JP2020205721A - Stator and rotary electric machine including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、固定子およびこの固定子を備えた回転電機、並びに固定子の製造方法に関する。 The present application relates to a stator, a rotary electric machine provided with the stator, and a method for manufacturing the stator.
近年、自動車に対する環境負荷低減として、燃料消費量削減のためのアイドリング回転数の低下、燃費向上のための軽量化、さらには車室内空間確保のためのエンジンルームの狭小化などの要求が強くなっている。このような要求に対して、車載用の回転電機には、小型化および高出力化が求められている。小型および高出力の回転電機として、複数の導体セグメントを固定子鉄心のスロットに挿入し、異なるスロットから突出した導体セグメント同士を接合部で接合して固定子コイルを形成することで、固定子コイルの高占積率化および低抵抗化を実現した回転電機がある。 In recent years, in order to reduce the environmental load on automobiles, there have been increasing demands for lowering the idling speed to reduce fuel consumption, reducing the weight to improve fuel efficiency, and narrowing the engine room to secure the space inside the vehicle. ing. In response to such demands, in-vehicle rotary electric machines are required to be smaller and have higher output. As a compact and high-power rotary electric machine, a stator coil is formed by inserting a plurality of conductor segments into the slots of a stator core and joining the conductor segments protruding from different slots at a joint to form a stator coil. There is a rotary electric machine that has achieved a high space factor and a low resistance.
例えば、従来の回転電機の固定子として、直線状で長さの異なる複数の導体セグメントを1つのスロットに挿入し、スロットから突出した導体セグメントを捻って屈曲させて他のスロットに挿入された導体セグメントと接合した固定子コイルが開示されていた(例えば、特許文献1参照)。 For example, as a stator of a conventional rotary electric machine, a plurality of straight conductor segments having different lengths are inserted into one slot, and a conductor segment protruding from the slot is twisted and bent to be inserted into another slot. A stator coil joined to a segment has been disclosed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、長さの異なる導体セグメントを用いると導体セグメントの製造コストが高くなるため、固定子の製造コストが高くなるという問題があった。 However, if conductor segments having different lengths are used, the manufacturing cost of the conductor segments is high, so that there is a problem that the manufacturing cost of the stator is high.
本願は、上述の課題を解決するためになされたものであり、同じ長さの導体セグメントを用いて固定子コイルを製造することで、固定子の製造コストを抑制することを目的とする。 The present application has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present application is to suppress the manufacturing cost of the stator by manufacturing the stator coil using conductor segments having the same length.
本願に係る固定子は、円環状に配置された複数のスロットを有する固定子鉄心と、各スロットに径方向に並んで挿入された複数の導体セグメントとを有し、導体セグメントの軸方向端部は、対となる他の導体セグメントの軸方向端部と接合部で接合されており、導体セグメントは、スロットの端部から接合部に向かって円弧状に屈曲されており、対となる導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さを同じとしたものである。 The stator according to the present application has a stator core having a plurality of slots arranged in an annular shape and a plurality of conductor segments inserted in each slot in a radial direction, and an axial end portion of the conductor segment. Is joined to the axial end of the other pair of conductor segments at the joint, and the conductor segment is bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint to form a pair of conductor segments. The lengths of the arcs seen from the axial direction of each other are the same.
本願の固定子においては、導体セグメントがスロットの端部から接合部に向かって円弧状に屈曲されており、対となる導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さを同じとしているので、同じ長さの導体セグメントを用いて固定子コイルを製造することできる。その結果、固定子の製造コストを抑制することができる。 In the stator of the present application, the conductor segments are bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint, and the lengths of the arcs of the paired conductor segments viewed from the axial direction are the same. Stator coils can be manufactured using conductor segments of the same length. As a result, the manufacturing cost of the stator can be suppressed.
以下、本願を実施するための実施の形態に係る固定子および回転電機について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。 Hereinafter, the stator and the rotary electric machine according to the embodiment for carrying out the present application will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る回転電機の構成を示す断面図である。本実施の形態の回転電機は、例えば車両用の交流発電機である。この回転電機1は、ランドル型の回転子2がアルミニウム製のフロントブラケット3およびリヤブラケット4から構成されたハウジング5内にシャフト6を介して回転自在に装着され、円筒形状の固定子7が回転子2の外周側を覆うようにハウジング5の内壁面に固着されて構成されている。つまり、回転子2は、円筒形状の固定子7の内径側に固定子7に対して回転自在に設けられている。固定子7は、固定子鉄心71とこの固定子鉄心71のスロットに挿入された固定子コイル72とで構成されている。シャフト6は、フロントブラケット3およびリヤブラケット4に回転可能に支持されている。このシャフト6の一端部にはプーリ8が固着され、エンジンの回転トルクをプーリ8に張られたベルト(図示せず)を介してシャフト6に伝達できるように構成されている。回転子2に電流を供給するスリップリング9がシャフト6の他端部に固着され、一対のブラシ10がこのスリップリング9に摺接するようにハウジング5内に設置されたブラシホルダ11に収納されている。固定子7で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ12がブラシホルダ11に嵌合されたヒートシンク13に接着されている。固定子コイル72に電気的に接続され、固定子コイル72で生じた交流を直流に整流する整流器14がハウジング5内に装着されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the rotary electric machine according to the first embodiment. The rotary electric machine of the present embodiment is, for example, an alternator for a vehicle. In this rotary
回転子2は、電流を流して磁束を発生する回転子コイル21と、この回転子コイル21を覆うように設けられ、回転子コイル21で発生した磁束によって磁極が形成される一対のポールコア22、23とから構成される。一対のポールコア22、23は鉄製であり、それぞれ8つの爪形状の爪状磁極24、25が外周縁に周方向に等ピッチで突設され、爪状磁極24、25をかみ合わせるように対向してシャフト6に固着されている。さらに、冷却ファン15が回転子2の軸方向の両端に固着されている。また、ハウジング5には、吸気孔3a、4aがフロントブラケット3およびリヤブラケット4の軸方向の端面にそれぞれ設けられている。さらに、ハウジング5には、排気孔3b、4bがフロントブラケット3およびリヤブラケット4の外周両肩部に、固定子コイル72の径方向外側に対向してそれぞれ設けられている。
The
図2は、本実施の形態の固定子を示す斜視図である。固定子7は、円環状に配置され軸方向に貫通する複数のスロット71aが等ピッチで形成された円筒形状の固定子鉄心71と、固定子鉄心71に巻き回された固定子コイル72と、各スロット71a内に装着されて固定子鉄心71と固定子コイル72とを電気的に絶縁するインシュレータ73とを備えている。固定子鉄心71は積層された電磁鋼板で構成されており、円筒形状のコアバック71bと、このコアバック71bの内周側に中心軸に向かって突出する複数のティース71cとを備えている。円環状に並んだティース71cの間の空間がスロット71aである。インシュレータ73は、ゴム、樹脂などの高分子化合物の素材、あるいは紙、マイカ、ガラス繊維などの素材を用いることができる。
FIG. 2 is a perspective view showing the stator of the present embodiment. The
図3は、本実施の形態の固定子を軸方向から見た上面図である。図3に示すように、固定子7は、各スロットに径方向に内周側から外周側に複数本配設された固定子コイル72を備えている。以下、同一スロット内に挿入された固定子コイルの内周側を内層側、外周側を外層側と表現する。ここでは、固定子鉄心71には、回転子の磁極数に対応して後述する3相の固定子コイルを2組収容するように、96個のスロットが等間隔に形成されている。
FIG. 3 is a top view of the stator of the present embodiment as viewed from the axial direction. As shown in FIG. 3, the
図4は、本実施の形態の固定子の側面図である。図4に示すように、固定子コイル72は、断面が矩形の複数の導体セグメント30が接合部32aで接合されて構成されている。この導体セグメント30は、固定子鉄心71の外で折り返されて予め決められた数だけ離れたスロットに挿入された他の導体セグメントと接合部32aで接合されている。このとき、内層側の導体セグメントと外層側の導体セグメントとが交互に接合されて、固定子コイル72を構成している。複数の導体セグメント30は、同じ長さの第1導体セグメント(以下、通常導体セグメントと記す)と、通常導体セグメントの一方の端部に延長されたリード線部を備えた第2導体セグメント(以下、リード導体セグメントと記す)とに分けられる。例えば、3相の固定子コイルを2組収容する96個のスロットを備えた回転電機の場合、全部で576本の導体セグメント30があり、その中の552本が通常導体セグメント30aであり、残り24本がリード導体セグメント30bである。リード導体セグメント30bは、延長されたリード線部で整流器などの出力端子部に接続されるか、もしくは中性点としてリード導体セグメント30b同士が接合される。また、図4に示したように、通常導体セグメント30aとリード導体セグメント30bとは、他の導体セグメントと接合するため、あるいは導体セグメント30同士を接触させないために固定子鉄心71から露出した部分に捻り加工が施されて斜めになっている。
FIG. 4 is a side view of the stator of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the
図5は、通常導体セグメントの斜視図である。図5は、2つの通常導体セグメント30aを示している。通常導体セグメント30aは、固定子鉄心のスロット内に挿入される軸方向に直線状の挿入部31aと、この挿入部31aから周方向に屈曲されて固定子鉄心の外部に露出するコイルエンド部31bとで構成されている。通常導体セグメント30aのコイルエンド部31bの端部で2つの通常導体セグメント30aが接合部32aで接合されている。図示はしていないが、リード導体セグメントは、通常導体セグメント30aのコイルエンド部31bの一方の端部から延長されたリード線部をさらに備えている。なお、図5のA、BおよびCの部分の拡大図に示すように、通常導体セグメント30aのそれぞれのコイルエンド部31bの端部には、面取り部31cが設けられている。
FIG. 5 is a perspective view of a normal conductor segment. FIG. 5 shows two
次に、本実施の形態の回転電機の製造工程について説明する。なお、本実施の形態の回転電機の製造工程においては、接合部はレーザー溶接を用いて形成される。
図6は、回転電機の製造工程を示すフローチャートである。回転電機の製造工程は、ステップS1の棒状の導体セグメントを製造する導体セグメント製造工程、ステップS2の導体セグメント保持治具に複数の棒状の通常導体セグメントを挿入する通常導体セグメント挿入工程、ステップS3の通常導体セグメントの一方の端部(以下、一端側と記す)を捻る通常導体セグメントの一端側捻り工程、ステップS4の固定子鉄心へのインシュレータを挿入するインシュレータ挿入工程、ステップS5の通常導体セグメントとリード導体セグメントとを合わせた導体セグメント集合体を固定子鉄心へ挿入する導体セグメント集合体挿入工程、ステップS6の導体セグメント集合体の他方の端部(以下、他端側と記す)を捻る導体セグメント集合体の他端側捻り工程、ステップS7の導体セグメント集合体の両端部をそれぞれ接合して接合部を形成する接合部形成工程、ステップS8のリード導体セグメントのリード線部を成形するリード導体セグメント成形工程、ステップS9の中性点を接合する中性点接合工程、ステップS10の接合した箇所に絶縁処理を施す絶縁処理工程、およびステップS11の固定子コイルにワニスを含浸させて固定子コイルを固定子鉄心に固着させるワニス含浸工程を備えている。
Next, the manufacturing process of the rotary electric machine of the present embodiment will be described. In the manufacturing process of the rotary electric machine of the present embodiment, the joint portion is formed by laser welding.
