JP2020099153A - ステータ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セグメントコイルの整列精度を向上させることができるステータ製造装置を提供する。【解決手段】ステータ製造装置１００は、Ｕ字状に成形されステータコアに挿入された複数のセグメントコイルを整列させる。ステータ製造装置１００は、ステータコア支持部１０１と、コイルガイド１０２と、リード押しプレート１０３とを有する。ステータコア支持部１０１は、ステータコアを支持する。コイルガイド１０２は、複数のセグメントコイルの中央部が、ステータコアから予め設定された距離を超えて突出しないように中央部の突出量を規制する。リード押しプレート１０３は、複数のセグメントコイルの中央部がコイルガイドに当接するように複数のセグメントコイルの端部をコイルガイドの方向に付勢する付勢部材１０５を有する。【選択図】図６

Description

本発明はステータ製造装置に関する。

自動車等の移動体において、化石燃料を使用するエンジンと協働して、あるいはエンジンに代えて駆動用のモータを搭載する技術が普及している。このような移動体に使用されるモータは、高出力化が期待される一方、同時に小型化ないし軽量化されることが期待されている。

このようなモータのステータ（固定子）には、平角導体を曲げ加工して略Ｕ字状に成形されたセグメントコイルをステータコアに組み込む技術が開発されている。例えば特許文献１に記載のステータ製造装置は、ステータコアの端面に近接して、スロットに挿入されステータコア端面より突出するリード部分を変形させる第１変形ブレードと、第１変形ブレードに隣接して配置され第１変形ブレードと長さの異なる第２変形ブレードとを備える。

特開２０１３−１２１２９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の製造装置は、セグメントコイルの加工ばらつきの影響を受けるため、セグメントコイルの整列精度を高めることが難しい。そのため、セグメントコイルの整列精度がばらつく分、ステータを小型化することが困難であった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、セグメントコイルの整列精度を向上させることができるステータ製造装置を提供するものである。

本発明にかかるステータ製造装置は、Ｕ字状に成形されステータコアに挿入された複数のセグメントコイルを整列させる。ステータ製造装置は、ステータコア支持部と、コイルガイドと、リード押しプレートとを有する。ステータコア支持部は、ステータコアを支持する。コイルガイドは、複数のセグメントコイルの中央部が、ステータコアから予め設定された距離を超えて突出しないように中央部の突出量を規制する。リード押しプレートは、複数のセグメントコイルの中央部がコイルガイドに当接するように複数のセグメントコイルの端部をコイルガイドの方向に付勢する付勢部材を有する。

このような構成により、ステータ製造装置は、セグメントコイルの加工バラツキを付勢部材により吸収し、セグメントコイルを一様にコイルガイドに整列させることができる。

本発明により、セグメントコイルの整列精度を向上させることができるステータ製造装置を提供することができる。

実施の形態にかかるステータの概略構成図である。 実施の形態にかかるステータコアの概観図である。 インシュレータを組み込んだステータコアにセグメントコイルを挿入する状態を示す図である。 ステータコアにセグメントコイルを挿入して曲げ加工を行う状態を示す図である。 実施の形態にかかるステータ製造装置の構成を示す図である。 ステータ製造装置によりセグメントコイルを整列する状態を示す図である。 リード押しプレートのバリエーションを説明するための図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

＜実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかるステータの概略構成図である。実施の形態にかかるステータ１０は、３層交流モータのロータを回転させるために用いられる。ステータ１０は、主な構成として、ステータコア１１、インシュレータ１２、セグメントコイル１３およびコイル引出線１４を有している。

図に示すように、ステータコア１１の各スロット内には、複数のセグメントコイル１３が挿入されている。また、セグメントコイル１３の被覆部１３１は、ステータコア１１の周方向に曲げ加工されている。被覆部１３１が曲げ加工されることにより、コイルエンド１３２が近接した状態となる。コイル引出線１４は、第１引出線１４ｕ、第２引出線１４ｖおよび第３引出線１４ｗを有している。各コイルエンド１３２は、第１引出線１４ｕ、第２引出線１４ｖおよび第３引出線１４ｗのいずれか１つと通電可能に接続されるように、溶接により接合されている。これによりステータコア１１の周方向に配置された複数のセグメントコイル１３は環状に連結され、第１引出線１４ｕ、第２引出線１４ｖおよび第３引出線１４ｗの各相のコイルが形成される。

