JP2019154159A - 回転電機用ステータ、及び回転電機用ステータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コイルセグメントを形成する線材の長さを短くし、コイル重量の低減、材料コストの低減、コイルの渦電流の損失低減、及び生産効率向上を図ることのできる回転電機用ステータ、及び回転電機用ステータの製造方法を提供する。【解決手段】回転電機用ステータ10は、円環状のステータコア11と、ステータコア11の内周面に設けられた複数のスロット12と、それぞれのスロット12に配置される複数のコイルセグメント20と、を備える。コイルセグメント20は、スロット12に挿入される挿入部21と、軸方向Dcの第一端部21aから延びる第一延出部22と、軸方向Dcの第二端部21bから延びる第二延出部23と、スロット12に対するコイルセグメント20の相対位置を識別する識別部30Aと、を備え、コイルセグメント20は、ステータコア11の特定位置に対し、識別部30Aが軸方向Dcで一致するように配置される。【選択図】図2
Description
本発明は、回転電機用ステータ、及び回転電機用ステータの製造方法に関するものである。
従来から、ステータコアに形成されたスロットに、絶縁フィルムを介してコイルが装着される電動機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、絶縁フィルムを用いる構成では、部品点数が増え、電動機の製作コスト及び製作の増加に繋がる。
しかし、絶縁フィルムを用いる構成では、部品点数が増え、電動機の製作コスト及び製作の増加に繋がる。
これに対し、ステータコアのスロットに、クランク状のコイルセグメントが複数挿入される構成の回転電機のステータが提案されている(例えば、特許文献2参照)。コイルセグメントは、ステータコアの軸方向に延び、スロットに挿入される直線状の挿入部と、挿入部の両端から、それぞれステータコアの周方向に延びる延出部とを一体に備えている。ステータコアの周方向に複数形成されるスロットのそれぞれには、コイルセグメントの挿入部が挿入される。延出部は、スロットに対して軸方向の外側で、ステータコアの周方向に延びている。複数のコイルセグメントは、延出部の端部同士が電気的に接合され、これによってステータのコイルが形成されている。コイルセグメントは、導体と、導体を被覆する絶縁被覆とを有する線材により形成されている。これにより、スロット内で、コイルセグメントの導体とスロットの内周面との間に、絶縁被覆が介在することで、絶縁フィルムを不要としている。
ところで、上記したようなコイルセグメントは、挿入部の両端部において、ステータコイルの軸方向に延びる挿入部と、周方向に延びる延出部との間に屈曲部を有している。コイルセグメントの挿入部をスロットに挿入する際、コイルセグメントの屈曲部がステータコアの端部の角等に接触して、コイルセグメントの絶縁被覆が剥がれると、絶縁性が損なわれてしまう。
このため、コイルセグメントは、スロットに挿入した状態で挿入部の両端部がスロットから軸方向両側に突出するよう、挿入部の長さが、スロットの軸方向の長さよりも大きく形成されている。すなわち、コイルセグメントの挿入部は、スロットの軸方向両側に余長を有している。これにより、挿入部の両端部の屈曲部をスロットの軸方向の両側に離し、挿入部のスロットへの挿入の際に、屈曲部とステータコアとが干渉するのを避けている。
しかしながら、挿入部の軸方向の長さをスロットよりも大きくして余長を有する様にすると、コイルセグメントを形成するのに必要な線材(導体及び絶縁被覆)の長さが大きくなる。その結果、コイル重量の増加、材料コストの増加、コイルにおける渦電流の損失増加、生産効率の低下に繋がる。
そこで、本発明は、コイルセグメントを形成する線材の長さを短くし、コイル重量の低減、材料コストの低減、コイルの渦電流の損失低減、及び生産効率向上を図ることのできる回転電機用ステータ、及び回転電機用ステータの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の回転電機用ステータ(例えば、実施形態における回転電機用ステータ10)は、円環状のステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア11)と、前記ステータコアの内周面にあって前記ステータコアの周方向(例えば、実施形態における周方向Dr)に間隔をあけ複数設けられ、それぞれ前記ステータコアの軸方向(例えば、実施形態における軸方向Dc)に連続する溝状のスロット(例えば、実施形態におけるスロット12)と、それぞれの前記スロットに配置される複数のコイルセグメント(例えば、実施形態におけるコイルセグメント20)と、を備え、前記コイルセグメントは、前記軸方向に延びて前記スロットに挿入される挿入部(例えば、実施形態における挿入部21)と、前記挿入部の軸方向の第一端部(例えば、実施形態における第一端部21a)から前記ステータコアの周方向一方の側に延びる第一延出部(例えば、実施形態における第一延出部22)と、前記挿入部の軸方向の第二端部(例えば、実施形態における第二端部21b)から前記ステータコアの周方向他方の側に延びる第二延出部(例えば、実施形態における第二延出部23)と、前記スロットに対する前記コイルセグメントの相対位置を識別する識別部(例えば、実施形態における識別部30A、30B、30C)と、を備え、前記コイルセグメントは、前記ステータコアの特定位置(例えば、実施形態における第二識別部40、端部11e)に対し、前記識別部が前記軸方向で一致するように配置されていることを特徴とする。