FIG. 6 is a flowchart showing a manufacturing process of the rotary electric machine. The manufacturing process of the rotary electric machine includes a conductor segment manufacturing step of manufacturing the rod-shaped conductor segment in step S1, a normal conductor segment inserting step of inserting a plurality of rod-shaped normal conductor segments into the conductor segment holding jig of step S2, and step S3. One end side twisting step of the normal conductor segment (hereinafter referred to as one end side) of the normal conductor segment, an insulator insertion step of inserting an insulator into the stator core in step S4, and the normal conductor segment of step S5. In the conductor segment assembly insertion step of inserting the conductor segment aggregate including the lead conductor segment into the stator core, the conductor segment twisting the other end (hereinafter referred to as the other end side) of the conductor segment aggregate in step S6. The other end twisting step of the aggregate, the conductor segment in step S7, the joint forming step of joining both ends of the aggregate to form a joint, and the lead conductor segment forming the lead wire of the lead conductor segment in step S8. The molding step, the neutral point joining step of joining the neutral points of step S9, the insulating treatment step of insulating the joined portion of step S10, and the conductor coil of step S11 impregnated with varnish to form the conductor coil. It is equipped with a varnish impregnation process for fixing to the stator core.
以下、各工程の概要を説明する。
導体セグメント製造工程(ステップS1)
この工程においては、ボビンに巻かれた断面が円形の銅線を直線状に決められた長さ引き出して切断し、断面の丸い銅線を平角状に潰して断面が矩形の棒状の導体セグメントとする加工を行う。ボビンに巻かれた銅線は絶縁被覆が施してあるので、接合部となる端部の絶縁被覆を剥離する。さらに、端部を溶接し易い形状へ塑性加工を施す。このとき、導体セグメントの端部は、図5のA、BおよびCの部分の拡大図に示すように、接合部32aの外側となる面に塑性加工により面取り部31cが設けられている。なお、断面の丸い銅線を平角状に潰して断面が矩形の棒状の導体セグメントとする加工を行う際に、図7に示すように、導体セグメント30は、両端部から中央部に向かって連続的に断面積が減少し、その断面積が最小となる部分34を2箇所備えていてもよい。導体セグメント30は、断面積が最小となる部分34から中央部に向かっては連続的に断面積が増加している。この断面積が最小となる部分34は、導体セグメント30が固定子鉄心のスロットに挿入されたときに導体セグメント30がスロットの端部から露出した位置となるように設定する。このような形状の導体セグメントを用いることで、後述する導体セグメントの捻り工程において、導体セグメントにかけられる力を和らげることができる。その結果、導体セグメントの捻り工程において、導体セグメントの絶縁被覆が傷つけられる可能性が減り、導体セグメントの絶縁耐力が向上する。
The outline of each process will be described below.
Conductor segment manufacturing process (step S1)
In this step, a copper wire wound around a bobbin with a circular cross section is pulled out to a linear length and cut, and the round copper wire is crushed into a flat shape to form a rod-shaped conductor segment with a rectangular cross section. Perform the processing. Since the copper wire wound around the bobbin has an insulating coating, the insulating coating at the end portion to be a joint is peeled off. Further, the end portion is plastically processed into a shape that is easy to weld. At this time, as shown in the enlarged view of the portions A, B, and C of FIG. 5, the end portion of the conductor segment is provided with a chamfered
通常導体セグメント挿入工程(ステップS2)
図5に示した導体セグメントのコイルエンド部を形成するために、第1捻り機において、導体セグメント保持治具の通常導体セグメントに対応するスロットに棒状の導体セグメントを挿入する。このとき、導体セグメントが抜け落ちないように、導体セグメント保持治具の下方に平板状の受け具を置き、すべての導体セグメントの一端側の端部を導体セグメント保持治具の上方に露出させて同じ高さに保持する。
Normal conductor segment insertion step (step S2)
In order to form the coil end portion of the conductor segment shown in FIG. 5, a rod-shaped conductor segment is inserted into a slot corresponding to the normal conductor segment of the conductor segment holding jig in the first twisting machine. At this time, a flat plate-shaped receiver is placed below the conductor segment holding jig so that the conductor segment does not fall off, and one end of all the conductor segments is exposed above the conductor segment holding jig. Hold at height.
図8は、棒状で同じ長さの通常導体セグメント30aが導体セグメント保持治具74に挿入された状態を示す径方向の断面図である。図8に示すように、すべての通常導体セグメント30aは、一端側の端部を導体セグメント保持治具74の上方に露出させて同じ高さに保持される。なお、導体セグメント保持治具74は固定子鉄心71に類似した形状であるため、後述するが導体セグメント保持治具74の替わりに固定子鉄心71を用いることもできる。
なお、導体セグメント保持治具74の替わりに固定子鉄心71を用いた場合、本工程においてリード導体セグメントも同時に固定子鉄心に挿入することも可能となる。その場合、図6に示す導体セグメント集合体挿入工程(ステップS5)を省略することもできる。
FIG. 8 is a radial cross-sectional view showing a state in which a
When the
通常導体セグメントの一端側捻り工程(ステップS3)
第1捻り機において、導体セグメント保持治具の上方に露出して一端側の端部が同じ高さに保持された導体セグメントに対して、第1捻り機の円環治具を用いて軸方向に押さえながら円周方向および径方向に捻る。このようにして、通常導体セグメントの一端側が捻られる。
なお、ステップS2において、通常導体セグメントおよびリード導体セグメントが挿入された固定子鉄心を準備した場合、このステップS3で通常導体セグメントおよびリード導体セグメントに対して同時に捻り加工を行うことができる。第1捻り機において円環治具の導体セグメント挿入部の一部をリード導体セグメントも挿入できるように導体セグメント挿入部の深さを変更することで、通常導体セグメントに加えてリード導体セグメントを同時に円環治具に挿入することができる。そして、図4に示すように通常導体セグメントおよびリード導体セグメントに対して同時に捻り加工を行うことが可能となる。この場合、リード導体セグメントの捻り加工の動作については、円環治具の導体セグメント挿入部の深さが異なるだけで通常導体セグメントの捻り加工の動作と同様である。
One end side twisting step of the normal conductor segment (step S3)
In the first twisting machine, for the conductor segment exposed above the conductor segment holding jig and the end on one end side is held at the same height, the annular jig of the first twisting machine is used in the axial direction. Twist in the circumferential and radial directions while holding down. In this way, one end side of the conductor segment is usually twisted.
When the stator core into which the normal conductor segment and the lead conductor segment are inserted is prepared in step S2, the normal conductor segment and the lead conductor segment can be twisted at the same time in step S3. By changing the depth of the conductor segment insertion part so that the lead conductor segment can also be inserted into a part of the conductor segment insertion part of the ring jig in the first twister, the lead conductor segment can be inserted at the same time in addition to the normal conductor segment. It can be inserted into a ring jig. Then, as shown in FIG. 4, the normal conductor segment and the lead conductor segment can be twisted at the same time. In this case, the operation of twisting the lead conductor segment is the same as the operation of twisting the normal conductor segment except that the depth of the conductor segment insertion portion of the ring jig is different.
図9は、ステップS3の通常導体セグメントの一端側捻り工程およびステップS6の導体セグメント集合体の他端側捻り工程における、導体セグメントの捻りの軌跡を示した上面図である。図9に示す両端矢印は、接合される通常導体セグメントの捻りの軌跡を表し、その長さをL11、L12、L13およびL14とする。接合する導体セグメント対の捻る長さが同じとなるように、すなわちL11=L13およびL12=L14となるように、捻り回転角度を調整する。言い換えると、導体セグメントは、スロットの端部から接合部に向かって円弧状に屈曲されており、対となる導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さが同じである。この方法を用いることにより、同じ長さの導体セグメントを使用することができ、設備費、加工費を押さえることができる。さらに、回転角度の調整によって導体セグメントの端部の位置を精度よく揃えることができ、溶接不良の低減につながる。 FIG. 9 is a top view showing the twisting locus of the conductor segment in the one end side twisting step of the normal conductor segment in step S3 and the other end side twisting step of the conductor segment assembly in step S6. The double-headed arrows shown in FIG. 9 represent the twisting loci of the normal conductor segments to be joined, and the lengths thereof are L11, L12, L13, and L14. The twist rotation angle is adjusted so that the twist lengths of the pair of conductor segments to be joined are the same, that is, L11 = L13 and L12 = L14. In other words, the conductor segments are bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint, and the lengths of the arcs of the paired conductor segments viewed from the axial direction are the same. By using this method, conductor segments of the same length can be used, and equipment costs and processing costs can be suppressed. Further, by adjusting the rotation angle, the positions of the end portions of the conductor segments can be accurately aligned, which leads to reduction of welding defects.
インシュレータ挿入工程(ステップS4)
固定子鉄心のスロットにインシュレータを挿入する。挿入したインシュレータがスロットから抜け落ちないように、挿入側と反対側のインシュレータの外径は、スロットの外径より大きく設計されている。
Insulator insertion step (step S4)
Insert the insulator into the slot of the stator core. The outer diameter of the insulator on the opposite side to the insertion side is designed to be larger than the outer diameter of the slot so that the inserted insulator does not fall out of the slot.
導体セグメント集合体挿入工程(ステップS5)
ステップS3の通常導体セグメントの一端側捻り工程で一端側が捻られた通常導体セグメントを導体セグメント保持治具から分離する。このとき、通常導体セグメントは円環状に配置された状態を維持する。これとは別に一端側が捻られたリード導体セグメントを準備し、円環状の配置が維持された通常導体セグメントの間の決められた位置にリード導体セグメントを挿入して、一端側が捻られた状態の導体セグメント集合体を形成する。最後に、この導体セグメント集合体をインシュレータが挿入された固定子鉄心に挿入する。
なお、ステップS2の通常導体セグメント挿入工程において、導体セグメント保持治具74の替わりに固定子鉄心71を用いて通常導体セグメントとリード導体セグメントとを同時に固定子鉄心に挿入した場合、本工程を不要とすることもできる。
Conductor segment assembly insertion step (step S5)
The normal conductor segment whose one end side is twisted in the one-side twisting step of the normal conductor segment in step S3 is separated from the conductor segment holding jig. At this time, the conductor segments are usually maintained in a state of being arranged in an annular shape. Separately, a lead conductor segment with one end twisted is prepared, and the lead conductor segment is inserted at a predetermined position between the normal conductor segments in which the annular arrangement is maintained, and the one end side is twisted. Form an aggregate of conductor segments. Finally, this conductor segment assembly is inserted into the stator core into which the insulator is inserted.