図２は、実施の形態にかかるステータコアの概観図である。ステータコア１１は、扁平円環状の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア１１は、円環部１１０の内周側に複数の突出したティース部１１１およびティース部１１１の間に形成される溝状のスロット部１１２を有している。

次に、ステータコア１１に各構成を組み込む工程の概略について説明する。図３は、インシュレータ１２を組み込んだステータコア１１にセグメントコイル１３を挿入する状態を示す図である。図３は、ステータコア１１の各スロット部１１２に、インシュレータ１２が組み込まれた状態である。インシュレータ１２は、ティース部１１１とセグメントコイル１３との間に介在してステータコア１１とセグメントコイル１３とが通電しない絶縁状態を保つ。

ステータコア１１にセグメントコイル１３が組み込まれると、次に複数のセグメントコイル１３が組み込まれる。セグメントコイル１３は、コイルエンド１３２から直線部１３３が延伸し、中央部１３４で略Ｕ字状を描くように１８０度折れ曲がり、再び直線部１３３を形成する形状となっている。２本の直線部１３３は平行に延伸し、２か所のコイルエンド１３２がそれぞれ中央部１３４から略同じ距離に位置するように形成される。このようにＵ字状に成形された複数のセグメントコイル１３は、各コイルエンド１３２がステータコア１１のスロット部１１２に挿入される。

図４は、ステータコア１１にセグメントコイル１３を挿入して曲げ加工を行う状態を示す図である。図４は、ステータコア１１の内周側から外周側を観察した状態を模式的に示している。図に示すように、セグメントコイル１３は、コイルエンド１３２を挿入してステータコア１１に組み込まれる。

図において点線で示した形状は、曲げ加工部１３５である。曲げ加工部１３５は、セグメントコイル１３の直線部１３３のうち、ステータコア１１から突出している部分を曲げ加工したものである。ステータコア１１に挿入されたセグメントコイル１３は、所定の位置に固定され、不図示の曲げ加工装置により曲げ加工部１３５の形状に加工される。なお理解を容易にするためここでは１個のセグメントコイル１３を示したが、実際には複数のセグメントコイル１３がステータコア１１に挿入され、複数のセグメントコイル１３が図１に示したように加工される。複数のセグメントコイル１３は、このように曲げ加工された後に、コイルエンド１３２が溶接され、連結する。

ステータ１０は、上述のような工程により、ステータコア１１、インシュレータ１２およびセグメントコイル１３を組み立てる。

次に、図５を参照しながら、ステータ製造装置１００について説明する。図５は、実施の形態にかかるステータ製造装置１００の構成を示す図である。ステータ製造装置１００は、ステータコア１１に挿入された複数のセグメントコイル１３を整列させる役割を担っている。ステータ製造装置１００は主な構成として、ステータコア支持部１０１、コイルガイド１０２およびリード押しプレート１０３を有する。

ステータコア支持部１０１は、ステータコア１１を支持する。図に示すステータコア支持部１０１は、ステータコアの下面を支持している。すなわち、ステータ製造装置１００を利用してステータを製造する場合、ステータコア１１は、下面がステータコア支持部１０１の上面に接するように設置される。

なお、ステータコア支持部１０１は、ステータコア１１とコイルガイド１０２との相対的な位置を固定することができれば他の手段を採用してもよい。例えばステータコア支持部１０１はステータコア１１の上下を挟持する構成であってもよい。このような構成により、ステータコア支持部１０１は安定してステータコアを保持することができる。また、ステータコア支持部１０１は、ステータコアの外周部を周方向の圧力を与えることにより保持してもよい。このような構成により、ステータコア支持部１０１は、例えばステータコア１１の上下方向の空間における自由度を高めることができる。