すなわち、本発明の回転電機用ステータ(例えば、実施形態における回転電機用ステータ10)は、円環状のステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア11)と、前記ステータコアの内周面にあって前記ステータコアの周方向(例えば、実施形態における周方向Dr)に間隔をあけ複数設けられ、それぞれ前記ステータコアの軸方向(例えば、実施形態における軸方向Dc)に連続する溝状のスロット(例えば、実施形態におけるスロット12)と、それぞれの前記スロットに配置される複数のコイルセグメント(例えば、実施形態におけるコイルセグメント20)と、を備え、前記コイルセグメントは、前記軸方向に延びて前記スロットに挿入される挿入部(例えば、実施形態における挿入部21)と、前記挿入部の軸方向の第一端部(例えば、実施形態における第一端部21a)から前記ステータコアの周方向一方の側に延びる第一延出部(例えば、実施形態における第一延出部22)と、前記挿入部の軸方向の第二端部(例えば、実施形態における第二端部21b)から前記ステータコアの周方向他方の側に延びる第二延出部(例えば、実施形態における第二延出部23)と、前記スロットに対する前記コイルセグメントの相対位置を識別する識別部(例えば、実施形態における識別部30A、30B、30C)と、を備え、前記コイルセグメントは、前記ステータコアの特定位置(例えば、実施形態における第二識別部40、端部11e)に対し、前記識別部が前記軸方向で一致するように配置されていることを特徴とする。
このような構成によれば、コイルセグメントに設けた識別部がステータコアの特定位置に対して軸方向で一致するよう、コイルセグメントを設ける。これにより、コイルセグメントを、ステータコアに対して軸方向で高精度に配置することができる。したがって、挿入部と第一延出部及び第二延出部との間の屈曲部が、ステータコア(スロット)の端部に干渉するのを抑えることができる。したがって、コイルセグメントを形成する線材の絶縁被覆がステータコアに干渉して破れるのを抑えることができる。その結果、コイルセグメントの挿入部のスロットに対する余長を小さく抑えても、絶縁被覆の破れを防止しつつコイルセグメントのスロットへの取付を行うことが可能となる。
また、本発明の回転電機用ステータは、前記ステータコアの内周面に、第二識別部(例えば、実施形態における第二識別部40)が設けられ、前記コイルセグメントは、前記第二識別部に対して前記識別部が前記軸方向で一致するように配置されているのが好ましい。
このような構成によれば、ステータコアに第二識別部を設けることで、ステータコアに対するコイルセグメントの識別部の位置を容易に識別することができる。したがって、コイルセグメントのステータコアに対する軸方向の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
また、本発明の回転電機用ステータは、前記コイルセグメントが、前記ステータコアの前記軸方向の端部(例えば、実施形態における端部11e)に対し、前記識別部(例えば、実施形態における識別部30B)が前記軸方向で一致するように配置されているのが好ましい。
このような構成によれば、コイルセグメントをステータコアに対して位置合わせするための特定位置として、ステータコアの軸方向の端部を用いる。コイルセグメントの識別部をステータコアの端部に軸方向で位置合わせすることで、コイルセグメントをステータコアに対して高精度に配置することができる。したがって、ステータコア側に、コイルセグメントの識別部を位置合わせするための目印等を設ける必要が無く、容易な構成でコイルセグメントの高精度な位置合わせを行うことができ、コストダウンを図るとともに、絶縁被膜の確実な破れ防止を図ることができる。
また、本発明の回転電機用ステータは、前記コイルセグメントが、前記軸方向の両側に前記識別部(例えば、実施形態における識別部30B,30C)をそれぞれ備え、前記ステータコアの前記軸方向両側の前記特定位置に対し、前記識別部のそれぞれが前記軸方向で一致するよう配置されているのが好ましい。
このような構成によれば、コイルセグメントのステータコアに対する位置合わせを、軸方向の両側で行うことができる。これにより、コイルセグメントのスロットに対する干渉を確実に抑え、絶縁被膜の確実な破れ防止を図ることができる。
また、本発明の回転電機用ステータの製造方法は、上記したような回転電機用ステータの製造方法であって、前記コイルセグメントの前記識別部を、前記ステータコアの特定位置に位置合わせする工程(例えば、実施形態における工程S3)と、前記コイルセグメントの前記挿入部を前記スロットに挿入する工程(例えば、実施形態における工程S4)と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、コイルセグメントを、ステータコアに対して軸方向で高精度に配置することができる。したがって、コイルセグメントを形成する線材の絶縁被覆がステータコアに干渉して破れるのを抑えることができる。その結果、コイルセグメントの挿入部のスロットに対する余長を小さく抑えても、絶縁被覆の破れを防止しつつコイルセグメントのスロットへの取付を行うことが可能となる。
また、本発明の回転電機用ステータの製造方法は、前記コイルセグメントの前記識別部の位置、及び前記ステータコアの特定位置を画像センサ(例えば、実施形態における画像センサ205a)により認識する工程(例えば、実施形態における工程S2)をさらに備え、前記コイルセグメントを位置合わせする工程は、前記画像センサで認識した前記コイルセグメントの前記識別部の位置、及び前記ステータコアの特定位置に基づき、前記コイルセグメントを保持するロボット(例えば、実施形態におけるロボット200)の位置を補正し、前記コイルセグメントの前記識別部を、前記ステータコアの特定位置に位置合わせするようにしてもよい。