In the normal conductor segment insertion step of step S2, when the normal conductor segment and the lead conductor segment are simultaneously inserted into the stator core by using the
導体セグメント集合体の他端側捻り工程(ステップS6)
導体セグメント集合体が挿入された固定子鉄心を他端側が上方になるように第2捻り機に設置する。固定子鉄心の下方に捻りが完了している一端側の導体セグメントの形状に合わせた受け具を置き、すべての導体セグメントの他端側を固定子鉄心の上方に露出させて同じ高さに保持する。第2捻り機において、固定子鉄心の上方に露出して同じ高さに保持された導体セグメント集合体に対して、第2捻り機の円環治具を用いて軸方向に押さえながら円周方向および径方向に捻る。このようにして、導体セグメント集合体の他端側が捻られる。このとき、図9に示したように、接合される導体セグメントの捻りの軌跡の長さをL11、L12、L13およびL14としたときに、接合する対の導体セグメントの捻る長さが同じとなるように、すなわちL11=L13およびL12=L14となるように、捻り回転角度を調整する。言い換えると、導体セグメントは、スロットの端部から接合部に向かって円弧状に屈曲されており、対となる導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さが同じである。
Twisting step on the other end side of the conductor segment assembly (step S6)
The stator core into which the conductor segment assembly is inserted is installed in the second twister so that the other end side faces upward. Place a receiver under the stator core that matches the shape of the conductor segment on one end that has been twisted, and expose the other ends of all conductor segments above the stator core to hold them at the same height. To do. In the second twisting machine, the conductor segment aggregate exposed above the stator core and held at the same height is held in the circumferential direction while being held in the axial direction by using the ring jig of the second twisting machine. And twist in the radial direction. In this way, the other end side of the conductor segment assembly is twisted. At this time, as shown in FIG. 9, when the length of the twist locus of the conductor segments to be joined is L11, L12, L13 and L14, the twist lengths of the pair of conductor segments to be joined are the same. That is, the twist rotation angle is adjusted so that L11 = L13 and L12 = L14. In other words, the conductor segments are bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint, and the lengths of the arcs of the paired conductor segments viewed from the axial direction are the same.
接合部形成工程(ステップS7)
ステップS1からステップS6の工程を経て、両方の端部が捻られた導体セグメント集合体において、接合される通常導体セグメント同士の両端部は、図5のA部分に示すように、ほぼ隙間のない状態となっている。この接合される通常導体セグメント同士の端部をレーザー溶接機を用いて接合する。図10は、通常導体セグメント30aの接合部を示す斜視図である。図10(a)に示すように、接合される通常導体セグメント30a同士の端部は、絶縁被覆31dが剥離されている。この通常導体セグメント30a同士の両端部に対してレーザー光を径方向に進行させて溶接を行い、図10(b)に示すように、通常導体セグメント30a同士を接合する接合部32aを形成する。なお、図5のAの拡大図に示すように、接合部の外側に塑性加工により面取り部31cが設けられていると、レーザー溶接のときに熱拡散が小さくなり、溶接不良の低減が期待できる。
Joint forming step (step S7)
In the conductor segment assembly in which both ends are twisted through the steps S1 to S6, both ends of the normal conductor segments to be joined are substantially free of gaps as shown in the A portion of FIG. It is in a state. The ends of the normally joined conductor segments to be joined are joined using a laser welder. FIG. 10 is a perspective view showing a joint portion of the
図11は、ステップS1からステップS7の工程を経て製造された固定子の側面図である。図11は、接合部が形成された通常導体セグメント30aが固定子鉄心に挿入された状態の固定子を内周側から見た側面図である。なお、図11は、説明のため対となる2本の通常導体セグメントのみを示している。ティース71cの間のインシュレータ73から突出した通常導体セグメント30aは、周方向に捻られて屈曲しており、軸方向の端部で他の通常導体セグメント30aと接合部32aで接合されている。
FIG. 11 is a side view of the stator manufactured through the steps S1 to S7. FIG. 11 is a side view of the stator in a state where the
図12は、ステップS1からステップS7の工程を経て製造された固定子の断面図である。図12は、接合部が形成された通常導体セグメント30aが固定子鉄心71に挿入された状態の固定子の径方向の断面図である。図12に示すように、接合部32aのスロットの端部からの高さは、スロットの内径側に挿入された通常導体セグメント30aの接合部32aの方が高く、スロットの外径側に挿入された通常導体セグメント30aの接合部32aの方が低くなっている。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the stator manufactured through the steps S1 to S7. FIG. 12 is a radial cross-sectional view of the stator in a state where the
図13は、ステップS1からステップS7の工程を経て製造された固定子の上面図である。図13は、接合部が形成された通常導体セグメント30aが固定子鉄心71に挿入された状態の固定子を軸方向から見た上面図である。なお、図13は説明のため一部の通常導体セグメントのみを示している。図13に示すように、通常導体セグメント30aは、スロット71aの端部から接合部32aに向かって円弧状に屈曲されており、対となる通常導体セグメント30a同士の軸方向から見た円弧の長さが同じとなっている。
FIG. 13 is a top view of the stator manufactured through the steps S1 to S7. FIG. 13 is a top view of the stator in a state where the
リード導体セグメント成形工程(ステップS8)
導体セグメント集合体に含まれるリード導体セグメントの端部が整流器などの出力端子部に接続できる、もしくは中性点としてリード導体セグメント同士が接合できるように、リード導体セグメントのリード線部を成形する。
Lead conductor segment molding step (step S8)
The lead wire portion of the lead conductor segment is formed so that the end portion of the lead conductor segment included in the conductor segment assembly can be connected to an output terminal portion such as a rectifier, or the lead conductor segments can be joined to each other as a neutral point.
中性点接合工程(ステップS9)
ステップS8のリード導体セグメント成形工程で中性点として接合できるように成形されたリード導体セグメントの端部をレーザー溶接機を用いて接合する。
Neutral point joining step (step S9)
The ends of the lead conductor segments formed so that they can be joined as neutral points in the lead conductor segment forming step of step S8 are joined using a laser welder.
絶縁処理工程(ステップS10)
ステップS7の接合部形成工程およびステップS9の中性点接合工程においてレーザー溶接機を用いて接合された部分に対して、粉体塗装を用いて絶縁性樹脂の粉体を塗布することにより接合部の表面および中性点の表面に絶縁性樹脂層を形成する。
Insulation treatment step (step S10)
The joint portion is formed by applying a powder of an insulating resin to the portion joined by using a laser welder in the joint portion forming step of step S7 and the neutral point joining step of step S9 by using powder coating. An insulating resin layer is formed on the surface of the surface and the surface of the neutral point.
ワニス含浸工程(ステップS11)
導体セグメント同士を接合部で接合して固定子コイルが構成された固定子鉄心のスロットにワニスを含浸させて、固定子コイルを固定子鉄心に固着する。
Varnish impregnation step (step S11)
A varnish is impregnated into the slot of the stator core formed by joining the conductor segments at the joint to fix the stator coil to the stator core.
このワニス含浸工程において、図7に示すように、導体セグメントが断面積が最小となる部分を2箇所備えていた場合、断面積が最小となる部分は導体セグメントがスロットの端部から露出した位置となっているので、固定子鉄心のスロットの開口部と導体セグメントとの間に隙間がありスロット内へのワニスの注入が容易になる。また、スロットの開口部からスロットの中央部に向かって導体セグメントの表面が傾斜しているので、ワニスがこの傾斜部に沿って中央部まで浸入し易くなる。 In this varnish impregnation step, as shown in FIG. 7, when the conductor segment is provided with two portions having the minimum cross-sectional area, the portion having the minimum cross-sectional area is the position where the conductor segment is exposed from the end of the slot. Therefore, there is a gap between the opening of the slot of the stator core and the conductor segment, which facilitates the injection of varnish into the slot. Further, since the surface of the conductor segment is inclined from the opening of the slot toward the central portion of the slot, the varnish can easily penetrate to the central portion along the inclined portion.
インシュレータが紙、ガラス繊維などワニスが通過できる素材で構成されている場合は、固定子鉄心の内周側から軸方向に沿ってワニスを塗布することもできる。このときワニスは固定子鉄心の内周面からスロット内に浸入し、最初にスロットの最内径側に位置する導体セグメントに到達する。図7に示す形状の導体セグメントを用いた場合、最内径の導体セグメントは固定子鉄心から露出する位置に断面積が最小となる部分があり、スロットの内部では導体セグメントの表面が傾斜している。最内径の導体セグメントに到達したワニスは、この傾斜に沿って外径側へ移動する。つまり、図7に示す形状の導体セグメントを用いることでワニスの濡れ面積が増大する。そのため、固定子鉄心の内周側から軸方向に沿ってワニスを塗布することが可能となり、ワニスの軸方向への含浸性をより一層向上させることができる。また、固定子鉄心の内周側から軸方向に沿ってワニスを塗布することで、ワニスによる最内径の導体セグメントの固定をより一層確実にすることができる効果も得られる。 When the insulator is made of a material such as paper or glass fiber through which the varnish can pass, the varnish can be applied along the axial direction from the inner peripheral side of the stator core. At this time, the varnish penetrates into the slot from the inner peripheral surface of the stator core, and first reaches the conductor segment located on the innermost inner diameter side of the slot. When the conductor segment having the shape shown in FIG. 7 is used, the innermost conductor segment has a portion where the cross-sectional area is minimized at a position exposed from the stator core, and the surface of the conductor segment is inclined inside the slot. .. The varnish that reaches the innermost conductor segment moves to the outer diameter side along this inclination. That is, the wet area of the varnish is increased by using the conductor segment having the shape shown in FIG. 7. Therefore, the varnish can be applied along the axial direction from the inner peripheral side of the stator core, and the impregnation property of the varnish in the axial direction can be further improved. Further, by applying the varnish along the axial direction from the inner peripheral side of the stator core, the effect that the innermost conductor segment can be more reliably fixed by the varnish can be obtained.
ステップS1からステップS11の工程を経て製造された固定子は、棒状の同じ長さの導体セグメントを用いて製造されているので、固定子の製造コストを抑制することができる。また、棒状の導体セグメントを1つのスロットに挿入しているので導体セグメントの挿入工程も簡素となる。 Since the stator manufactured through the steps S1 to S11 is manufactured using rod-shaped conductor segments having the same length, the manufacturing cost of the stator can be suppressed. Further, since the rod-shaped conductor segment is inserted into one slot, the process of inserting the conductor segment is also simplified.
また、導体セグメントをスロットの端部から接合部に向かって円弧状に屈曲しており、対となる導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さを同じとしているので、対となる導体セグメントの接合面を精度よく合わせることができるため溶接不良も低減できる。 Further, since the conductor segments are bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint portion and the lengths of the arcs of the paired conductor segments viewed from the axial direction are the same, the paired conductor segments Welding defects can be reduced because the joint surfaces of the above can be matched accurately.
