JP2017085806A - ステータ用セグメントコイルのコイルエンド接合方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ステータコアの製造においてセグメントコイルのコイルエンドの位置決めを正確に行うことができる、コイルエンド溶接方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、コイルエンド5の接合方法であって、コイルエンド5に先細り形状の先細り部6が形成されている場合に、先細り部6に嵌合する一対の爪部12が設けられた一対の第1の押さえ治具10をステータコア2の軸方向に沿ってコイルエンド5に接近させて一対の先細り部6を押圧し、一対の爪部を一対の先細り部6に周方向から挟持するように嵌合させて一対の先細り部6の軸方向の位置を固定し、一対の先細り部を一対の第2の押さえ治具20によって径方向の内側および外側から挟持して一対の先細り部6を接触させ一対の先細り部6の径方向の位置を固定し、一対の先細り部の接触部Bを溶接する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、コイルエンド5の接合方法であって、コイルエンド5に先細り形状の先細り部6が形成されている場合に、先細り部6に嵌合する一対の爪部12が設けられた一対の第1の押さえ治具10をステータコア2の軸方向に沿ってコイルエンド5に接近させて一対の先細り部6を押圧し、一対の爪部を一対の先細り部6に周方向から挟持するように嵌合させて一対の先細り部6の軸方向の位置を固定し、一対の先細り部を一対の第2の押さえ治具20によって径方向の内側および外側から挟持して一対の先細り部6を接触させ一対の先細り部6の径方向の位置を固定し、一対の先細り部の接触部Bを溶接する。
【選択図】図1
Description
本発明は、ステータに用いられるセグメントコイルのコイルエンドの接合方法に関する。
モータのステータを製造する際に、接合によりコイルを形成するセグメントコイルが用いられる。特許文献1には、セグメントコイルの端部の接合方法が記載されている。このセグメントコイルは、先端が先細り形状に形成されており、ステータコアの径方向の内側から外側に向かって順番に組み付けられ、径方向に隣接する一対のセグメントコイルはステータコアの周方向に相互に逆向きに倒し込まれている。これにより、コイルエンドの高さを短縮している。そして、接合対象となる一対のセグメントコイルの先端の接合対象部分に導電性接着剤を塗布する。その後、ステータコアの径方向に沿って一対のセグメントコイルの先端のそれぞれの隙間に複数のくさび状の板状体を挿入して接合対象部分を径方向に沿って所定の位置に固定する。その後、板状体を所定の加圧力で加圧した状態を所定時間維持して導電性接着剤を硬化させ、セグメントコイル端部の接合を行っている。
特許文献1に記載されたセグメントコイルの端部の接合方法は、導電性接着剤を用いており、溶接による接合方法については記載されていない。また、この方法によると、一対のセグメントコイルの先端の位置について、ステータコアの径方向に沿った位置決めを可能とするが、ステータコアの軸方向および周方向に沿った位置決めについては記載されていない。従って、この方法を一対のセグメントコイルの先端の溶接に用いようとすると、ステータコアの軸方向および周方向に沿った位置決めが精度よく実施できないという課題がある。
本発明は、ステータコアの製造においてセグメントコイルのコイルエンドの位置決めを正確に行うことができる、コイルエンド溶接方法を提供することを目的とする。
本発明は、ステータコアの製造においてセグメントコイルのコイルエンドの位置決めを正確に行うことができる、コイルエンド溶接方法を提供することを目的とする。
本発明は、ステータ用セグメントコイルにおける、先端が先細り形状でステータコア側に面取り部が形成された先細り部を有するコイルエンドの接合方法であって、
ステータコアのスロットに所定の形状に形成された各セグメントコイルは前記ステータコアの径方向の内側から外側に向かって順番に組み付けられ、