このような構成によれば、画像センサを用いてコイルセグメントをステータコアに対して軸方向で位置合わせすることで、コイルセグメントの位置合わせを効率良くかつ高精度に行うことができる。
また、本発明の回転電機用ステータの製造方法は、前記コイルセグメントを位置合わせする工程は、前記コイルセグメントの前記識別部が前記ステータコアの特定位置に対して前記軸方向で一致するよう、前記ロボットの位置を補正するようにしてもよい。
本発明によれば、コイルセグメントを形成する線材の長さを短くし、コイル重量の低減、材料コストの低減、コイルの渦電流の損失低減、及び生産効率向上を図ることが可能となる。
次に、本発明の実施形態に係る回転電機用ステータ、及び回転電機用ステータの製造方法について、図面を参照して説明をする。
図1は、本発明の実施形態における回転電機用ステータ10を示す斜視図である。図2は、本発明の実施形態における回転電機用ステータ10の一部を示す拡大斜視図である。
図1、図2に示すように、回転電機用ステータ10は、円環状のステータコア11と、ステータコア11に設けられたコイル15と、を主に備える。
ステータコア11は、例えば円環状の電磁鋼板が、複数枚積層されることで形成されている。ステータコア11の内周面11iには、ステータコア11の周方向Drに沿って等間隔に配列された複数のスロット12が設けられている。スロット12は、ステータコア11の内周面11iからステータコア11の径方向外側に向かって、断面略コ字状に窪む溝状をなしている。スロット12は、軸方向Dcに延び、ステータコア11の軸方向Dcの一方の端部11eから他方の端部11fまで連続している。スロット12は、ステータコア11の端部11e及び11fのそれぞれにおいて、軸方向Dcに開口している。
図3は、本発明の実施形態における回転電機用ステータ10において、スロット12に設けられたコイルセグメント20のレイアウトを示す図である。
図2、図3に示すように、コイル15は、ステータコア11の複数のスロット12のそれぞれに設けられた複数のコイルセグメント20を備えている。各コイルセグメント20は、いわゆるマグネットワイヤであり、導体と、この導体を被覆する絶縁被膜と、で構成された線材20wからなる。
図2、図3に示すように、コイル15は、ステータコア11の複数のスロット12のそれぞれに設けられた複数のコイルセグメント20を備えている。各コイルセグメント20は、いわゆるマグネットワイヤであり、導体と、この導体を被覆する絶縁被膜と、で構成された線材20wからなる。
コイルセグメント20は、直線状に延びる挿入部21と、挿入部21の軸方向Dcの第一端部21aから延びる第一延出部22と、挿入部21の軸方向Dcの第二端部21bから延びる第二延出部23と、を一体に有している。さらに、コイルセグメント20は、挿入部21の第一端部21aと第一延出部22との間に屈曲部24を有し、挿入部21の第二端部21bと第二延出部23との間に屈曲部25を有している。第一延出部22は、挿入部21の第一端部21aから、ステータコア11の周方向Dr一方の側に斜めに延び、第二延出部23は、挿入部21の第二端部21bから周方向Dr他方の側に斜めに延びている。これにより、第一延出部22と第二延出部23とは、挿入部21から周方向Drにおいて互いに異なる方向に延びている。すなわち、コイルセグメント20は、クランク状をなしている。
また、各スロット12には、コイルセグメント20が径方向に複数重に積層されて設けられている。ステータコア11の径方向において互いに隣り合うコイルセグメント20は、第一延出部22及び第二延出部23の周方向Drへの延出方向が互いに異なっている。
各コイルセグメント20は、挿入部21を各スロット12に挿入して配置されている。各スロット12に挿入部21をスロット12に挿入した状態で、屈曲部24及び第一延出部22は、ステータコア11の一方の端部11eに対して軸方向Dcの外側に配置され、屈曲部25及び第二延出部23は、ステータコア11の他方の端部11fに対して軸方向Dcの外側に配置される。
ステータコア11の周方向Drに設けられた複数のスロット12に保持された複数のコイルセグメント20において、電気的に同相のコイルセグメント20同士は接合される。すなわち、コイル15は、U相、V相、W相の3相構成で、U相、V相、W相のそれぞれにおいて、複数のコイルセグメント20同士が電気的に接合されている。
同相の複数のコイルセグメント20において、ステータコア11の径方向一方の側に位置するコイルセグメント20Aの第一延出部22Aと、径方向他方の側に位置するコイルセグメント20Bの第一延出部22Bとは、周方向Drで互いに異なる方向に延びている。同様に、径方向一方の側に位置するコイルセグメント20Aの第二延出部23Aと、径方向他方の側に位置するコイルセグメント20Bの第二延出部23Bとは、周方向Drで互いに異なる方向に延びている。
同相のコイルセグメント20同士は、径方向一方の側のコイルセグメント20Aの第一延出部22A,第二延出部23Aの先端部22s,23sと、径方向他方の側のコイルセグメント20Bの第一延出部22B,第二延出部23Bの先端部22t,23tとが、互いに重ね合わせて接合されている。ここで、接合とは、コイルセグメント20A、20Bを形成する線材20wの導体を覆う絶縁被膜が溶けて、導体同士が電気的に接続されることをいう。