また、図12に示すように、本実施の形態の固定子は、接合部32aのスロットの端部からの高さが、スロットの内径側に挿入された導体セグメントの接合部32aの方が高く、スロットの外径側に挿入された導体セグメントの接合部の方が低くなっているので、異なる層の導体セグメントが接触することを避けることができる。なお、仮に異なる層の導体セグメントが接触した場合でも、導体セグメントの表面は絶縁被覆が施さているので、短絡することはない。さらに、本実施の形態の固定子においては、捻られる前の導体セグメントの端部の突出高さは全て同じであるが、図12に示すように、捻られた後では各層毎に対となる導体セグメントの端部の突出高さが異なり、かつ同じ層の対となる導体セグメントの端部の突出高さが同じとなっている。そのため、接合工程での溶接作業が容易になる。
Further, as shown in FIG. 12, in the stator of the present embodiment, the height of the
以下、主要な工程をさらに詳しく説明する。
導体セグメント製造工程(ステップS1)
上述のとおり、導体セグメントは大きく分けると2種類ある。1つは導体セグメント同士を接合する通常導体セグメントであり、もう1つはリード導体セグメントである。リード導体セグメントは、通常導体セグメントの一方の端部に延長されたリード線部を備えており、このリード線部で整流器などの出力端子部に接続されるか、もしくは中性点としてリード導体セグメント同士が接合される。
Hereinafter, the main steps will be described in more detail.
Conductor segment manufacturing process (step S1)
As described above, there are roughly two types of conductor segments. One is a normal conductor segment that joins conductor segments to each other, and the other is a lead conductor segment. The lead conductor segment usually has a lead wire portion extended to one end of the conductor segment, and this lead wire portion is connected to an output terminal portion such as a rectifier, or is a lead conductor segment as a neutral point. They are joined together.
通常導体セグメントはエナメルの絶縁被覆が施された銅製の円柱状部材を潰して成形した角柱状部材であり、両端に塑性加工による絶縁被覆の剥離部を有している。通常導体セグメントは、固定子鉄心のスロット内に挿入される軸方向に直線状の挿入部と、この挿入部から周方向に屈曲されて固定子鉄心の外部に露出するコイルエンド部とで構成されている。リード導体セグメントは、通常導体セグメントと同じ形状の挿入部とコイルエンド部とは銅製の円柱状部材を潰して成形した角柱状であり、コイルエンド部から延長されたリード線部は円柱状である。リード導体セグメントも、端部に絶縁被覆の剥離部を有しており、剥離部以外は外側にエナメルの絶縁被覆が施されている。 Usually, the conductor segment is a prismatic member formed by crushing a copper columnar member having an enamel insulating coating, and has peeling portions of the insulating coating by plastic working at both ends. Normally, the conductor segment is composed of an axially linear insertion portion that is inserted into the slot of the stator core and a coil end portion that is bent in the circumferential direction from this insertion portion and is exposed to the outside of the stator core. ing. The lead conductor segment has a prismatic shape in which the insertion portion and the coil end portion having the same shape as the normal conductor segment are formed by crushing a copper columnar member, and the lead wire portion extended from the coil end portion is a columnar shape. .. The lead conductor segment also has a peeling portion of the insulating coating at the end, and the insulating coating of enamel is applied to the outside except for the peeling portion.
図5の拡大図に示すように、通常導体セグメントおよびリード導体セグメントの両端部または片方の端部には面取り部31c(あるいは銅切り取り部ともいう)が施されている。この面取り部31cは、導体セグメントをインシュレータの中に差し込み易くするためなどの目的で設けられている。この面取り部31cは、捻り加工をする際に、捻り機に取り付けられている導体セグメント保持治具、円環治具などへの導体セグメントの挿入も容易にする。また、この面取り部31cは、接合工程における導体セグメントの固定のための治具への取り付けにおいても、同様の効果を奏する。さらに、面取り部31cによってレーザー溶接を行うときに導体セグメントが溶ける量が少なくなるので、溶けた導体セグメントが横方向に広がり隣接する導体セグメントと接触することを防ぐ効果がある。
As shown in the enlarged view of FIG. 5, chamfered
図14は、通常導体セグメントおよびリード導体セグメントの端部を示す斜視図である。図14(a)は、リード導体セグメント30bの端部の面取り部31cを示している。図14(b)から(e)は、通常導体セグメント30aの端部の面取り部31cを示している。図14に示すように、通常導体セグメントおよびリード導体セグメントは、端部の側面を直方体形状あるいは角錐台形状などの形状で切り欠くことで面取り部31cが形成されており、先端部に向かって断面積が小さくなる形状である。
FIG. 14 is a perspective view showing the ends of the normal conductor segment and the lead conductor segment. FIG. 14A shows a chamfered
通常導体セグメント挿入工程(ステップS2)
始めに、導体セグメント保持治具について説明する。導体セグメント保持治具は、固定子鉄心に類似した形状であり、軸方向に延びるスロットが周方向に等ピッチで複数形成された円筒形状である。導体セグメント保持治具のスロットは、固定子鉄心のスロットとほぼ同じ形状でピッチも同じである。導体セグメント保持治具の下方には、通常導体セグメントの他端側を支持するための受け具が設けられている。この受け具は、導体セグメント保持治具に対して上下できる機構を備えている。
Normal conductor segment insertion step (step S2)
First, the conductor segment holding jig will be described. The conductor segment holding jig has a shape similar to that of a stator core, and has a cylindrical shape in which a plurality of slots extending in the axial direction are formed at equal pitches in the circumferential direction. The slot of the conductor segment holding jig has almost the same shape and pitch as the slot of the stator core. Below the conductor segment holding jig, a receiver for supporting the other end side of the conductor segment is usually provided. This receiver has a mechanism that can move up and down with respect to the conductor segment holding jig.
導体セグメント保持治具に通常導体セグメントを差し込む際には、長さの同じ棒状の通常導体セグメントを導体セグメント保持治具のスロットに端から順に差し込んでいく。このとき、導体セグメント保持治具のスロットの径方向に一列に内周側から外周側に1層目から4層目までの4本の通常導体セグメントを整列して挿入する。ここでは、リード導体セグメントは挿入せず、通常導体セグメントのみを挿入する。なお、導体セグメント保持治具に通常導体セグメントを差し込む際には、通常導体セグメントの両端部には面取り部が施されているために、スロットに容易に挿入することができる。また、導体セグメント保持治具の替わりに固定子鉄心を用いることもできる。なお、導体セグメント保持治具の替わりに固定子鉄心を用いた場合は、通常導体セグメントと同時にリード導体セグメントも挿入することができる。 When inserting the normal conductor segment into the conductor segment holding jig, the rod-shaped normal conductor segments having the same length are inserted into the slots of the conductor segment holding jig in order from the end. At this time, four normal conductor segments from the first layer to the fourth layer are aligned and inserted in a row from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the radial direction of the slot of the conductor segment holding jig. Here, the lead conductor segment is not inserted, and only the normal conductor segment is inserted. When the conductor segment is usually inserted into the conductor segment holding jig, it can be easily inserted into the slot because chamfered portions are provided at both ends of the conductor segment. Further, a stator core can be used instead of the conductor segment holding jig. When a stator core is used instead of the conductor segment holding jig, the lead conductor segment can be inserted at the same time as the normal conductor segment.
導体セグメント保持治具の軸方向の一方の面から露出した通常導体セグメントの飛び出し部分の長さが、他方の面から露出した通常導体セグメントの飛び出し部分の長さより長くなるように、導体セグメント保持治具の下方に設置された受け具を上下させて通常導体セグメントの飛び出し長さを調整する。 Conductor segment holding The conductor segment holding jig so that the length of the protruding portion of the normal conductor segment exposed from one surface in the axial direction of the conductor segment holding jig is longer than the length of the protruding portion of the normal conductor segment exposed from the other surface. Normally, the protrusion length of the conductor segment is adjusted by moving the jig installed below the jig up and down.
通常導体セグメントの一端側捻り工程(ステップS3)
図4に示すように、導体セグメント30の両側を捻る必要があるが、まずは導体セグメント保持治具に挿入された通常導体セグメントの一端側を捻る工程を説明する。第1捻り機において、導体セグメント保持治具の上方に露出して一端側の端部が同じ高さに保持された導体セグメントに対して、第1捻り機の円環治具を用いて軸方向に押さえながら円周方向および径方向に捻る。このとき、同じスロットにおいて径方向に隣り合う導体セグメント同士が離れる方向に捻るので、隣り合う導体セグメント同士が接触することはない。
One end side twisting step of the normal conductor segment (step S3)
As shown in FIG. 4, it is necessary to twist both sides of the
また、隣り合うスロットに挿入された導体セグメント同士は、同じ方向に捻られるが、高さ方向に隙間が生じるので、お互いに接触することはない。なお、仮に導体セグメント同士が接触した場合でも、端部以外は表面にエナメルの絶縁被覆が施されているので、電気的に短絡することはない。このようにして、通常導体セグメントの一端側が捻られる。 Further, the conductor segments inserted into the adjacent slots are twisted in the same direction, but do not come into contact with each other because a gap is formed in the height direction. Even if the conductor segments come into contact with each other, the surface is coated with enamel insulation except for the end portion, so that the conductor segments are not electrically short-circuited. In this way, one end side of the conductor segment is usually twisted.
詳細に第1捻り機の動作について説明する。なお、ステップS6の導体セグメント集合体の他端側捻り工程における第2捻り機の動作も基本的には同じである。以下の第1捻り機の動作の説明において、第2捻り機の場合は、導体セグメント保持治具が固定子鉄心に相当する。
スロットに通常導体セグメントが挿入された導体セグメント保持治具は、導体セグメント保持治具受けにセットされる。捻り工程前の導体セグメントの位置揃えで重要な導体セグメント保持治具受けについて説明する。
The operation of the first twisting machine will be described in detail. The operation of the second twister in the step of twisting the other end side of the conductor segment assembly in step S6 is basically the same. In the following description of the operation of the first twisting machine, in the case of the second twisting machine, the conductor segment holding jig corresponds to the stator core.
The conductor segment holding jig in which the conductor segment is usually inserted into the slot is set in the conductor segment holding jig receiver. The conductor segment holding jig receiver, which is important for aligning the conductor segments before the twisting process, will be described.