前記ステータコアにおいて前記径方向に隣接する一対の前記セグメントコイルのコイルエンドは前記ステータコアの周方向に相互に逆向きに倒し込まれており、
前記コイルエンドが倒し込まれた状態において前記径方向に隣接する一対の前記先細り部に嵌合する一対の爪部が設けられた一対の第1の押さえ治具を前記ステータコアの軸方向に沿って前記コイルエンドに接近させて前記一対の先細り部を押圧し、
前記一対の爪部の一方の爪部を前記一対の先細り部の一方の先細り部の前記面取り部に嵌合させ、かつ他方の爪部を前記一対の先細り部の他方の先細り部の前記面取り部に嵌合させて前記一対の先細り部の前記軸方向の位置を固定し、
前記一対の先細り部を一対の第2の押さえ治具によって前記径方向の内側および外側から挟持して前記一対の先細り部を接触させ前記一対の先細り部の前記径方向の位置を固定し、
前記一対の先細り部の接触部を溶接する。
ステータコアのスロットに所定の形状に形成された各セグメントコイルは前記ステータコアの径方向の内側から外側に向かって順番に組み付けられ、
前記ステータコアにおいて前記径方向に隣接する一対の前記セグメントコイルのコイルエンドは前記ステータコアの周方向に相互に逆向きに倒し込まれており、
前記コイルエンドが倒し込まれた状態において前記径方向に隣接する一対の前記先細り部に嵌合する一対の爪部が設けられた一対の第1の押さえ治具を前記ステータコアの軸方向に沿って前記コイルエンドに接近させて前記一対の先細り部を押圧し、
前記一対の爪部の一方の爪部を前記一対の先細り部の一方の先細り部の前記面取り部に嵌合させ、かつ他方の爪部を前記一対の先細り部の他方の先細り部の前記面取り部に嵌合させて前記一対の先細り部の前記軸方向の位置を固定し、
前記一対の先細り部を一対の第2の押さえ治具によって前記径方向の内側および外側から挟持して前記一対の先細り部を接触させ前記一対の先細り部の前記径方向の位置を固定し、
前記一対の先細り部の接触部を溶接する。
本発明は、このような構成により、ステータコアにおいてコイルエンドの先細り部を第1の押さえ治具によって押圧し、第1の押さえ治具の一対の爪部を一対の先細り部に嵌合させることにより、先細り部のステータコアの軸方向に沿った位置を所定の位置に固定することができる。そして、一対の先細り部を一対の第2の押さえ治具によってステータコアの径方向に沿って挟持することにより一対の先細り部の径方向の位置を所定の位置に固定することができる。
本発明はさらに、前記一対の爪部の一方の爪部を前記一対の先細り部の一方の先細り部の前記面取り部に嵌合させ、かつ他方の爪部を前記一対の先細り部の他方の先細り部の前記面取り部に嵌合させた状態で前記一対の爪部を互いに前記周方向に沿って近づけるように移動させることにより前記一対の先細り部の前記周方向の位置を固定する。
本発明は、一対の爪部を互いにステータコアの周方向に沿って近づけるように移動させることにより一対の先細り部をステータコアの周方向に沿って挟持し、一対の先細り部のステータコアの周方向に沿った位置を所定の位置に固定することができる。この状態において、一対の先細り部は、一対の爪部によって軸方向に対しても所定の位置に固定されており、かつ一対の第2の押さえ治具によってステータコアの径方向に沿って固定されている。即ち、本発明は、コイルエンドの先細り部をステータコアの軸方向と径方向と周方向とに対して所定の位置に固定することができる。
本発明はさらに、前記周方向に沿うと共に前記軸方向において前記ステータコアに近接する方向に傾斜している嵌合面を有しており、前記一対の爪部を互いに前記周方向に沿って近づけるように移動させた際に前記一対の先細り部のそれぞれの前記面取り部を前記嵌合面に嵌合させて前記一対の先細り部の前記周方向の位置を固定する。
本発明は、第1の押さえ治具の爪部に嵌合面が形成されていることにより、第1の押さえ治具をステータコアの周方向に移動させた際に、コイルエンドの先細り部を爪部に確実に嵌合させることができる。これにより、本発明は先細り部をステータコアの周方向と同時に軸方向に対して所定の位置に確実に固定することができる。
