とバスバーを接合する際の接合方法が煩雑になり、接合方法を簡素化することができないという問題が生じていた。
前記コイル線保持工程は、前記ステータの外周に沿った前記バスバーの本体部から前記ステータの径方向外側に突出した凸形状部に形成され、前記ステータの径方向外側に向かって開放した溝部の内側に前記コイル線を案内し、挿入状態で保持する。
前記コイル線接合工程は、前記コイル線が前記溝部に挿入保持されたら、前記凸形状部を前記ステータの径方向内側に押し曲げて前記溝部の側面で前記コイル線を挟み込み、前記バスバーに前記コイル線をカシメ固定する。
そのため、コイル線は、バスバーへの接合前に溝部の内側に案内されるので、バスバーを配置する前にコイル線の位置決めを事前に行う必要がなく、コイル線の位置決め構造を不要とすることができる。また、コイル線に対するバスバーの位置を所定位置に配置する必要もないので、コイル線とバスバーの間の位置決め構造も必要ない。
また、コイル線を挿入する溝部がステータの径方向外側に向かって開放しているので、コイル線を溝部の内側に案内するときには、このコイル線をステータの径方向外側から中心に向かって案内することになる。一方、凸形状部をステータの径方向内側に押し曲げることでバスバーにコイル線をカシメ固定するため、このときにも、バスバーをステータの径方向外側から中心に向かって押圧することになる。そのため、コイル線の案内方向と、バスバーのカシメ方向とを一致させることができ、コイル線を接合する際の作業方向を一方向にすることができる。
この結果、ステータやバスバーの構造を簡素化し、接合方法の単純化を図ることができるため、コイル線の接合方法の簡素化を図ることができる。
まず、本発明のコイル線接合方法を適用する回転電機について説明する。
前記第1ボビン部材12a及び前記第2ボビン部材12bは、ほぼ対面同一に形成されている。そして、第1ボビン部材12aの開放接合縁12cと、第2ボビン部材12bの開放接合縁12dを、当接させつつ接合することによって一体化し、一つのボビン12を構成する。なお、一つのボビン12によって一つのティース11bを被覆する。
一端部13b及び他端部13cは、いずれもボビン12に形成した挿通路12kを介してステータ11の径方向外側に引き出されており、バスバーアッシ20に接合される。なお、図2に示すように、この一端部13b及び他端部13cは、ステータ11の径方向外側に引き出された後、ステータ11の軸方向に沿って屈曲される。
ここで、U相バスバー21、V相バスバー22、W相バスバー23は、同一の形状を呈している。また、N相バスバー24は、U相バスバー21等とは同一形状ではないものの、基本的な形状はほぼ同一である。このため、V相バスバー22、W相バスバー23、及びN相バスバー24については、詳細な説明を省略し、U相バスバー21についてのみ詳細に説明する。
前記本体部31は、図6に示すように、ステータアッシ10の軸方向寸法を抑制するため、ステータ11の軸方向厚さW1よりも、ステータ11の径方向幅W2の方が長くなるように設定された鋼板である。この本体部31は、図5に示すように、ステータ11の外周に沿って環状に形成され、一端部31aと他端部31bとが対向している。なお、N相バスバー24では、この本体部31が切れ目のない円環状となっている。
そして、この本体部31の中間部には、外部からの受電用の配線を締結するためのボルト(不図示)を挿通する端子部31cが形成されている。この端子部31cは、ボルトを挿通するために、本体部31の中間部を、ステータ11の径方向外側に向かってU字状に突出させつつ、軸方向(Z方向)に沿って2回折り返すことで形成されている。なお、N相バスバー24には、端子部31cは形成されていない。
ここで、側辺部33a,33aは、互いに先端が近接するようにステータ11の径方向に対して傾斜した方向に沿って延在されている。一方、頂辺部33bは、ステータ11の接線方向にほぼ沿って延在されている。これにより、この凸形状部33は、全体として平面視ほぼ台形状に形成されている。
なお、頂辺部33bは、コイル線13を接合する前は、図6に示すように溝部34を中心に、ステータ11の径方向外側に向かって突出するように僅かに屈曲し、溝部34の開口部34aを外開き状に広げている。そして、この頂辺部33bは、コイル線13を接合した後は、本体部31の接線方向に沿った直線状になる(図7F参照)。