導体セグメント保持治具受けは、導体セグメント保持治具を軸方向に可動できる機構を備えている。この機構は、捻り工程における導体セグメントの高さを決める上で重要である。まず、導体セグメント保持治具は、第1捻り機の導体セグメント保持治具受けにセットされる。このとき、導体セグメント保持治具から下方に露出する他端側の導体セグメントの出代があらかじめ長くなるように挿通させておく。このとき他端側の導体セグメントは、平面治具によって下方より支持されている。そして、導体セグメント保持治具受けは、他端側の導体セグメントの出代が予め決められた長さとなるまで導体セグメント保持治具を軸方向に移動させて、導体セグメント保持治具から上方に露出する一端側の導体セグメントの出代の長さを決める。このように一端側の導体セグメントの出代の長さを導体セグメント保持治具受けで規制することで、精度良く捻り工程を行うことができる。そして、導体セグメント保持治具の外周部がクランパによって固定される。また、導体セグメント保持治具押さえで導体セグメント保持治具の上部を押さえることにより、導体セグメント保持治具の上下方向の動きが規制される。 The conductor segment holding jig receiver is provided with a mechanism capable of moving the conductor segment holding jig in the axial direction. This mechanism is important in determining the height of the conductor segment in the twisting process. First, the conductor segment holding jig is set in the conductor segment holding jig receiver of the first twisting machine. At this time, the conductor segment on the other end side exposed downward from the conductor segment holding jig is inserted so as to have a long protrusion in advance. At this time, the conductor segment on the other end side is supported from below by a flat jig. Then, the conductor segment holding jig receiver moves the conductor segment holding jig in the axial direction until the protrusion of the conductor segment on the other end side reaches a predetermined length, and is exposed upward from the conductor segment holding jig. Determine the length of the lead of the conductor segment on one end side. By regulating the length of the protrusion of the conductor segment on one end side with the conductor segment holding jig receiver in this way, the twisting process can be performed with high accuracy. Then, the outer peripheral portion of the conductor segment holding jig is fixed by the clamper. Further, by pressing the upper part of the conductor segment holding jig with the conductor segment holding jig holder, the vertical movement of the conductor segment holding jig is restricted.
クランパおよび導体セグメント保持治具押さえにより、導体セグメント保持治具が固定された後、捻り成形部である円環治具が上部から下降され、この円環治具に形成された導体セグメント挿入部に通常導体セグメントの一端側の端部が挿入される。なお、導体セグメント挿入部には通常導体セグメントの端部で後に接合部となる部分のみが挿入される。ただし、ステップS2において、通常導体セグメントおよびリード導体セグメントが挿入された固定子鉄心を準備した場合は、リード導体セグメントも同時に捻り加工を行う必要があるため、円環治具の導体セグメント挿入部の一部はリード導体セグメントの長さ分深く形成されている。また、通常導体セグメントの端部は、図5の拡大図に示すようなテーパー状の面取り部31cが形成されているため、導体セグメント挿入部にスムーズに挿入される。
After the conductor segment holding jig is fixed by the clamper and the conductor segment holding jig holder, the ring jig, which is a torsion molding part, is lowered from the upper part, and the conductor segment insertion part formed in the ring jig is inserted. Usually, one end of the conductor segment is inserted. It should be noted that normally, only the end portion of the conductor segment, which later becomes a joint portion, is inserted into the conductor segment insertion portion. However, in step S2, when the stator core into which the normal conductor segment and the lead conductor segment are inserted is prepared, the lead conductor segment also needs to be twisted at the same time, so that the conductor segment insertion portion of the ring jig needs to be twisted at the same time. A part is formed deep by the length of the lead conductor segment. Further, since the end portion of the conductor segment is usually formed with a tapered chamfered
導体セグメント挿入部に通常導体セグメントの一端側の端部が挿入された円環治具は、回転駆動機構と下降駆動機構とにより、回転並びに下降される。なお、捻り成形は、通常導体セグメントの全てに対して同時に行われる。なお、円環治具は内層の導体セグメントを捻る円環治具と外層の導体セグメントを捻る円環治具とに分割されて構成されており、分割された円環治具同士が異なる方向となるように予め決められた角度回転される。 A ring jig in which one end of a conductor segment is usually inserted into a conductor segment insertion portion is rotated and lowered by a rotation drive mechanism and a lowering drive mechanism. Twisting is usually performed on all conductor segments at the same time. The ring jig is divided into a ring jig that twists the conductor segment of the inner layer and a ring jig that twists the conductor segment of the outer layer, and the divided ring jigs have different directions. It is rotated by a predetermined angle so as to be.
捻り工程は、通常導体セグメントがスロットに挿入された導体セグメント保持治具を第1捻り機へ装着し、通常導体セグメントの一端側の端部を円環治具に挿入して、捻り加工前の準備を行う装着工程と、成形工程と、成形された導体セグメント保持治具を取り出す取出工程とを含んでいる。ここで、成形工程は、まず通常導体セグメントの端部を周方向にのみ回転変位させて通常導体セグメントを周方向に倒し、続いて通常導体セグメントを周方向ならびに軸方向に変位させて導体セグメントを深く傾ける曲げ工程と、さらに設計上の変位量を越えて通常導体セグメントの端部を周方向ならびに軸方向に変位させて導体セグメントを過剰に深く傾ける過剰曲げ工程と、通常導体セグメントの端部を設計上の変位量まで曲げ戻す戻し工程とを含んでいる。 In the twisting process, the conductor segment holding jig in which the conductor segment is normally inserted into the slot is attached to the first twisting machine, and one end of the conductor segment is usually inserted into the ring jig before twisting. It includes a mounting step for preparing, a molding step, and a taking-out step for taking out the molded conductor segment holding jig. Here, in the molding step, first, the end portion of the normal conductor segment is rotationally displaced only in the circumferential direction to tilt the normal conductor segment in the circumferential direction, and then the normal conductor segment is displaced in the circumferential direction and the axial direction to displace the conductor segment. A bending process that tilts deeply, an excessive bending process that displaces the end of the conductor segment in the circumferential direction and the axial direction beyond the design displacement, and tilts the conductor segment excessively deeply, and the end of the normal conductor segment. It includes a return step of bending back to the design displacement amount.
成形工程をさらに詳しく説明する。
始めに、予め決められた角度までは円環治具の回転のみを行う。この予め決められた角度までの回転により、スロットの出口部分および円環治具の導体セグメント挿入部の入口部分の導体セグメントが曲げられる。このとき、図7に示すように、導体セグメントはその断面積が最小となる部分を2箇所備えており、その断面積が最小となる部分は導体セグメントが曲げられる位置となっているので、導体セグメントを曲げる力を和らげることができる。その結果、この工程において導体セグメントの絶縁被覆が傷つけられる可能性が減り、導体セグメントの絶縁耐力が向上する。
The molding process will be described in more detail.
First, only the ring jig is rotated up to a predetermined angle. This rotation to a predetermined angle bends the conductor segment at the exit portion of the slot and the inlet portion of the conductor segment insertion portion of the ring jig. At this time, as shown in FIG. 7, the conductor segment is provided with two portions having the minimum cross-sectional area, and the portion having the minimum cross-sectional area is the position where the conductor segment is bent. The force to bend the segment can be relieved. As a result, the possibility that the insulating coating of the conductor segment is damaged in this step is reduced, and the dielectric strength of the conductor segment is improved.
次に、スロットの端部から円環治具の導体セグメント挿入部までの導体セグメントの長さを一定に保つように、昇降駆動機構と回転駆動機構とを制御して円環治具を回転しながら下降させる。このとき、図9に示すように、導体セグメントの端部が導体セグメント保持治具の軸心を中心とした円弧状の軌跡を描くように、円環治具は回転しながら下降する。この円弧状の軌跡を描く捻りは、スプリングバックによる導体セグメントの変形を防止するため、一度設計上の変位量を越えた捻りを行う。 Next, the ring jig is rotated by controlling the elevating drive mechanism and the rotation drive mechanism so that the length of the conductor segment from the end of the slot to the conductor segment insertion portion of the ring jig is kept constant. While lowering. At this time, as shown in FIG. 9, the ring jig descends while rotating so that the end portion of the conductor segment draws an arc-shaped locus centered on the axis of the conductor segment holding jig. In order to prevent the conductor segment from being deformed by the springback, the twist that draws the arc-shaped locus is once twisted in excess of the design displacement amount.
最後に、円環治具は前工程と逆向きに回転しながら上昇して、設計上の変位量まで同じ軌跡上を逆方向に移動する。このようにして導体セグメントの捻り成形を終了し、円環治具を上昇させて円環治具の導体セグメント挿入部から導体セグメントの端部を外す。導体セグメントが外された円環治具は回転駆動機構によって回転され、原点位置に戻される。このようにして、図10(a)に示すように、対となる通常導体セグメント30aの隣り合う端部の側面同士がほぼ接触する状態に保持される。なお、図10(a)に示すように、対となる通常導体セグメント30aの隣り合う端部の側面同士が接触していることが望ましいが、必ずしも接触している必要はない。レーザー溶接において対となる通常導体セグメント30aの端部同士が溶融接続されて接合部を形成可能な距離まで近接していればよい。
Finally, the ring jig rises while rotating in the opposite direction to the previous process, and moves in the opposite direction on the same trajectory up to the design displacement amount. In this way, the torsional molding of the conductor segment is completed, and the ring jig is raised to remove the end portion of the conductor segment from the conductor segment insertion portion of the ring jig. The ring jig from which the conductor segment has been removed is rotated by the rotation drive mechanism and returned to the origin position. In this way, as shown in FIG. 10A, the side surfaces of the adjacent end portions of the paired
本実施の形態では、固定子鉄心の軸心を中心とした円弧の長さが同じになるように回転角度を調整することで、図8に示すように、単一形状である棒状で同じ長さの導体セグメントを用いることができる。そのため設備費、加工費を抑えることができ、かつ互いに接合される導体セグメント対において、導体セグメント端部の接合面同士の位置を揃えることで、精度よく接合端面を合わせることができるため溶接不良を低減できる。 In the present embodiment, by adjusting the rotation angle so that the lengths of the arcs centered on the axis of the stator core are the same, as shown in FIG. 8, the rods having a single shape have the same length. A conductor segment can be used. Therefore, equipment costs and processing costs can be suppressed, and in the conductor segment pairs to be joined to each other, by aligning the positions of the joint surfaces at the ends of the conductor segments, the joint end surfaces can be accurately aligned, resulting in poor welding. Can be reduced.
なお、捻り工程において、通常導体セグメントを精度よく捻るためには、通常導体セグメントの押さえ機構が必要となる。この機構は、通常導体セグメントの高さを決める上で重要である。通常導体セグメントの押さえ機構は、導体セグメント保持治具を第1捻り機に設置したのち、導体セグメント保持治具の下方に設置された受け具を上下させて通常導体セグメントの飛び出し長さを調整して通常導体セグメントを固定する機構である。その後、上述の捻り工程を経ることで、精度の良い捻りが実現できる。通常導体セグメントを固定して高さを規制することで、捻った後の通常導体セグメントの端部の高さを揃えることができる。その結果、レーザー溶接を用いた接合部形成工程において、導体セグメントの端部の高さばらつきが少なくなるので、溶接不良を減少させる効果がある。 In the twisting process, a holding mechanism for the normal conductor segment is required in order to twist the normal conductor segment with high accuracy. This mechanism is usually important in determining the height of the conductor segment. In the normal conductor segment holding mechanism, after installing the conductor segment holding jig in the first twister, the receiver installed below the conductor segment holding jig is moved up and down to adjust the protrusion length of the normal conductor segment. It is a mechanism for fixing the conductor segment. After that, by going through the above-mentioned twisting step, accurate twisting can be realized. By fixing the normal conductor segment and regulating the height, the height of the end portion of the normal conductor segment after twisting can be made uniform. As a result, in the joint forming step using laser welding, the height variation of the end portion of the conductor segment is reduced, which is effective in reducing welding defects.