本発明はさらに、前記第1の押さえ治具には、前記接触部を溶接するための貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、前記接触部の前記軸方向に沿った位置に対応する位置に設けられており、
前記貫通孔を介して前記軸方向から前記接触部をレーザ溶接する。
前記貫通孔を介して前記軸方向から前記接触部をレーザ溶接する。
本発明は、第2の押さえ治具および第1の押さえ治具によって所定の位置に固定された一対の先細り部を第1の押さえ治具に形成された貫通孔を介してステータコアの軸方向から一対の先細り部の接触部を溶接することができる。この貫通孔を通じてレーザを照射することにより、溶接対象である一対の先細り部以外の部分に影響を与えること無く、接触部を溶接することができる。
本発明によると、ステータコアの製造においてセグメントコイルのコイルエンドを接合する際に、セグメントコイルのコイルエンドの位置決めを正確に行うことができる。
以下、図面を参照して本発明に係るステータ用セグメントコイルのコイルエンド接合装置および接合方法の実施形態について説明する。
図1及び図2に示されるように、モータ用のステータ1は、円環状のステータコア2と、ステータコア2の内側にコイル3を形成するための複数のセグメントコイル4とを有する。ステータコア2は、ステータコア2は薄い円環状の鉄板を重ね合わせて形成される。ステータコア2の内側には、U字状に形成された複数のセグメントコイル4がステータコア2の周方向に沿って配列されている。そして、複数のセグメントコイル4は、ステータコア2の径方向に沿って内側から外側に向かって順番に積層されている。このようにして組み付けられた複数のセグメントコイル4によってコイル3が形成されている。
図3に示されるように、ステータコア2の径方向に隣接する一対のセグメントコイル4の一対のコイルエンド5は、ステータコア2の周方向に相互に逆向きに倒し込まれている。コイルエンド5の先端には、先細り形状に形成された先細り部6を有する。先細り部6は、コイルエンド5がステータコア2と平行に切断されたような形状に形成されている。これにより、コイルエンド5のステータコア2の軸方向に沿った高さを短縮している。隣接する一対のコイルエンド5の先端はお互いに溶接されており、電気的に接続されている。
図4に示されるように、先細り部6の先端には、ステータコア2の軸方向に先端が跳ね上がるように面取り部7が形成されている。面取り部7によって、先細り部6の先端の角度は鈍くなるように形成される。先細り部6の先端の角度θは90°未満である。図5に示されるように、面取り部7は、ステータコア2側に凸となるようにR形状に形成してもよい。先細り部6は、例えば、次のように形成する。直線状に伸ばされた帯状の導線の一部に対し、導線の軸線が帯の断面の長手方向に平行にずれるように屈曲させて屈曲部を形成する。屈曲部は、例えば、導線を金型に形成する。その後、屈曲部を帯の断面の短手方向の両側面からプレスする。その後、この屈曲部の帯の断面の長手方向から導線の軸線に対して斜めに切断することにより、面取り部7を有する先細り部6を形成する。
隣接する一対の先細り部6の先端は溶接される。そして、ステータコア2の周方向には、一対の先細り部6の溶接部(絶縁皮膜が除去された箇所)が間隔をもって配置される。先細り部6の先端をこのような形状に形成することにより、ステータコア2の周方向に隣接する該溶接部の絶縁距離を拡大することができる。絶縁距離の拡大により、セグメントコイル4の渦電流損を低減することができる。以下、隣接する一対のコイルエンド5に用いられるコイルエンド接合装置50及び溶接方法について説明する。
図6から図8に示されるように、コイルエンド接合装置50は、コイルエンド5のステータコア2の軸方向及び周方向の位置決めを行うための一対の第1の押さえ治具10,10’と、コイルエンド5のステータコア2の径方向の位置決めを行うための一対の第2の押さえ治具20,20’とを有している。