このように、ステータコア11の径方向において互いに隣り合う複数のコイルセグメント20同士の接合が繰り返されることで、コイル15が構成されている。
図1に示すように、コイル15には、U相、V相、W相のそれぞれに対応したバスバー18が接続されている。
図1に示すように、コイル15には、U相、V相、W相のそれぞれに対応したバスバー18が接続されている。
上記のような回転電機用ステータ10において、各コイルセグメント20には、識別部30Aが設けられている。識別部30Aは、コイルセグメント20を、ステータコア11の特定位置に対して軸方向Dcで一致させるものである。本実施形態において、識別部30Aは、例えば、挿入部21の軸方向Dcの中央に設けられ、周方向Drに延びる線状のマークMaからなる。識別部30Aは、線状のマークMaに限らず、例えば点状等、適宜他の形態とすることも可能である。
また、ステータコア11の特定位置には、コイルセグメント20の識別部30A(マークMa)による位置合わせとなる基準として、第二識別部40が設けられている。第二識別部40は、ステータコア11の内周面11iに設けられている。第二識別部40は、ステータコア11の内周面11iにおいて、軸方向Dcの一方の端部11eと他方の端部11fとの中心に設けられ、周方向の全周にわたって設けられたマークラインLmからなる。
なお、マークMa、マークラインLmの位置は、挿入部21、ステータコア11の内周面11iの軸方向中央に限らず、予め定めた他の位置であってもよい。
なお、マークMa、マークラインLmの位置は、挿入部21、ステータコア11の内周面11iの軸方向中央に限らず、予め定めた他の位置であってもよい。
各コイルセグメント20は、挿入部21に設けられた識別部30Aを、ステータコア11の内周面11iに設けられた第二識別部40に対し、軸方向Dcの位置が一致するように設けられている。識別部30Aと第二識別部40とを軸方向Dcで位置を一致させた状態で、各コイルセグメント20において、挿入部21の第一端部21a,第二端部21bは、スロット12の軸方向Dcの両側に均等に突出する。さらに、屈曲部24及び第一延出部22と、屈曲部25及び第二延出部23とは、ステータコア11の端部11e,11fに対し、接触することなく軸方向Dcで最小限の隙間を隔てて配置される。
図4は、本発明の実施形態における回転電機用ステータの製造に用いるロボットの概略構成を示す斜視図である。
図4に示すように、上記したようなコイルセグメント20は、ロボット200を用いてステータコア11に組み付ける。ロボット200は、コイルセグメント20を保持するハンド部201と、ハンド部201を移動させるアーム部202と、カメラ205と、を備える。
図4に示すように、上記したようなコイルセグメント20は、ロボット200を用いてステータコア11に組み付ける。ロボット200は、コイルセグメント20を保持するハンド部201と、ハンド部201を移動させるアーム部202と、カメラ205と、を備える。
ハンド部201は、コイルセグメント20を保持することができる。ハンド部201は、複数組が設けられていてもよい。
アーム部202は、ロボット制御部203の制御により、ハンド部201を所定の位置に移動させる。アーム部202は、ハンド部201をステータコア11の径方向に移動させる径方向アクチュエータ202aと、ハンド部201をステータコア11の軸方向Dcに移動させる軸方向アクチュエータ202bと、ハンド部201で保持したコイルセグメント20とステータコア11とを周方向Drで相対移動させる周方向アクチュエータ(図示無し)と、を少なくとも備える。
アーム部202は、ロボット制御部203の制御により、ハンド部201を所定の位置に移動させる。アーム部202は、ハンド部201をステータコア11の径方向に移動させる径方向アクチュエータ202aと、ハンド部201をステータコア11の軸方向Dcに移動させる軸方向アクチュエータ202bと、ハンド部201で保持したコイルセグメント20とステータコア11とを周方向Drで相対移動させる周方向アクチュエータ(図示無し)と、を少なくとも備える。
カメラ205は、ハンド部201で保持したコイルセグメント20に設けられた識別部30Aと、ステータコア11の内周面11iに設けられた第二識別部40とを撮像する。カメラ205は、画像センサ205a及び画像処理部205bを備える。画像センサ205aは、撮像した画像中の識別部30A、第二識別部40の位置を認識する。画像処理部205bは、画像センサ205aで認識された識別部30Aと第二識別部40との位置に基づき、識別部30Aと第二識別部40と軸方向Dcにおける位置ずれ量を検出する。
ロボット制御部203は、画像処理部205bで検出した識別部30Aと第二識別部40との軸方向Dcにおける位置ずれ量に基づき、ロボット200を制御し、アーム部202の移動(位置)を補正する。
次に、上記のような回転電機用ステータ10の製造方法について説明する。
図5は、本発明の実施形態における回転電機用ステータの製造方法の流れを示すフローチャートである。図6は、本発明の実施形態におけるコイルセグメントとステータコアのスロットとを軸方向で位置合わせする方法の概略構成を示す図である。
図5に示すように、上記したような回転電機用ステータ10を製造するには、まず、コイルセグメント20及びステータコア11に、識別部30A及び第二識別部40を設ける(工程S1)。
図5は、本発明の実施形態における回転電機用ステータの製造方法の流れを示すフローチャートである。図6は、本発明の実施形態におけるコイルセグメントとステータコアのスロットとを軸方向で位置合わせする方法の概略構成を示す図である。