コイルガイド１０２は、複数のセグメントコイル１３の中央部１３４が、ステータコア１１から予め設定された距離を超えて突出しないように中央部１３４の位置を規制する。コイルガイド１０２は平面部１０２Ｆが形成されており、中央部１３４に対してこの平面が当接するように形成される。コイルガイド１０２の平面部１０２Ｆは、例えば比較的に剛性が高く、且つ当接したセグメントコイル１３の中央部１３４を傷つけない材料により構成されていることが好ましい。このような材料は例えばポリアセタールやベークライトなどの樹脂、ガラス、平滑な金属等である。

またコイルガイド１０２は、ステータコア支持部１０１の上面から距離Ｄ１を保持するように設置される。このようにステータコア支持部１０１とコイルガイド１０２との相対的な位置が固定されることにより、ステータ製造装置１００は、ステータコア１１に挿入されたセグメントコイル１３の突出量を規制することができる。

リード押しプレート１０３は、複数のセグメントコイル１３の中央部１３４がコイルガイド１０２に当接するようにセグメントコイルのコイルエンド１３２を付勢する。リード押しプレート１０３は、複数のセグメントコイル１３の各コイルエンド１３２に当接する面を有している。

図に示すステータ製造装置１００は、複数のセグメントコイル１３が挿入されたステータコア１１を支持し、支持したステータコア１１のセグメントコイル１３を整列させようとしている状態を示している。また、複数のセグメントコイル１３が挿入されたステータコア１１は、ステータコア支持部１０１に設置されている。図に示すように、セグメントコイル１３は、ステータコア１１に挿入されているものの、整然と整列している状況ではない。

このような状況の下、コイルガイド１０２は矢印Ａの方向（図の下方）へ移動し、ステータコア支持部１０１に相対的に近づいている。コイルガイド１０２は、ステータコア支持部１０１と距離Ｄ１の位置まで移動する。

またリード押しプレート１０３は矢印Ｂの方向（図の上方）へ移動し、ステータコア支持部１０１に相対的に近づいている。リード押しプレート１０３は、セグメントコイル１３をコイルガイド１０２に付勢させることができる位置まで移動する。

次に図６を参照しながらステータ製造装置１００についてさらに説明する。図６は、ステータ製造装置１００によりセグメントコイル１３を整列する状態を示す図である。図６は、ステータ製造装置１００の一部を拡大して他の部分を省略したものを模式的に示している。また理解を容易にするためにリード押しプレート１０３は断面を模式的に示している。

図において、ステータ製造装置１００は、各構成が予め設定された位置に移動を完了した状態である。すなわち、ステータコアの下面を支持しているステータコア支持部１０１の上面とコイルガイド１０２の下面である平面部１０２Ｆとは距離Ｄ１の関係になっている。また、リード押しプレート１０３は、複数のセグメントコイル１３のコイルエンド１３２をそれぞれ矢印の方向へ付勢している状態である。

図に示すように、リード押しプレート１０３は、複数のセグメントコイル１３の端部すなわちコイルエンド１３２をコイルガイド１０２の方向にそれぞれ付勢する付勢部材を有する。図に示す例において、リード押しプレート１０３は、プランジャ１０４およびコイルばね１０５を有している。プランジャ１０４は、コイルエンド１３２に当接する部材である。コイルばね１０５は、自身が有する弾性力によりプランジャ１０４を介してセグメントコイル１３のコイルエンド１３２を矢印の方向へ付勢する付勢部材である。このような構成により、ステータ製造装置１００は、コイルエンド１３２をコイルガイド１０２の方向へ付勢し、セグメントコイル１３の中央部１３４をコイルガイド１０２の平面部１０２Ｆに当接させる。