コイルエンド5には、先端が逆方向になるようにコイルエンド5’がステータコア2の径方向(Y方向)に隣接している。コイルエンド5の先細り部6には、先細り部6のステータコア2の軸方向(Z方向)および周方向(X方向)に沿った位置決めを行うための第1の押さえ治具10が嵌合している。第1の押さえ治具10の底部には、先細り部6を押圧するためのX方向に沿って平坦な平坦部11が形成されている。
平坦部11には、下方(-Z方向)に突出するように形成された爪部12が形成されている。爪部12には、移動方向(-X方向)に傾斜している嵌合面14が形成されている。嵌合面14は、周方向(X方向)に沿うと共に軸方向(Z方向)においてステータコア2に近接する方向に傾斜している。爪部12は、X方向に隣接するコイルエンド5と干渉しないように面取り部7とX方向に隣接するコイルエンド5とによって形成された空間Sに入るように形成される。平坦部11と爪部12とによって先細り部6は、第1の押さえ治具10に嵌合する。
第1の押さえ治具10には、コイルエンド5’を押圧するための第1の押さえ治具10’が-Y方向に隣接している。コイルエンド5’および第1の押さえ治具10’はそれぞれコイルエンド5および第1の押さえ治具10と同様の構成および形状を有しており、Z軸に対して回転対称に配置されている。従って、以下、コイルエンド5’および第1の押さえ治具10’については上記の構成と同様である。第1の押さえ治具10には、Z軸方向に沿って貫通した貫通孔13が形成されている。貫通孔13は、第1の押さえ治具10に先細り部6のZ軸方向に沿った位置に対応する位置に貫通して設けられている。貫通孔13及び貫通孔13’によりコイルエンド5を溶接するための1個の貫通孔が形成される。
図9に示されるように、第1の押さえ治具10は、Z軸に沿って-Z方向にコイルエンド5に接近するように移動し、基準位置Pで-Z方向に力を与えながら停止する。このとき、爪部12は、面取り部7に接触しないように空間Sに入る。これにより、コイルエンド5の先細り部6の上端が平坦部11に当接し、コイルエンド5は、第1の押さえ治具10によって-Z方向に力が与えられる。このとき、先細り部6の上端は、基準位置Pに配置され、先細り部6のZ軸方向の位置が固定される。
同様に、コイルエンド5’の先細り部6’も第1の押さえ治具10’によってZ軸方向の位置が固定される。即ち、一対の先細り部6,6’は、一対の第1の押さえ治具10,10’によってステータコア2の軸方向に押圧され、一対の先細り部6,6’のステータコア2の軸方向の位置が固定される。
その後、第1の押さえ治具10は、-X方向に移動し、爪部12が面取り部7に当接する。これにより、先細り部6が第1の押さえ治具10に嵌合し、先細り部6のX軸方向の位置が固定される。同様に、コイルエンド5’の先細り部6’も第1の押さえ治具10’によってX軸方向の位置が固定される。即ち、爪部12を先細り部6先細り部6の面取り部7に嵌合させ、かつ爪部12’を先細り部6’の面取り部7’に嵌合させた状態で一対の爪部12,12’を互いに周方向に沿って近づけるように移動させ、一対の先細り部6,6’の周方向の位置を固定する。
このとき、一対の爪部12,12’を互いに周方向に沿って近づけるように移動させた際に、一対の先細り部6,6’のそれぞれの面取り部7,7’は、それぞれの嵌合面14,14’に嵌合され、一対の先細り部6,6’の周方向の位置が固定される。これにより、一対の先細り部6,6’は、一対の第1の押さえ治具10,10’によってステータコア2の周方向から挟持されて嵌合され、一対の先細り部6,6’のステータコア2の周方向の位置が固定される。
図10から図13に示されるように、セグメントコイル4の位置は種々のバラつきがある。セグメントコイル4の曲げ角度が小さい場合、コイルエンド5が基準位置Pより上方(Z軸方向)に突出する(図10参照)。この場合、第1の押さえ治具10がZ軸に沿って下降し、先細り部6を下方に押圧することにより、先細り部6が基準位置Pに配置される。一方、セグメントコイル4の曲げ角度が大きい場合、コイルエンド5が基準位置Pより下方(-Z方向)に下がって位置する(図11参照)。この場合、第1の押さえ治具10がX軸に沿って移動し、爪部12で先細り部6を上方に引き上げる。即ち、爪部12の嵌合面14に先細り部6の面取り部7を滑り上がらせて爪部12に先細り部6を嵌合させる。これにより、先細り部6が基準位置Pに配置される。