図5に示すように、上記したような回転電機用ステータ10を製造するには、まず、コイルセグメント20及びステータコア11に、識別部30A及び第二識別部40を設ける(工程S1)。
これには、コイルセグメント20の製造工程において、コイルセグメント20をプレス加工等によって所定形状に形成した後、挿入部21の軸方向Dcの中央に対し、レーザープリンター等によってインクを塗布することで、識別部30AとしてマークMaを形成する。また、ステータコア11の製造工程において、ステータコア11を所定形状に形成した後、ステータコア11の内周面11iに対し、レーザープリンター等によってインクを周方向Drに連続して線状に塗布することで、第二識別部40としてのマークラインLmを形成する。
なお、マークMa、マークラインLmの位置は、挿入部21、ステータコア11の内周面11iの軸方向Dcの中央に限らず、軸方向Dcの他の位置であってもよい。また、マークMa、マークラインLmを形成する方法は、レーザープリンターに限らず、他の方法であってもよい。また、識別部30A及び第二識別部40を設ける工程S1は、回転電機用ステータ10の製造を行うのとは別の場所で、予め行ってもよい。
次に、第二識別部40が設けられたステータコア11に対し、複数のコイルセグメント20を、順次組み付けていく。これには、ステータコア11を、図示しないワーク保持台にセットする。ロボット200は、ステータコア11に組み付けるべきコイルセグメント20をハンド部201で保持する。続いて、アーム部202を作動させ、ハンド部201で保持したコイルセグメント20を、ステータコア11の所定のスロット12に対し、径方向で間隔をあけた状態で対向させる。
この状態で、カメラ205により、識別部30A及び第二識別部40の認識を行う(工程S2)。
これには、図6に示すように、カメラ205により、ハンド部201で保持したコイルセグメント20の識別部30A(マークMa)と、ステータコア11の内周面11iに設けられた第二識別部40(マークラインLm)とを撮像する。カメラ205の画像センサ205aは、撮像した画像中の識別部30A、第二識別部40の位置を認識する。画像処理部205bは、撮像した画像中における識別部30Aと第二識別部40との、軸方向Dcにおける位置ずれ量を検出する。
これには、図6に示すように、カメラ205により、ハンド部201で保持したコイルセグメント20の識別部30A(マークMa)と、ステータコア11の内周面11iに設けられた第二識別部40(マークラインLm)とを撮像する。カメラ205の画像センサ205aは、撮像した画像中の識別部30A、第二識別部40の位置を認識する。画像処理部205bは、撮像した画像中における識別部30Aと第二識別部40との、軸方向Dcにおける位置ずれ量を検出する。
次に、工程S2における識別部30A及び第二識別部40の認識結果に基づき、コイルセグメント20とステータコア11とを位置合わせする(工程S3)。
これには、ロボット制御部203が、画像処理部205bで検出した識別部30Aと第二識別部40との軸方向Dcにおける位置ずれ量に基づき、ロボット200のアーム部202を制御する。これにより、ロボット200は、ハンド部201で保持したコイルセグメント20の識別部30Aが、ステータコア11の第二識別部40に対して軸方向Dcの位置が一致するよう、軸方向アクチュエータ202bで、コイルセグメント20を移動させ、軸方向Dcの位置を調整する。
これには、ロボット制御部203が、画像処理部205bで検出した識別部30Aと第二識別部40との軸方向Dcにおける位置ずれ量に基づき、ロボット200のアーム部202を制御する。これにより、ロボット200は、ハンド部201で保持したコイルセグメント20の識別部30Aが、ステータコア11の第二識別部40に対して軸方向Dcの位置が一致するよう、軸方向アクチュエータ202bで、コイルセグメント20を移動させ、軸方向Dcの位置を調整する。
この後、ロボット200は、識別部30Aをステータコア11の第二識別部40に対して軸方向Dc位置を一致させた状態のまま、コイルセグメント20を径方向アクチュエータ202aで径方向に移動させ、挿入部21を所定のスロット12に挿入する(工程S4)。
コイルセグメント20を保持するハンド部201とステータコア11とを周方向に相対回転させながら、上記したような工程S2〜工程S4を順次繰り返すことで、ステータコア11の全てのスロット12に、所定数のコイルセグメント20を組み付けていく。
なお、各コイルセグメント20は、スロット12に挿入部21を挿入した後に、他のコイルセグメント20と、第一延出部22の先端部22s,22t同士、第二延出部23の先端部23s、23t同士、を、レーザー溶接等によって接合する。
これにより、回転電機用ステータ10の組立が完了する。
なお、各コイルセグメント20は、スロット12に挿入部21を挿入した後に、他のコイルセグメント20と、第一延出部22の先端部22s,22t同士、第二延出部23の先端部23s、23t同士、を、レーザー溶接等によって接合する。
これにより、回転電機用ステータ10の組立が完了する。
このような回転電機用ステータ10、及び回転電機用ステータ10の製造方法では、コイルセグメント20に設けた識別部30Aが、ステータコア11の第二識別部40(特定位置)に対して軸方向Dcで一致するよう、コイルセグメント20を設ける。これにより、コイルセグメント20は、ステータコア11に対して軸方向Dcで高精度に配置される。したがって、挿入部21と第一延出部22及び第二延出部23との間の屈曲部24,25が、ステータコア11(スロット12)の端部11e,11fに干渉するのを抑えられる。