このスリット35は、ここでは凸形状部33の頂辺部33bを、ステータ11の径方向に沿って切り込むと共に、このスリット35の両側が、図6に示すように、板厚方向に屈曲変形してずらされ、切込端面35a,35aが互いに重複しない状態になっている。
なお、このスリット35は、凸形状部33の頂辺部33bがステータ11の径方向外側に向かって突出するように僅かに屈曲している状態のときに、切込端面35a,35aが重複しないようになっている。そのため、コイル線13を接合したことで、頂辺部33bが直線状になったら、切込端面35a,35aは重複して噛み合う(図7D参照)。
また、この絶縁紙25は、複数の円弧状の個片25aを環状に並べて、円環形状を形成している。このとき、互いに隣接する個片25aの端部は、重なり合い、隙間が空かないようにしている。
このバスバー押え治具40は、ここでは、例えば図7Aに示すように、一対の側辺部33a,33aの各基部33c(本体部31と側辺部33a,33aとの境界位置)の内側に接する一対のバスバー受部40a,40aと、凸形状部33の内側に配置される変形規制部40bと、本体部31の外側(ステータ11の径方向外側)に配置される一対の挟持部40c,40cと、を有している。
なお、この変形規制部40bは、ここではステータ11の周方向中央部(図7Aに破線で示す40d部)がステータ11の径方向内側に僅かにへこんでいる。このへこみ寸法は、コイル線接合部32を押し曲げた後に、この頂辺部33bが、自身の弾性力でステータ11の径方向外側に向かって復元した際、頂辺部33bを直線状に維持することができる程度の寸法とする。
このコイル線案内治具41は、ここでは、例えば図7Aに示すように、バスバーアッシ20に対向した先端部41aが二股に分かれた平面視Y字形状に形成され、この先端部41aによってコイル線13の一端部13b又は他端部13cを挟んで移動させる。
このバスバー押し曲げ治具42は、ここでは、例えば図7Aに示すように、溝部34の両側位置にそれぞれ接する一対の押圧ピン42a,42aを有している。
このとき、押圧ピン42aのステータ11の周方向位置を調整し、押圧ピン42aの先端が、溝部34と、溝部34の両側に形成されたスリット35との間に当接するように設定する。
このとき、凸形状部33はバスバー押え治具40によって一対の側辺部33a,33aのそれぞれの基部33cが挟み込まれている。このため、この凸形状部33を押し曲げる押し曲げ力は、バスバーBの本体部31をステータ11の径方向内側から受けた状態で、バスバー押し曲げ治具42が接触した溝部34の両側位置に入力する。また、一対の側辺部33a,33aは、それぞれバスバー押え治具40のバスバー受部40a,40aと挟持部40c,40cとの間に挟持されて変形せず、入力した押し曲げ力を受ける。
これにより、凸形状部33の頂辺部33bが溝部34を中心に曲がり、コイル線13を挿入したまま開口部34aの開口寸法W3が狭まる。なお、頂辺部33bは、バスバー押え治具40の変形規制部40bに当接し、過度な変形が規制される。さらに、凸形状部33の押し曲げ時、スリット35の切込端面35a,35aの位置がずれて重複し、頂辺部33bの円滑な変形が促進される。
これにより、溝部34の両側の材料が開口部34aに向かって寄せられて、開口部34aは変形し、開口寸法W3がより狭められる。
また、溝部34の開口部34aは、開口寸法W3がコイル線13の直径寸法よりも小さくなり、コイル線13が溝部34から脱落することが防止される。これにより、コイル線接合部32に対しコイル線13がカシメ固定される。
なお、1サイクルでの加工範囲は、図8において矢印βで示すように、隣接する加工範囲と一部が重複し、加工漏れがないようにしている。
ここで、凹部101aは、両端が開放しており、プレス加工時に生じた余剰素材が、凹部101aの外側に逃げられるようになっている。
また、この第1雄金型102のプレス面102bの端部には、傾斜部102cが形成されている。この傾斜部102cは、プレス一般面102dよりも傾斜し、溝部34の形成位置の中心(中心線O)から、後述する第2領域Y側に向かってバスバー素材の圧縮量を次第に減少させる部分である。なお、プレス一般面102dは、雌金型101の凹部101aの底面101bに対して水平な面である。