インシュレータ挿入工程(ステップS4)
インシュレータは、一方の端部の外径がスロットの外径より大きく、他方の端部の外径がスロットの内径より小さい。すなわち、インシュレータの一方の端部はラッパ状に形成されている。このように、固定子鉄心の各スロットに挿入されるインシュレータの軸方向の一方の端部のみがラッパ状の拡大部となり、他方の端部は平坦な形状となっている。そのため、この他方の端部を先頭にしてインシュレータを各スロットに挿入する場合の作業がし易くなる。また、インシュレータの挿入方向と各導体セグメントの挿入方向とが同じであるため、導体セグメントの挿入時にインシュレータに対して軸方向の力が加わった場合であっても、拡大部の端部が固定子鉄心の端面に接触してインシュレータの軸方向の位置ずれが防止される。
Insulator insertion step (step S4)
The outer diameter of one end of the insulator is larger than the outer diameter of the slot, and the outer diameter of the other end is smaller than the inner diameter of the slot. That is, one end of the insulator is formed in a trumpet shape. As described above, only one end in the axial direction of the insulator inserted into each slot of the stator core becomes a trumpet-shaped enlarged portion, and the other end has a flat shape. Therefore, it becomes easier to insert the insulator into each slot with the other end at the beginning. Further, since the insertion direction of the insulator and the insertion direction of each conductor segment are the same, even if an axial force is applied to the insulator when the conductor segment is inserted, the end of the enlarged portion is a stator. It comes into contact with the end face of the iron core to prevent the insulator from being displaced in the axial direction.
導体セグメント集合体挿入工程(ステップS5)
ステップS3の通常導体セグメントの一端側捻り工程で一方の端部が捻られた通常導体セグメントを導体セグメント保持治具から抜き取る。このとき、通常導体セグメントは円環状に配置された状態を維持する。これとは別に一方の端部が捻られたリード導体セグメントを準備し、円環状の配置が維持された通常導体セグメントの間の決められた位置にリード導体セグメントを挿入して、一方の端部が捻られた状態の導体セグメント集合体を形成する。最後に、導体セグメント集合体を、ステップS4のインシュレータ挿入工程でインシュレータが挿入された固定子鉄心のスロットに挿入する。
Conductor segment assembly insertion step (step S5)
The normal conductor segment whose one end is twisted in the one-side twisting step of the normal conductor segment in step S3 is pulled out from the conductor segment holding jig. At this time, the conductor segments are usually maintained in a state of being arranged in an annular shape. Separately, a lead conductor segment with one end twisted is prepared, and the lead conductor segment is inserted at a predetermined position between the normal conductor segments in which the annular arrangement is maintained, and one end is inserted. Form an aggregate of conductor segments in a twisted state. Finally, the conductor segment assembly is inserted into the slot of the stator core into which the insulator is inserted in the insulator insertion step of step S4.
なお、導体セグメント保持治具から通常導体セグメント抜き取る工程と固定子鉄心への導体セグメント集合体を挿入する工程は同じ設備で行うことが好ましい。例えば、固定子鉄心の隣接するスロットの間隔と同じ幅をもつ規制片がスロットと同じピッチで円周状に配置された規制治具を準備する。円環状に配置された導体セグメント集合体に対して、規制治具の規制片が各導体セグメントの直線状の挿入部の間となるように規制治具を配置する。この状態で、固定子鉄心と規制治具とを軸方向に移動させることで、スロットと同じピッチで円周状に配置された導体セグメント集合体が固定子鉄心のスロットに挿入される。 It is preferable that the process of extracting the conductor segment from the conductor segment holding jig and the process of inserting the conductor segment aggregate into the stator core are performed in the same equipment. For example, a regulating jig is prepared in which regulatory pieces having the same width as the spacing between adjacent slots of the stator core are arranged in a circumferential shape at the same pitch as the slots. The regulation jig is arranged so that the regulation piece of the regulation jig is between the linear insertion portions of each conductor segment with respect to the conductor segment assembly arranged in an annular shape. In this state, by moving the stator core and the regulating jig in the axial direction, a set of conductor segments arranged in a circumferential shape at the same pitch as the slot is inserted into the slot of the stator core.
導体セグメント集合体の他端側捻り工程(ステップS6)
第2捻り機の動作は、ステップS3の通常導体セグメントの一端側捻り工程の第1捻り機と同様の動作となる。一端側が捻られた導体セグメント集合体が挿入された固定子鉄心が固定子鉄心受けにセットされる。このとき、他端側が上方となるようにセットされる。固定子鉄心の下方に捻りが完了している一端側の導体セグメントの形状に合わせた受け具を置き、すべての導体セグメントの他端側の端部を固定子鉄心の上方に露出させて同じ高さに保持する。固定子鉄心の外周部がクランパによって固定される。また、固定子鉄心押さえで固定子鉄心の上部を押さえることにより、固定子鉄心の上下方向の動きが規制される。
Twisting step on the other end side of the conductor segment assembly (step S6)
The operation of the second twisting machine is the same as that of the first twisting machine in the one-end side twisting step of the normal conductor segment in step S3. The stator core into which the conductor segment assembly twisted at one end is inserted is set in the stator core holder. At this time, it is set so that the other end side is upward. Place a receiver under the stator core that matches the shape of the conductor segment on one end that has been twisted, and expose the other end of all conductor segments above the stator core to the same height. Hold on. The outer peripheral portion of the stator core is fixed by a clamper. Further, by pressing the upper part of the stator core with the stator core retainer, the vertical movement of the stator core is restricted.
クランパおよび固定子鉄心押さえにより、固定子鉄心が固定された後、捻り成形部である円環治具が上部から下降され、この円環治具に形成された導体セグメント挿入部に導体セグメント集合体の他端側の端部が挿入される。なお、導体セグメント挿入部には導体セグメント集合体の端部で後に接合部となる部分のみが挿入される。また、導体セグメント集合体の端部は、図5の拡大図に示すようなテーパー状の面取り部31cが形成されているため、導体セグメント挿入部にスムーズに挿入される。
After the stator core is fixed by the clamper and the stator core retainer, the annular jig, which is a torsion molding portion, is lowered from the upper part, and the conductor segment aggregate is inserted into the conductor segment insertion portion formed in the annular jig. The other end of the is inserted. It should be noted that only the end portion of the conductor segment assembly, which will later become the joint portion, is inserted into the conductor segment insertion portion. Further, since the end portion of the conductor segment assembly is formed with a tapered chamfered
導体セグメント挿入部に導体セグメント集合体の他端側の端部が挿入された円環治具は、回転駆動機構と下降駆動機構とにより、回転並びに下降される。なお、捻り成形は、導体セグメント集合体の全てに対して同時に行われる。なお、円環治具は内層の導体セグメントを捻る円環治具と外層の導体セグメントを捻る円環治具とに分割されて構成されており、分割された円環治具同士が異なる方向となるように予め決められた角度回転される。 The ring jig in which the other end of the conductor segment assembly is inserted into the conductor segment insertion portion is rotated and lowered by the rotation drive mechanism and the lowering drive mechanism. The twist forming is performed on all of the conductor segment aggregates at the same time. The ring jig is divided into a ring jig that twists the conductor segment of the inner layer and a ring jig that twists the conductor segment of the outer layer, and the divided ring jigs have different directions. It is rotated by a predetermined angle so as to be.
捻り工程は、導体セグメント集合体が挿入された固定子鉄心を第2捻り機へ装着し、導体セグメント集合体の他端側の端部を円環治具に挿入して、捻り加工前の準備を行う装着工程と、成形工程と、成形された固定子鉄心を取り出す取出工程とを含んでいる。成形工程は、ステップS3の通常導体セグメントの一端側捻り工程と同様である。このようにして、導体セグメント集合体の他端側が捻られる。 In the twisting process, the stator core into which the conductor segment assembly is inserted is attached to the second twister, and the other end of the conductor segment assembly is inserted into the ring jig to prepare for twisting. It includes a mounting step of performing the above, a molding step, and a taking-out step of taking out the molded stator core. The molding step is the same as the one-end twisting step of the normal conductor segment in step S3. In this way, the other end side of the conductor segment assembly is twisted.
なお、ステップS2からステップS4において、導体セグメント保持治具を使用した製造方法を説明したが、導体セグメント保持治具の替わりに固定子鉄心を用いてステップS2からステップS4の工程を行うことも可能である。そうすることで、ステップS5の導体セグメント集合体挿入工程において、導体セグメント保持治具の替わりに用いた固定子鉄心から通常導体セグメントを抜き取る必要がなく、リード導体セグメントを直接固定子鉄心に挿入すればよいので、製造工数を一層削減することができ、製造コストを削減することができる。 Although the manufacturing method using the conductor segment holding jig has been described in steps S2 to S4, it is also possible to perform the steps from steps S2 to S4 using a stator core instead of the conductor segment holding jig. Is. By doing so, in the conductor segment assembly insertion step of step S5, it is not necessary to remove the normal conductor segment from the stator core used instead of the conductor segment holding jig, and the lead conductor segment is directly inserted into the stator core. Therefore, the manufacturing man-hours can be further reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
接合部形成工程(ステップS7)
通常導体セグメント同士の接合方法について説明する。なお、この方法は、回転電機のコイルを形成するために、複数の導体セグメントを用いて異なる通常導体セグメントの端部同士を接合する方法であり、導体セグメントの形状に限定されるものではない。また、回転電機のコイルとして固定子コイルに限定されるものではない。
Joint forming step (step S7)
A method of joining ordinary conductor segments will be described. Note that this method is a method of joining the ends of different ordinary conductor segments using a plurality of conductor segments in order to form a coil of a rotary electric machine, and is not limited to the shape of the conductor segments. Further, the coil of the rotary electric machine is not limited to the stator coil.