このように、上述の回転電機用ステータ10は、円環状のステータコア11と、ステータコア11の内周面11iに、ステータコア11の周方向Drに間隔をあけて複数設けられ、それぞれステータコア11の軸方向Dcに連続する溝状のスロット12と、それぞれのスロット12に配置される複数のコイルセグメント20と、を備える。コイルセグメント20は、軸方向Dcに延びてスロット12に挿入される挿入部21と、軸方向Dcの第一端部21aからステータコア11の周方向Dr一方の側に延びる第一延出部22と、軸方向Dcの第二端部21bからステータコア11の周方向Dr他方の側に延びる第二延出部23と、スロット12に対するコイルセグメント20の相対位置を識別する識別部30Aと、を備える。コイルセグメント20は、ステータコア11の特定位置に対し、識別部30Aが軸方向Dcで一致するように配置される。
このような構成によれば、コイルセグメント20を、ステータコア11に対して軸方向Dcで高精度に配置することができる。したがって、挿入部21と第一延出部22及び第二延出部23との間の屈曲部24,25が、ステータコア11(スロット12)の端部に干渉するのを抑えることができる。これにより、コイルセグメント20を形成する線材20wの絶縁被覆がステータコア11に干渉して破れるのを抑えることができる。その結果、コイルセグメント20の挿入部21のスロット12に対する余長を小さく抑えても、絶縁被覆の破れを防止しつつコイルセグメント20のスロット12への取付を行うことが可能となる。したがって、コイルセグメント20を形成する線材20wの長さを短くし、コイル15の重量の低減、材料コストの低減、コイル15の渦電流の損失低減、及び生産効率向上を図ることが可能となる。
このような構成によれば、コイルセグメント20を、ステータコア11に対して軸方向Dcで高精度に配置することができる。したがって、挿入部21と第一延出部22及び第二延出部23との間の屈曲部24,25が、ステータコア11(スロット12)の端部に干渉するのを抑えることができる。これにより、コイルセグメント20を形成する線材20wの絶縁被覆がステータコア11に干渉して破れるのを抑えることができる。その結果、コイルセグメント20の挿入部21のスロット12に対する余長を小さく抑えても、絶縁被覆の破れを防止しつつコイルセグメント20のスロット12への取付を行うことが可能となる。したがって、コイルセグメント20を形成する線材20wの長さを短くし、コイル15の重量の低減、材料コストの低減、コイル15の渦電流の損失低減、及び生産効率向上を図ることが可能となる。
また、上述の回転電機用ステータ10は、ステータコア11の内周面11iに第二識別部40が設けられ、コイルセグメント20は、第二識別部40に対して識別部30Aが軸方向Dcで一致するように配置されている。
このような構成によれば、ステータコア11の特定位置として第二識別部40を設けることで、ステータコア11に対するコイルセグメント20の識別部30Aの位置を容易に識別することができる。したがって、コイルセグメント20のステータコア11に対する軸方向Dcの位置合わせを容易に行うことが可能となる。
このような構成によれば、ステータコア11の特定位置として第二識別部40を設けることで、ステータコア11に対するコイルセグメント20の識別部30Aの位置を容易に識別することができる。したがって、コイルセグメント20のステータコア11に対する軸方向Dcの位置合わせを容易に行うことが可能となる。
また、上述の回転電機用ステータ10の製造方法は、上記したような回転電機用ステータ10の製造方法であって、コイルセグメント20の識別部30Aを、ステータコア11の特定位置に位置合わせする工程S3と、コイルセグメント20の挿入部21をスロット12に挿入する工程S4と、を備える。
このような構成によれば、コイルセグメント20を、ステータコア11に対して軸方向Dcで高精度に配置することができる。したがって、コイルセグメント20を形成する線材20wの絶縁被覆がステータコア11に干渉して破れるのを抑えることができる。その結果、コイル15重量の低減、材料コストの低減、コイル15の渦電流の損失低減、及び生産効率向上を図ることができる回転できよう回転電機用ステータ10を提供することが可能となる。
このような構成によれば、コイルセグメント20を、ステータコア11に対して軸方向Dcで高精度に配置することができる。したがって、コイルセグメント20を形成する線材20wの絶縁被覆がステータコア11に干渉して破れるのを抑えることができる。その結果、コイル15重量の低減、材料コストの低減、コイル15の渦電流の損失低減、及び生産効率向上を図ることができる回転できよう回転電機用ステータ10を提供することが可能となる。
また、上述の回転電機用ステータ10の製造方法は、コイルセグメント20の識別部30Aの位置、及びステータコア11の特定位置を画像センサ205aにより認識する工程S2を備える。さらに、コイルセグメント20を位置合わせする工程S3は、画像センサ205aで認識したコイルセグメント20の識別部30Aの位置、及びステータコア11の特定位置の位置に基づき、コイルセグメント20を保持するロボット200の位置を補正し、コイルセグメント20の識別部30Aを、ステータコア11の特定位置に位置合わせする。
このような構成によれば、画像センサ205aを用いてコイルセグメント20をステータコア11に対して軸方向Dcで位置合わせすることで、コイルセグメント20の位置合わせを効率良くかつ高精度に行うことができる。