このとき、第1雄金型102、第1パット103、第2雄金型104、第2パット105は、それぞれ金属線材Kのセットに邪魔にならない位置に退避しておく。
ここで、「第1領域X」とは、上述のように、溝部34の形成位置を含みバスバーBの一方向に延びる領域である。ここでは、溝部34の形成位置よりも第2領域Y側に寄った位置に境界線を設定する。
また、傾斜部102cによって押圧された部分では、第2領域Y側に向かって次第に圧縮量が減少するため、第2領域Y側の金属線材Kの厚みが漸増する。
ここで、「第2領域Y」とは、上述のように、溝部34の形成位置を含みバスバーBの他方向に延びる領域である。ここでは、溝部34の形成位置において第1領域X側の開口部34aの端部位置に境界線を設定する。
なお、このバスバーBのプレス加工が完了した後に、溝部34の両側であってステータ11の径方向内側に臨む位置に、凸形状部33のステータ径方向内側への変形を促す一対の変形促進部であるスリット35を形成する。
実施例1において、U相バスバー21等のバスバーBのコイル線接合部32に対し、ステータ11のコイル線13を接合するには、バスバーBの本体部31からステータ11の径方向外側に突出した凸形状部33に形成された溝部34にコイル線13を案内して挿入保持し、その状態で凸形状部33をステータ11の径方向内側に押し曲げ、溝部34の側面でコイル線13を挟み込むことで接合する。
これに対し、凸形状部33の押し曲げ方向はステータ11の径方向内側である。そのため、凸形状部33を押し曲げるときのバスバー押し曲げ治具42の移動方向も、図7Dに示すように、ステータ11の径方向に沿っている。
これにより、コイル線13を接合する際の作業方向(治具の移動方向)を一方向にすることができ、接合方法の単純化を図ることができる。
そのため、バスバーBを設置する以前にコイル線13の位置決めをしておく構造や、コイル線13に対するバスバーBのコイル線接合部32の位置を設定する構造は必要がない。つまり、溝部34に対するコイル線13の案内挿入動作と、コイル線13の保持動作とを集約することができ、ステータ11とバスバーBとの間のコイル線13の接合構造を簡素化することができる。
この結果、コイル線の接合方法の簡素化を図り、バスバーBにコイル線13を容易且つ安価に接合することができる。
これにより、溝部34の両側が開口部34aに向かって寄せられて変形し、開口部34aの開口寸法がより狭められる。
このため、コイル線13をバスバーBに対してより強固に固定することができ、コイル線13の接合不良を防止することができる。
このため、頂辺部33bを確実に押し曲げることができ、コイル線13の接合不良を防止することができる。
実施例1において、バスバーBは、バスバー素材として金属線材Kを用い、この金属線材Kをプレス加工することで製造する。
そのため、廃棄するバスバー素材をなくすことができ、金属板材を打ち抜き加工(切り出し加工)する場合と比べて、材料歩留まりの向上を図り、部品コストを抑えることができる。
そのため、溝部34の形成位置は、2回プレスされることになり、一回のプレス加工によって全体を押圧する場合と比べて、少ない押圧力(プレス成型力)で、溝部34の開口部34aの周りへと材料移動を促すことができる。これにより、少ない押圧力(プレス成型力)であっても、溝部34の輪郭精度(溝部側面34bの寸法精度)の向上を図ることができる。すなわち、コイル線13との接合方法を簡素化することができるバスバーBを、精度よく製造することができる。
これにより、第2雄金型104によって金属線材Kを押圧した際、この第2雄金型104によって押圧される第1領域Xの境界部分が歪んでしまうことを抑えることができる。そのため、2回プレス加工する第1領域Xの境界部分に、プレス加工の痕が発生することを抑制することができる。
実施例1のバスバーBでは、本体部31と、この本体部31からステータ11の径方向外側に突出した凸形状部33と、この凸形状部33に形成されると共にステータ11の径方向外側に向かって開放した溝部34と、この溝部34の両側であってステータ11の径方向に内側に臨む一対のスリット35,35と、を備えている。