また、セグメントコイル4の曲げのRが大きすぎる場合(図12参照)、コイルエンド5の位置がX軸方向にずれて配置される。この場合、第1の押さえ治具10がX軸に沿って移動し、爪部12で先細り部6を-X方向に移動させることにより、爪部12と平坦部11によってセグメントコイル4の軸方向に圧縮される力が加えられ、曲がりRが縮小され、正規の位置に先細り部6が配置される(図13参照)。
次に、コイルエンド5のステータコア2の径方向に対する位置決めについて説明する。一対のコイルエンド5,5’は、Y軸方向に沿って一対の第2の押さえ治具20,20’によって両側面が挟持される(図7参照)。一対の第2の押さえ治具20,20’の先端部21,21’には、一対の先細り部6,6’を両側面から挟持する突起部22,22’が設けられている。突起部22,22’は、ステータコア2の径方向に複数に隣接する一対の先細り部6,6’の間の空間Q,Q’に入るように−Z方向に突出して形成されている。即ち、一対のコイルエンド5,5’は、一対の第2の押さえ治具20,20’によってステータコア2の径方向の内側および外側から挟持される。これにより、一対のコイルエンド5,5’は、Y軸方向の動きが規制される。そして、一対の先細り部6は、ステータコア2の径方向の位置が正規の位置に固定される。
一対の第1の押さえ治具10,10’と、一対の第2の押さえ治具20,20’とによって一対の先細り部6,6’は、ステータコア2の軸方向と、周方向と、径方向との3軸方向に固定されると共に正規の位置に配置される。この時、一対の先細り部6,6’は、相互に接触しており接触部Bが形成されている。接触部Bは、貫通孔13,13’を介してZ軸上方から確認される。その後、接触部Bは、Z軸方向の上方よりレーザ溶接機30によって貫通孔13,13’を介してレーザ31で溶接される。貫通孔13,13’からレーザを照射すると、溶接対象である接触部B以外の部分に影響を与えること無く、接触部Bを溶接することができる。
上述したように、セグメントコイル4のコイルエンド5の溶接方法によると、コイルエンド5が先細り形状に形成された先細り部6を有している場合、一対の先細り部6,6’を正規の位置に正確に位置決めすることができる。そして、一対の第1の押さえ治具10,10’に設けられた貫通孔13,13’によって、一対の先細り部6,6’をレーザ溶接することができる。貫通孔13,13’により、溶接対象でない他の場所に影響を与えることが無い。そして、コイルエンド5の溶接方法によると、セグメントコイル4の全長を短縮することができ、製造されるモータを小型化することができる。また、セグメントコイル4の全長を短縮することにより、モータの製造コストを低減することができる。
なお、本発明は上記の実施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。
図14に示されるように、一対の第1の押さえ治具10,10’と、一対の第2の押さえ治具20,20’とをステータコア2の周方向に延在するように複数配列して形成されたクランプ装置40を設けてもよい。以下の説明では上記で説明した構成と同一のものは同一の名称および符号を用い、同様な構成は同一の名称を用い、重複する説明は省略する。
クランプ装置40は、円環状の内周側クランプ41と、内周側クランプ41の外周に配置された円環状の外周側クランプ42と、外周側クランプ42の外周側に放射状に配置された複数の第2の押さえ治具43とを有する。内周側クランプ41と、外周側クランプ42とには複数の貫通孔41a,42aが形成されており、一対の貫通孔41a,42aにより貫通孔Hが形成されている。内周側クランプ41と、外周側クランプ42とは、相対的に同心に回転自在である。
図15に示されるように、第2の押さえ治具43は、外周側クランプ42の側面にY軸方向に摺動自在に配置される。内周側クランプ41の下面には、第2の押さえ治具43に対向して突起部41bが設けられている。第2の押さえ治具43と突起部41bとによって、一対の先細り部6,6’がY軸方向に沿って挟持される。