この接合方法は、大きく2つの工程を有する。第1の工程は、通常導体セグメントの端部の位置揃え工程である。通常導体セグメントの端部の位置揃え工程では、接合対象物となる2つの通常導体セグメントが、図10(a)に示すように、通常導体セグメント30aの隣り合う端部の側面同士がほぼ接触する状態に保持される。通常導体セグメントの端部の位置揃え工程においては、両端の捻り工程が完了した固定子を固定したあと、円錐状のテーパーピンを用いてスロット内の導体セグメントを周方向に動かして固定することにより導体セグメントの端部が保持される。なお、図10(a)に示すように、接合対象物の通常導体セグメント30aは、端部の先端から予め規定された領域の絶縁被覆31dが除去されている。
This joining method has two main steps. The first step is usually a step of aligning the ends of the conductor segments. In the step of aligning the ends of the normal conductor segments, the two normal conductor segments to be joined are substantially in contact with each other on the side surfaces of the adjacent ends of the
第2の工程は、予め規定された照射角度で、2つの隣接した導体セグメントの端部にレーザー溶接機のレーザー光を照射して導体セグメントの端部同士を溶接接合するレーザー照射工程である。図10(a)に示すように、このとき、通常導体セグメント30a同士の端部に対してレーザー光を径方向に進行させて溶接を行い、図10(b)に示すように、通常導体セグメント30a同士を接合する接合部32aを形成する。このとき、2つの隣り合う端部の片側を狙って初めにレーザー光が照射され、その後、レーザー光をもう一方の片側に移動させる。2つの隣り合う端部の隙間は微細であるため、一方の端部において溶融した導体が他方の端部との隙間を埋めた後、レーザー光を動かす。これにより、レーザー光が照射された一方の端部から他方の端部にレーザー光が移り、他方の端部も溶融する。このようにして、図10(b)に示すように、2つの導体セグメントの端部同士を溶接接合することで接合部32aとなる溶融痕ができる。なお、第2の工程におけるレーザー溶接は、不活性ガスの雰囲気中で行われる。このようにして、固定子鉄心に挿入され、両端部が捻られた通常導体セグメントの接合部を形成する。
The second step is a laser irradiation step of irradiating the ends of two adjacent conductor segments with the laser beam of a laser welder at a predetermined irradiation angle to weld and join the ends of the conductor segments. As shown in FIG. 10A, at this time, the ends of the
なお、本実施の形態において、接合部の形状はとくに決まりはないが、ピッチノイズを低減するために、接合部の形状を周方向に不均一にしてもよい。
図15は、接合部形成工程におけるレーザー溶接時の導体セグメントの接合部の断面模式図である。図15は、1つのスロットに挿入された導体セグメントの断面を示している。図15(a)に示すように、1つのスロットに4本の導体セグメントが挿入されており、内層側の2本と外層側の2本とがそれぞれ接合部32aで接合されている。図15において、横方向は固定子鉄心の径方向であり、左側が内周側、右側が外周側である。図15(a)に示すように、レーザー溶接を行うときに内層側の溶接部に内周側から不活性ガスを吹き付けながら行う。そうすると、不活性ガスが吹き付けられた側からレーザー光の照射によって溶融した金属の冷却が始まり、表面張力により内層の接合部32aには溶融した金属が内周側に偏って突出部32bが形成される。一方、外層の接合部32aは、吹き付けられたガスの影響を受けないため、溶融した金属は内周側へも外周側へも偏らず接合部は均等に形成される。
In the present embodiment, the shape of the joint portion is not particularly limited, but the shape of the joint portion may be non-uniform in the circumferential direction in order to reduce pitch noise.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the joint portion of the conductor segment during laser welding in the joint portion forming step. FIG. 15 shows a cross section of a conductor segment inserted into one slot. As shown in FIG. 15A, four conductor segments are inserted into one slot, and the two on the inner layer side and the two on the outer layer side are joined at the
図15(b)は、1つのスロットに6本の導体セグメントが挿入された場合であり、内層側の2本と中間層の2本と外層側の2本とがそれぞれ接合部32aで接合されている。図15(b)に示すように、レーザー溶接を行うときに内層側の溶接部に内周側から不活性ガスを吹き付けながら行う。そうすると、不活性ガスが吹き付けられた側からレーザー光の照射によって溶融した金属の冷却が始まり、表面張力により溶融した金属が内周側に偏って突出部32bが形成される。一方、中間層および外層の接合部32aは、吹き付けられたガスの影響を受けないため、溶融した金属は内周側へも外周側へも偏らず接合部は均等に形成される。
FIG. 15B shows a case where six conductor segments are inserted into one slot, and two conductor segments on the inner layer side, two on the intermediate layer side, and two on the outer layer side are joined at the
また、レーザー溶接を行うときに外層側の溶接部に外周側から不活性ガスを吹き付けながら行うと、不活性ガスを吹き付けた側からレーザー光の照射によって溶融した金属の冷却が始まり、表面張力により溶融した金属が外周側に偏って突出部32bが形成される。
Further, when laser welding is performed while blowing an inert gas from the outer peripheral side to the welded portion on the outer layer side, cooling of the molten metal by irradiation of laser light starts from the side where the inert gas is blown, and due to surface tension. The molten metal is biased toward the outer peripheral side to form the protruding
このように、本実施の形態の固定子においては、最内周の導体セグメントの少なくとも1つの接合部32aに径方向内側に突出した突出部32bを形成し、最外周の導体セグメントの少なくとも1つの接合部32aに径方向外側に突出した突出部32bを形成している。
As described above, in the stator of the present embodiment, the
図16は、本実施の形態の固定子を軸方向から見た上面図である。図16(a)は、1つのスロットに4本の導体セグメントが挿入された場合であり、最内周の導体セグメントの少なくとも1つの接合部32aに突出部32bが形成された例を示している。図16(a)のA−A断面が図15(a)に相当する。内層側の接合部32aの径方向の長さをL1、外層側の接合部32aの径方向の長さをL2とすると、L1>L2となっている。また、突出部をもたない他のスロットの内層側の接合部32aの径方向の長さをL3とすると、L1>L3となっている。
FIG. 16 is a top view of the stator of the present embodiment as viewed from the axial direction. FIG. 16A shows an example in which four conductor segments are inserted into one slot, and a
図16(b)は、1つのスロットに4本の導体セグメントが挿入された場合であり、最外周の導体セグメントの少なくとも1つの接合部32aに突出部32bが形成された例を示している。通常導体セグメント30aの端部には接合部32aが形成されているが、リード導体セグメント30bの端部には接合部は形成されていない。内層側の接合部32aの径方向の長さをL3、外層側の接合部32aの径方向の長さをL4とすると、L4>L3となっている。また、図16(a)に示す突出部をもたない他のスロットの外層側の接合部32aの径方向の長さをL2とすると、L4>L2となっている。
FIG. 16B shows an example in which four conductor segments are inserted into one slot, and a
図16(c)は、1つのスロットに6本の導体セグメントが挿入された場合であり、内層側の2本と中間層の2本と外層側の2本とがそれぞれ接合部32aで接合されている。さらに、図16(c)は、最内周の導体セグメントの少なくとも1つの接合部32aに突出部32bが形成された例を示している。図16(c)のB−B断面が図15(b)に相当する。内層側の接合部32aの径方向の長さをL5、中間層の接合部32aの径方向の長さをL6、外層側の接合部32aの径方向の長さをL7とすると、L5>L6≒L7となっている。また、突出部をもたない他のスロットの内層側の接合部32aの径方向の長さをL8とすると、L5>L8となっている。
FIG. 16C shows a case where six conductor segments are inserted into one slot, and two conductor segments on the inner layer side, two on the intermediate layer side, and two on the outer layer side are joined at the
図16(d)は、1つのスロットに6本の導体セグメントが挿入された場合であり、最外周の導体セグメントの少なくとも1つの接合部32aに突出部32bが形成された例を示している。通常導体セグメント30aの端部には接合部32aが形成されているが、リード導体セグメント30bの端部には接合部は形成されていない。内層側の接合部32aの径方向の長さをL8、中間層の接合部32aの径方向の長さをL9、外層側の接合部32aの径方向の長さをL10とすると、L10>L8≒L9となっている。また、図16(c)に示す突出部をもたない他のスロットの外層側の接合部32aの径方向の長さをL7とすると、L10>L7となっている。
FIG. 16D shows an example in which six conductor segments are inserted into one slot, and a
図16(e)は、1つのスロットに4本の導体セグメントが挿入された場合であり、内周側に向かって突出部32bが形成された接合部32aをもつ最内層の導体セグメントと、外周側に向かって突出部32bが形成された接合部32aをもつ最外層の導体セグメントとが同じスロットに挿入された例を示している。
FIG. 16E shows a case where four conductor segments are inserted into one slot, and the conductor segment of the innermost layer having the
図16(f)は、1つのスロットに6本の導体セグメントが挿入された場合であり、内周側に向かって突出部32bが形成された接合部32aをもつ最内層の導体セグメントと、外周側に向かって突出部32bが形成された接合部32aをもつ最外層の導体セグメントとが同じスロットに挿入された例を示している。
FIG. 16 (f) shows a case where six conductor segments are inserted into one slot, and the conductor segment of the innermost layer having the
このように、本実施の形態の固定子の導体セグメントの軸方向端部は、対となる他の導体セグメントと接合部で接合されており、各スロットに挿入された複数の導体セグメントのうち、最外周側に挿入された導体セグメントの接合部の少なくとも1つは、他の接合部よりも径方向外側に突出した外周側の突出部を備えており、各スロットに挿入された複数の導体セグメントのうち、最内周側に挿入された導体セグメントの接合部の少なくとも1つは、他の接合部よりも径方向内側に突出した内周側の突出部を備えている。 As described above, the axial end portion of the conductor segment of the stator of the present embodiment is joined to the other conductor segment to be paired at the joint portion, and among the plurality of conductor segments inserted into each slot, At least one of the joints of the conductor segments inserted on the outermost peripheral side has a protrusion on the outer peripheral side that protrudes radially outward from the other joints, and a plurality of conductor segments inserted into each slot. Of these, at least one of the joints of the conductor segment inserted on the innermost peripheral side includes a protrusion on the inner peripheral side that protrudes radially inward from the other joints.
このように構成された固定子を備えた回転電機は、接合部の形状を周方向に不均一にしているのでピッチノイズを低減することができる。また、外周側の突出部および内周側の突出部は径方向に突出しているので、径方向に流れる冷却風の通過の妨げにならず、接合部を効率よく冷却することができる。したがって、本実施の形態の固定子を備えた回転電機は、ピッチノイズの低減と導体セグメントの接合部の冷却性能の向上とを両立することができる。 Since the rotary electric machine provided with the stator configured in this way has a non-uniform shape of the joint in the circumferential direction, pitch noise can be reduced. Further, since the protruding portion on the outer peripheral side and the protruding portion on the inner peripheral side project in the radial direction, the joint portion can be efficiently cooled without hindering the passage of the cooling air flowing in the radial direction. Therefore, the rotary electric machine provided with the stator of the present embodiment can achieve both reduction of pitch noise and improvement of cooling performance of the joint portion of the conductor segment.