実施例1の回転電機のコイル線接合方法と、この接合方法に用いられるバスバーの製造方法及びそのバスバーにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
前記ステータ11の外周に沿った前記バスバーBの本体部31から前記ステータ11の径方向外側に突出した凸形状部33に形成され、前記ステータ11の径方向外側に向かって開放した溝部34の内側に前記コイル線13を案内し、挿入状態で保持するコイル線保持工程(図7B)と、
前記コイル線13が前記溝部34に挿入保持されたら、前記凸形状部33を前記ステータ11の径方向内側に押し曲げて前記溝部34の側面(溝部側面34b)で前記コイル線13を挟み込み、前記バスバーBに前記コイル線13をカシメ固定するコイル線接合工程(図7D)と、
を備える構成とした。
これにより、コイル線13の接合方法の簡素化を図ることができる。
これにより、(1)の効果に加え、溝部34の開口寸法W3がより狭くなり、コイル線13をバスバーBに対してより強固に固定することができて、コイル線13の接合不良を防止することができる。
これにより、(1)又は(2)の効果に加え、凸形状部33の押し曲げ時、この凸形状部33が撓んで、押し曲げ力が逃げることを防止し、凸形状部33を確実に押し曲げてコイル線13の接合不良を防止することができる。
これにより、(1)から(3)のいずれかの効果に加え、凸形状部33の押し曲げ時の変形抵抗を減少させ、凸形状部33を確実に押し曲げて、コイル線13の接合不良を防止することができる。
前記バスバーBは、前記ステータ11の外周に沿った本体部31と、前記本体部31から前記ステータ11の径方向外側に突出した凸形状部33と、前記凸形状部33に形成されると共に前記ステータ11の径方向外側に向かって開放して前記コイル線13が挿入される溝部34と、を有し、
前記バスバーBの輪郭形状に合わせて折り曲げた金属線材Kを前記プレス加工機100の雌金型101にセットする素材セット工程(図9A)と、
前記雌金型101にセットされた金属線材Kのうち、前記溝部34の形成位置を含み前記バスバーBの一方向に延びる第1領域Xを、前記プレス加工機100の第1雄金型102によって押圧する第1プレス工程(図9D)と、
前記第1雄金型102によって押圧された金属線材Kのうち、前記溝部34の形成位置を含み前記バスバーBの他方向に延びると共に、前記第1領域Xと一部が重複する第2領域Yを、前記プレス加工機100の第2雄金型104によって押圧する第2プレス工程(図9G)と、
を備える構成とした。
これにより、コイル線13の接合方法を簡素化すると共に、材料歩留まりを向上して部品コストを抑え、さらに高精度に製造することができる。
これにより、(5)の効果に加え、第1領域Xの境界位置を第2雄金型104で押圧した際、この境界位置が歪んでプレス痕が発生することを抑制できる。
前記ステータ11の外周に沿った本体部31と、
前記本体部31から前記ステータ11の径方向外側に突出した凸形状部33と、
前記凸形状部33に形成されると共に前記ステータ11の径方向外側に向かって開放し、前記コイル線13が挿入される溝部34と、
前記溝部34の両側であって前記ステータ11の径方向内側に臨む位置に形成され、前記凸形状部33の前記ステータ11の径方向内側への変形を促す一対の変形促進部(スリット35,35)と、
を備える構成とした。
これにより、コイル線13の接合方法を簡素化すると共に、凸形状部33の押し曲げ時の変形抵抗を減少させ、凸形状部33を確実に押し曲げて、コイル線13の接合不良を防止することができる。
また、図10A及び図10Bでは、第1,第2圧縮用突部102e,104eは、それぞれ溝部34の溝部側面34bに沿って延在されている。
11 ステータ
11a ステータ本体部
11b ティース
11c ステータコア
12 ボビン
13 コイル線
20 バスバーアッシ
21 U相バスバー
22 V相バスバー
23 W相バスバー
24 N相バスバー
25 絶縁紙
B バスバー
31 本体部
32 コイル線接合部
33 凸形状部
33a 側辺部
33b 頂辺部
34 溝部
34a 開口部
34b 溝部側面