このような構成によれば、画像センサ205aを用いてコイルセグメント20をステータコア11に対して軸方向Dcで位置合わせすることで、コイルセグメント20の位置合わせを効率良くかつ高精度に行うことができる。
上記実施形態においては、コイルセグメント20に設けた識別部30Aを、ステータコア11に設けた第二識別部40に対して軸方向Dcで一致するように位置合わせを行うようにしたが、これに限らない。
(実施形態の第1変形例)
図7は、本発明の実施形態の第1変形例における、コイルセグメントとステータコアのスロットとを軸方向で位置合わせする方法の概略構成を示す図である。
例えば、図7に示すように、コイルセグメント20の挿入部21の一方の端部に識別部30B(マークMb)を設け、この識別部30Bが、ステータコア11の軸方向Dcの端部11eに対して軸方向Dcで一致するように位置合わせし、コイルセグメント20をステータコア11のスロット12に取り付けるようにしてもよい。
図7は、本発明の実施形態の第1変形例における、コイルセグメントとステータコアのスロットとを軸方向で位置合わせする方法の概略構成を示す図である。
例えば、図7に示すように、コイルセグメント20の挿入部21の一方の端部に識別部30B(マークMb)を設け、この識別部30Bが、ステータコア11の軸方向Dcの端部11eに対して軸方向Dcで一致するように位置合わせし、コイルセグメント20をステータコア11のスロット12に取り付けるようにしてもよい。
上述の実施形態の変形例では、コイルセグメント20は、ステータコア11の軸方向Dcの端部11eに対し、識別部30Bが軸方向Dcで一致するように配置される。このような構成によれば、コイルセグメント20をステータコア11に対して位置合わせするための特定位置として、ステータコア11の軸方向Dcの端部11eを用いる。これにより、コイルセグメント20の識別部30Bをステータコア11の端部11eに軸方向Dcで位置合わせすることで、コイルセグメント20をステータコア11に対して高精度に配置することができる。したがって、ステータコア11側に、コイルセグメント20の識別部30Bを位置合わせするための特定位置として上記実施形態のような第二識別部40等を設ける必要が無く、容易な構成でコイルセグメント20の高精度な位置合わせを行うことができる。したがって、さらなるコストダウンを図ることが可能となる。
(実施形態の第2変形例)
図8は、本発明の実施形態の第2変形例における、コイルセグメントとステータコアのスロットとを軸方向で位置合わせする方法の概略構成を示す図である。
例えば、図8に示すように、コイルセグメント20の挿入部21の軸方向Dcの両端部に識別部30B,30C(マークMb、Mc)を設けるようにしてもよい。この識別部30B,30Cが、ステータコア11の軸方向Dcの端部11e、11fの双方に対して軸方向Dcで一致するように位置合わせし、コイルセグメント20をステータコア11のスロット12に取り付ける。この場合、識別部30Bとステータコア11の端部11eとの認識、及び識別部30Cとステータコア11の端部11fとの認識を行うため、ステータコア11の軸方向Dcの両側に、カメラ205をそれぞれ配置する。
図8は、本発明の実施形態の第2変形例における、コイルセグメントとステータコアのスロットとを軸方向で位置合わせする方法の概略構成を示す図である。
例えば、図8に示すように、コイルセグメント20の挿入部21の軸方向Dcの両端部に識別部30B,30C(マークMb、Mc)を設けるようにしてもよい。この識別部30B,30Cが、ステータコア11の軸方向Dcの端部11e、11fの双方に対して軸方向Dcで一致するように位置合わせし、コイルセグメント20をステータコア11のスロット12に取り付ける。この場合、識別部30Bとステータコア11の端部11eとの認識、及び識別部30Cとステータコア11の端部11fとの認識を行うため、ステータコア11の軸方向Dcの両側に、カメラ205をそれぞれ配置する。
上述の実施形態の変形例では、コイルセグメント20は、軸方向Dcの両側に識別部30B,30Cをそれぞれ備え、ステータコア11の軸方向Dc両側の特定位置に対し、識別部30B,30Cのそれぞれが軸方向Dcで一致するよう配置される。
このような構成によれば、コイルセグメント20をステータコア11に対して位置合わせするための特定位置として、ステータコア11の軸方向Dcの端部11e、11fを用いる。これにより、コイルセグメント20のステータコア11に対する位置合わせを、軸方向Dcの両側で行うことができる。したがって、ステータコア11側に、コイルセグメント20の識別部30Bを位置合わせするための特定位置として上記実施形態のような第二識別部40等を設ける必要が無く、容易な構成でコイルセグメント20の高精度な位置合わせを行うことができる。
このような構成によれば、コイルセグメント20をステータコア11に対して位置合わせするための特定位置として、ステータコア11の軸方向Dcの端部11e、11fを用いる。これにより、コイルセグメント20のステータコア11に対する位置合わせを、軸方向Dcの両側で行うことができる。したがって、ステータコア11側に、コイルセグメント20の識別部30Bを位置合わせするための特定位置として上記実施形態のような第二識別部40等を設ける必要が無く、容易な構成でコイルセグメント20の高精度な位置合わせを行うことができる。
(その他の実施形態)
なお、本発明は上述の各実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