図に示す例において、ステータ製造装置１００は、プランジャ１０４を３つ有している。プランジャ１０４ａは、右側のセグメントコイル１３を付勢している。プランジャ１０４ｂは、中央のセグメントコイル１３を付勢している。またプランジャ１０４ｃは、左側のセグメントコイル１３を付勢している。このように、プランジャ１０４は、各セグメントコイルに対応して設けられている。これにより、各セグメントコイル１３は、他のセグメントコイルの製造ばらつきによる影響を受けずに整列される。

次に、図７を参照しながらリード押しプレート１０３のバリエーションについて説明する。図７は、リード押しプレート１０３のバリエーションを説明するための図である。図に示すステータ製造装置１００は、受け部１０６を有する点において図６に示すステータ製造装置１００と異なる。

図に示すリード押しプレート１０３は、受け部１０６を有している。受け部１０６は、１つのセグメントコイル１３が有する２つのコイルエンドのうち、一方側のコイルエンドを支持する部材である。したがって、図７に示すステータ製造装置１００は、セグメントコイル１３の一端を付勢し、他端を支持する構成となっている。

図を参照しながらより具体的に説明する。図７に示すリード押しプレート１０３が有するプランジャ１０４ａは、セグメントコイル１３の一端側のコイルエンド１３２ａを付勢している。一方、セグメントコイル１３の他端側のコイルエンド１３２ｂはプランジャによる付勢を受けず、受け部１０６に当接している。このような構成により、ステータ製造装置１００は、セグメントコイル１３の付勢方向を一定にすることができる。したがって、ステータ製造装置１００は、安定してセグメントコイル１３を整列させることができる。

上述のように、ステータ製造装置１００は、複数のセグメントコイル１３を整列させる。セグメントコイル１３が整列されたステータコア１１は、この後の工程において、セグメントコイル１３が曲げ加工される。さらに、ステータコア１１は、コイル引出線１４が組み込まれる。ステータ１０はこのようにして製造される。

以上、実施の形態について説明した。実施の形態にかかるステータ製造装置１００は、複数のセグメントコイルの少なくとも一端側のコイルエンドを付勢することにより、セグメントコイルの製造ばらつきにより生じる外形のばらつきを分散させることなく吸収する。したがって、ステータ製造装置１００は、セグメントコイルを一様にコイルガイドに整列させることができる。

このように、実施の形態によれば、セグメントコイルを精度よく整列させることができる。そのため、ステータ製造装置１００を使用した場合、ステータにカフサを使用せず、コイルを設置することができる。したがってステータ製造装置１００は、モータの体格を低減させることができる。そのため、モータの体格が低減することにともない、セグメントコイルのコイルエンド体格が低減される。したがって、実施の形態にかかるステータ製造装置１００を用いることにより、モータのコスト低減を図ることができる。また、このモータを自動車等の移動体に使用した場合には、モータの重量低減による燃費向上を図ることができる。

以上のように、実施の形態によれば、セグメントコイルの整列精度を向上させることができるステータ製造装置を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の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。

１０ ステータ
１１ ステータコア
１２ インシュレータ
１３ セグメントコイル
１４ コイル引出線
１００ ステータ製造装置
１０１ ステータコア支持部
１０２ コイルガイド
１０２Ｆ 平面部
１０３ リード押しプレート
１０４ プランジャ
１０５ コイルばね
１０６ 受け部
１１０ 円環部
１１１ ティース部
１１２ スロット部
１３１ 被覆部
１３２ コイルエンド
１３３ 直線部
１３４ 中央部
１３５ 加工部

Claims (1)

1. Ｕ字状に成形されステータコアに挿入された複数のセグメントコイルを整列させるステータ製造装置であって、
   ステータコアを支持するステータコア支持部と、
   前記複数のセグメントコイルの中央部が、前記ステータコアから予め設定された距離を超えて突出しないように前記中央部の突出量を規制するコイルガイドと、
   前記複数のセグメントコイルの前記中央部が前記コイルガイドに当接するように前記複数のセグメントコイルの端部を前記コイルガイドの方向に付勢する付勢部材を有するリード押しプレートと
   を備えるステータ製造装置。

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