35 スリット(変形促進部)
40 バスバー押え治具
41 コイル線案内治具
42 バスバー押し曲げ治具
Claims (8)
- 円筒状のステータの各ティースに巻回された複数のコイル線のうち、同一相のコイル線をバスバーに電気的に接合する回転電機のコイル線接合方法において、
前記ステータの外周に沿った前記バスバーの本体部から前記ステータの径方向外側に突出した凸形状部に形成され、前記ステータの径方向外側に向かって開放した溝部の内側に前記コイル線を案内し、挿入状態で保持するコイル線保持工程と、
前記コイル線が前記溝部に挿入保持されたら、前記凸形状部を前記ステータの径方向内側に押し曲げて前記溝部の側面で前記コイル線を挟み込み、前記バスバーに前記コイル線をカシメ固定するコイル線接合工程と、
を備えることを特徴とする回転電機のコイル線接合方法。 - 請求項1に記載された回転電機のコイル線接合方法において、
前記凸形状部を前記ステータの径方向内側に押し曲げてから、前記溝部の両側を前記コイル線に向かってしごき、前記溝部の開口寸法を狭めるバスバーしごき工程を備える
ことを特徴とする回転電機のコイル線接合方法。 - 請求項1又は請求項2に記載された回転電機のコイル線接合方法において、
前記コイル線接合工程では、前記バスバーの本体部を内側から受けた状態で、前記凸形状部を前記ステータの径方向内側に押し曲げる
ことを特徴とする回転電機のコイル線接合方法。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された回転電機のコイル線接合方法において、
前記バスバーは、前記溝部の両側であって前記ステータの径方向内側に臨む位置に形成され、前記凸形状部の前記ステータの径方向内側への変形を促す一対の変形促進部を有する
ことを特徴とする回転電機のコイル線接合方法。 - 回転電機のステータが有する複数のコイル線のうち、同一相のコイル線を電気的に接続するバスバーを、プレス加工機によって製造する回転電機のバスバー製造方法において、
前記バスバーは、前記ステータの外周に沿った本体部と、前記本体部から前記ステータの径方向外側に突出した凸形状部と、前記凸形状部に形成されると共に前記ステータの径方向外側に向かって開放して前記コイル線が挿入される溝部と、を有し、
前記バスバーの輪郭形状に合わせて折り曲げた金属線材を前記プレス加工機の雌金型にセットする素材セット工程と、
前記雌金型にセットされた金属線材のうち、前記溝部の形成位置を含み前記バスバーの一方向に延びる第1領域を、前記プレス加工機の第1雄金型によって押圧する第1プレス工程と、
前記第1雄金型によって押圧された金属線材のうち、前記溝部の形成位置を含み前記バスバーの他方向に延びると共に、前記第1領域と一部が重複する第2領域を、前記プレス加工機の第2雄金型によって押圧する第2プレス工程と、
を備えることを特徴とする回転電機のバスバー製造方法。 - 請求項5に記載された回転電機のバスバー製造方法において、
前記第1雄金型は、前記第2領域と重複する領域を押圧する部分に、プレス一般面よりも傾斜し、前記第2領域側に向かって前記金属線材の圧縮量を次第に減少させる傾斜部を有する
ことを特徴とする回転電機のバスバー製造方法。 - 請求項5又は請求項6に記載された回転電機のバスバー製造方法において、
前記第1雄金型又は前記第2雄金型の少なくとも一方は、プレス一般面よりも突出し、前記溝部形成位置の近傍の前記金属線材の圧縮量を増加させる圧縮用突部を有する
ことを特徴とする回転電機のバスバー製造方法。 - 回転電機のステータが有する複数のコイル線のうち、同一相のコイル線を電気的に接続する回転電機のバスバーにおいて、
前記ステータの外周に沿った本体部と、
前記本体部から前記ステータの径方向外側に突出した凸形状部と、
前記凸形状部に形成されると共に前記ステータの径方向外側に向かって開放し、前記コイル線が挿入される溝部と、
前記溝部の両側であって前記ステータの径方向内側に臨む位置に形成され、前記凸形状部の前記ステータの径方向内側への変形を促す一対の変形促進部と、
を備えることを特徴とする回転電機のバスバー。
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