図16に示されるように、一対の先細り部6,6’は、内周側クランプ41の下面に形成された爪部41cと、外周側クランプ42の底面に形成された爪部42cとによってステータコア2の周方向に挟持される。ステータコア2の周方向に延在する多数の一対の先細り部6,6’は、内周側クランプ41と、外周側クランプ42との相対的な回転によりステータコア2の周方向に位置決めされる。そして、多数の一対の先細り部6,6’は、内周側クランプ41と、外周側クランプ42とによってステータコア2の軸方向に位置決めされる。その後、多数の一対の先細り部6,6’の接触部Bは、貫通孔Hを介してレーザ溶接される。
ステータコア2の周方向にさらに延在する他の多数の一対の先細り部6,6’については、異なる外径を有するクランプ装置40によって位置決めされ、レーザ溶接される。
1…ステータ 2…ステータコア 3…コイル 4…セグメントコイル 5…コイルエンド 6…先細り部 7…面取り部 10…第1の押さえ治具 11…平坦部 12…爪部 13…貫通孔 14…嵌合面 20…第2の押さえ治具 30…レーザ溶接機 31…レーザ 40…クランプ装置 41…内周側クランプ 41a…貫通孔 41b…突起部 41c…爪部 42…外周側クランプ 42c…爪部 43…第2の押さえ治具 50…コイルエンド接合装置
Claims (4)
- ステータ用セグメントコイルにおける、先端が先細り形状でステータコア側に面取り部が形成された先細り部を有するコイルエンドの接合方法であって、
ステータコアのスロットに所定の形状に形成された各セグメントコイルは前記ステータコアの径方向の内側から外側に向かって順番に組み付けられ、
前記ステータコアにおいて前記径方向に隣接する一対の前記セグメントコイルのコイルエンドは前記ステータコアの周方向に相互に逆向きに倒し込まれており、
前記コイルエンドが倒し込まれた状態において前記径方向に隣接する一対の前記先細り部に嵌合する一対の爪部が設けられた一対の第1の押さえ治具を前記ステータコアの軸方向に沿って前記コイルエンドに接近させて前記一対の先細り部を押圧し、
前記一対の爪部の一方の爪部を前記一対の先細り部の一方の先細り部の前記面取り部に嵌合させ、かつ他方の爪部を前記一対の先細り部の他方の先細り部の前記面取り部に嵌合させて前記一対の先細り部の前記軸方向の位置を固定し、
前記一対の先細り部を一対の第2の押さえ治具によって前記径方向の内側および外側から挟持して前記一対の先細り部を接触させ前記一対の先細り部の前記径方向の位置を固定し、
前記一対の先細り部の接触部を溶接する、
コイルエンドの接合方法。 - 前記一対の爪部の一方の爪部を前記一対の先細り部の一方の先細り部の前記面取り部に嵌合させ、かつ他方の爪部を前記一対の先細り部の他方の先細り部の前記面取り部に嵌合させた状態で前記一対の爪部を互いに前記周方向に沿って近づけるように移動させることにより前記一対の先細り部の前記周方向の位置を固定する、
請求項1に記載の接合方法。 - 前記爪部は、前記周方向に沿うと共に前記軸方向において前記ステータコアに近接する方向に傾斜している嵌合面を有しており、前記一対の爪部を互いに前記周方向に沿って近づけるように移動させた際に前記一対の先細り部のそれぞれの前記面取り部を前記嵌合面に嵌合させて前記一対の先細り部の前記周方向の位置を固定する、
請求項1または2に記載の接合方法。 - 前記一対の第1の押さえ治具には、前記接触部を溶接するための貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、前記接触部の前記軸方向に沿った位置に対応する位置に前記軸方向に沿って貫通して設けられており、
前記貫通孔を介して前記接触部をレーザ溶接する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の接合方法。
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