なお、本発明は上述の各実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、回転電機用ステータ10の各部の構成は、適宜変更することが可能である。また、回転電機用ステータ10を備えて構成される回転電機については、その構成を何ら限定するものではない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
10…回転電機用ステータ、11…ステータコア、11e…端部、11f…端部、11i…内周面、12…スロット、15…コイル、20、20A、20B…コイルセグメント、20w…線材、21…挿入部、22、22A、22B…第一延出部、23、23A、23B…第二延出部、30A、30B、30C…識別部、40…第二識別部、200…ロボット、205a…画像センサ、Dc…軸方向、Dr…周方向、S2、S3、S4…工程
Claims (6)
- 円環状のステータコアと、
前記ステータコアの内周面にあって前記ステータコアの周方向に間隔をあけ複数設けられ、それぞれ前記ステータコアの軸方向に連続する溝状のスロットと、
それぞれの前記スロットに配置される複数のコイルセグメントと、を備え、
前記コイルセグメントは、
前記軸方向に延びて前記スロットに挿入される挿入部と、
前記挿入部の軸方向の第一端部から前記ステータコアの周方向一方の側に延びる第一延出部と、
前記挿入部の軸方向の第二端部から前記ステータコアの周方向他方の側に延びる第二延出部と、
前記スロットに対する前記コイルセグメントの相対位置を識別する識別部と、
を備え、
前記コイルセグメントは、前記ステータコアの特定位置に対し、前記識別部が前記軸方向で一致するように配置されている
ことを特徴とする回転電機用ステータ。 - 前記ステータコアの内周面に、第二識別部が設けられ、
前記コイルセグメントは、前記第二識別部に対して前記識別部が前記軸方向で一致するように配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機用ステータ。 - 前記コイルセグメントは、前記ステータコアの前記軸方向の端部に対し、前記識別部が前記軸方向で一致するように配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機用ステータ。 - 前記コイルセグメントは、前記軸方向の両側に前記識別部をそれぞれ備え、
前記ステータコアの前記軸方向両側の前記特定位置に対し、前記識別部のそれぞれが前記軸方向で一致するよう配置されている
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の回転電機用ステータ。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の回転電機用ステータの製造方法であって、
前記コイルセグメントの前記識別部を、前記ステータコアの特定位置に位置合わせする工程と、
前記コイルセグメントの前記挿入部を前記スロットに挿入する工程と、
を備えることを特徴とする回転電機用ステータの製造方法。 - 前記コイルセグメントの前記識別部の位置、及び前記ステータコアの特定位置を画像センサにより認識する工程をさらに備え、
前記コイルセグメントを位置合わせする工程は、前記画像センサで認識した前記コイルセグメントの前記識別部の位置、及び前記ステータコアの特定位置に基づき、前記コイルセグメントを保持するロボットの位置を補正し、前記コイルセグメントの前記識別部を、前記ステータコアの特定位置に位置合わせする
ことを特徴とする請求項5に記載の回転電機用ステータの製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018037890A JP2019154159A (ja) | 2018-03-02 | 2018-03-02 | 回転電機用ステータ、及び回転電機用ステータの製造方法 |
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CN (1) | CN209844668U (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP4266561A1 (en) * | 2022-04-22 | 2023-10-25 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Assembly of a multi-segment stator |
-
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- 2018-03-02 JP JP2018037890A patent/JP2019154159A/ja active Pending
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2019
- 2019-02-26 CN CN201920239491.3U patent/CN209844668U/zh active Active
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WO2021073841A1 (en) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Assembly of a multi-segment stator |
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