なお、本実施の形態においては、レーザー溶接を行うときに不活性ガスを吹き付けながらレーザー溶接を行って突出部を形成していたが、これに限るものではない。例えば、導体セグメント端部に径方向の一方からのみレーザー光を照射する方法がある。この方法では、溶融部の溶融開始の時間差によって先に溶融した端面から冷却されて固まるので、表面張力により接合部の溶融痕がレーザー光の入射側に偏る。このような方法で突出部を形成することもできる。また、レーザー溶接の溶融痕を内周側あるいは外周側に偏らせて突出部を形成しているので、突出部と反対側の溶融痕の広がりを抑えることができる。その結果、図16の(a)から(d)に示すように、隣接する接合部同士の間隔W3が大きくなり、固定子コイル間の絶縁距離を確実に確保することができる。 In the present embodiment, when laser welding is performed, laser welding is performed while blowing an inert gas to form a protruding portion, but the present invention is not limited to this. For example, there is a method of irradiating the end of the conductor segment with laser light from only one of the radial directions. In this method, due to the time difference between the start of melting of the molten portion, the end face melted first is cooled and solidified, so that the melting marks of the joint portion are biased to the incident side of the laser beam due to surface tension. The protrusion can also be formed in this way. Further, since the melting marks of laser welding are biased toward the inner peripheral side or the outer peripheral side to form the protruding portion, it is possible to suppress the spread of the melting marks on the side opposite to the protruding portion. As a result, as shown in FIGS. 16A to 16D, the distance W3 between the adjacent joints becomes large, and the insulation distance between the stator coils can be reliably secured.
接合部同士の絶縁性をさらに向上させるためには、図16(c)において、L5>L7>L6となっていることが好ましい。また、図16(d)において、L10>L8>L9となっていることが好ましい。つまり、各スロットにおいて、最内周側に挿入された導体セグメントと最外周側に挿入された導体セグメントとの間に挿入された導体セグメントの接合部の径方向の寸法は、最内周側に挿入された導体セグメントの接合部の径方向の寸法および最外周側に挿入された導体セグメントの接合部の径方向の寸法よりも小さいことが好ましい。このように構成された固定子では、隣接する接合部同士の間隔W3、W4が大きくなり、固定子コイル間の絶縁距離をさらに大きくすることができる。定格電圧にもよるが、例えば48V系の回転電機においては、間隔W3および間隔W4は0.8mm以上必要であり、本実施の形態の形状にすることで、導体セグメント間の絶縁距離の確保が容易となる。 In order to further improve the insulating properties between the joints, it is preferable that L5> L7> L6 in FIG. 16C. Further, in FIG. 16D, it is preferable that L10> L8> L9. That is, in each slot, the radial dimension of the joint portion of the conductor segment inserted between the conductor segment inserted on the innermost peripheral side and the conductor segment inserted on the outermost peripheral side is set to the innermost peripheral side. It is preferably smaller than the radial dimension of the joint portion of the inserted conductor segment and the radial dimension of the joint portion of the conductor segment inserted on the outermost peripheral side. In the stator configured in this way, the distances W3 and W4 between the adjacent joints are increased, and the insulation distance between the stator coils can be further increased. Although it depends on the rated voltage, for example, in a 48V rotary electric machine, the interval W3 and the interval W4 need to be 0.8 mm or more, and the shape of the present embodiment ensures the insulation distance between the conductor segments. It will be easy.
なお、本実施の形態においては、接合部をレーザー溶接で形成する方法を説明したが、これに限るものではない。例えば、アーク溶接、カシメなどを用いて接合部を形成してもよい。 In the present embodiment, the method of forming the joint portion by laser welding has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the joint may be formed by arc welding, caulking, or the like.
本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、1つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although various exemplary embodiments have been described in the present application, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments are limited to the application of the particular embodiment. Rather, it is applicable to embodiments alone or in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed in the present application. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 回転電機、 2 回転子、 3 フロントブラケット、 4 リヤブラケット、 3a、4a 吸気孔、 3b、4b 排気孔、 5 ハウジング、 6 シャフト、7 固定子、 8 プーリ、 9 スリップリング、 10 ブラシ、 11 ブラシホルダ、 12 レギュレータ、 13 ヒートシンク、 14 整流器、 15 冷却ファン、 21 回転子コイル、 22、23 ポールコア、 24、25 爪状磁極、 30 導体セグメント、 30a 通常導体セグメント、 30b リード導体セグメント、 31a 挿入部、 31b コイルエンド部、 31c 面取り部、 31d 絶縁被覆 、 32a 接合部、 32b 突出部、 71 固定子鉄心、 71a スロット、 71b コアバック、 71c ティース、 72 固定子コイル、 73 インシュレータ、 74 導体セグメント保持治具。 1 Rotor, 2 Rotor, 3 Front bracket, 4 Rear bracket, 3a, 4a Intake hole, 3b, 4b Exhaust hole, 5 Housing, 6 Shaft, 7 Stator, 8 Pulley, 9 Slip ring, 10 Brush, 11 Brush Holder, 12 regulator, 13 heat sink, 14 rectifier, 15 cooling fan, 21 rotor coil, 22, 23 pole core, 24, 25 claw pole, 30 conductor segment, 30a normal conductor segment, 30b lead conductor segment, 31a insertion part, 31b coil end, 31c chamfer, 31d insulation coating, 32a joint, 32b protrusion, 71 stator core, 71a slot, 71b core back, 71c teeth, 72 stator coil, 73 insulator, 74 conductor segment holding jig ..
本願に係る固定子は、円環状に配置された複数のスロットを有する固定子鉄心と、各スロットに径方向に並んで挿入された複数の導体セグメントとを有し、導体セグメントの軸方向端部は、対となる他の導体セグメントの軸方向端部と接合部で接合されており、導体セグメントは、スロットの端部から接合部に向かって円弧状に屈曲されており、対となる導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さを同じとし、スロットの内径側に挿入された導体セグメントの接合部のスロットの端部からの高さを、スロットの外径側に挿入された導体セグメントの接合部のスロットの端部からの高さよりも高くしたものである。 The stator according to the present application has a stator core having a plurality of slots arranged in an annular shape and a plurality of conductor segments inserted in each slot in a radial direction, and an axial end portion of the conductor segment. Is joined to the axial end of the other pair of conductor segments at the joint, and the conductor segment is bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint, and the pair of conductor segments and the arc length as viewed from the axial direction between the same, the height from the end portion of the joint portion of the slot of the conductor segments inserted into the inner diameter side of the slot, are inserted on the outer diameter side of the slot conductor It is higher than the height from the end of the slot at the junction of the segments .
本願の固定子においては、導体セグメントがスロットの端部から接合部に向かって円弧状に屈曲されており、対となる導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さを同じとし、スロットの内径側に挿入された導体セグメントの接合部のスロットの端部からの高さを、スロットの外径側に挿入された導体セグメントの接合部のスロットの端部からの高さよりも高くしているので、同じ長さの導体セグメントを用いて固定子コイルを製造することできる。その結果、固定子の製造コストを抑制することができる。
In the present application the stator, and the conductor segments are bent in an arc shape toward the joint from the end of the slot, the same length of arc as viewed from the axial direction of the conductor segments between the paired slots The height of the joint of the conductor segment inserted on the inner diameter side of the slot from the end of the slot should be higher than the height of the joint of the conductor segment inserted on the outer diameter side of the slot from the end of the slot. Therefore, a stator coil can be manufactured using conductor segments of the same length. As a result, the manufacturing cost of the stator can be suppressed.
Claims (10)
各スロットに径方向に並んで挿入された複数の導体セグメントと
を有する固定子であって、
前記導体セグメントの軸方向端部は、対となる他の導体セグメントの軸方向端部と接合部で接合されており、
前記導体セグメントは、スロットの端部から前記接合部に向かって円弧状に屈曲されており、対となる前記導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さが同じである
ことを特徴とする固定子。 A stator core with multiple slots arranged in an annular shape,
A stator having a plurality of conductor segments inserted radially into each slot.
The axial end of the conductor segment is joined to the axial end of another pair of conductor segments at a joint.
The conductor segment is bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint, and the lengths of the arcs of the paired conductor segments viewed from the axial direction are the same. stator.
ことを特徴とする請求項1に記載の固定子。 The height of the joint of the conductor segment inserted into the inner diameter side of the slot from the end of the slot is the end of the slot of the joint of the conductor segment inserted into the outer diameter side of the slot. The stator according to claim 1, wherein the stator is higher than the height from the portion.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の固定子。 The stator according to claim 1 or 2, wherein the lengths from the ends of the slots to the joints of the plurality of conductor segments are the same.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の固定子。 The stator according to any one of claims 1 to 3, wherein the cross-sectional area of the conductor segment at a position exposed from the end of the slot is the minimum cross-sectional area of the conductor segment.
前記複数のスロットの最外周側に挿入された前記導体セグメントの前記接合部の少なくとも1つは、他の接合部よりも径方向外側に突出した外周側の突出部を備えている
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の固定子。 At least one of the joints of the conductor segment inserted into the innermost side of the plurality of slots has an inner protrusion that protrudes radially inward from the other joints.
At least one of the joints of the conductor segment inserted into the outermost periphery of the plurality of slots is characterized by having a protrusion on the outer periphery that protrudes radially outward from the other joints. The stator according to any one of claims 1 to 4.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の固定子。 The aspect according to any one of claims 1 to 5, wherein the axial end portion of the conductor segment is cut out from a surface opposite to a surface facing another pair of conductor segments. stator.
このハウジングに固定された請求項1から6のいずれか1項に記載の固定子と、
この固定子の内径側に前記固定子に対して回転自在に設けられた回転子と
を備えたことを特徴とする回転電機。 With the housing
The stator according to any one of claims 1 to 6 fixed to this housing, and
A rotary electric machine characterized in that a rotor provided rotatably with respect to the stator is provided on the inner diameter side of the stator.
前記導体セグメント保持治具の前記複数のスロットそれぞれに挿入された前記第1導体セグメントの一方の端部が対となる他の前記第1導体セグメントの前記一方の端部と接触するように前記第1導体セグメントを円弧状に捻って屈曲する第1導体セグメントの一端側捻り工程と、
前記第1導体セグメントの一端側捻り工程で屈曲された前記第1導体セグメントを前記導体セグメント保持治具から取り出し、前記第1導体セグメントとリード線部を備えた第2導体セグメントとで導体セグメント集合体を構成し、この導体セグメント集合体を円環状に配置された複数のスロットを有する固定子鉄心の前記複数のスロットに挿入する導体セグメント集合体挿入工程と、
前記導体セグメント集合体挿入工程で前記固定子鉄心の前記複数のスロットに挿入された前記導体セグメント集合体に含まれる前記第1導体セグメントの他方の端部が対となる他の前記第1導体セグメントの前記他方の端部と接触するように前記導体セグメント集合体を円弧状に捻って屈曲する導体セグメント集合体の他端側捻り工程と、
前記第1導体セグメントの一端側捻り工程および前記導体セグメント集合体の他端側捻り工程で対となる前記第1導体セグメントの前記一方の端部および前記他方の端部をそれぞれ溶融して接合部を形成する接合部形成工程とを備えた固定子の製造方法であって、
前記第1導体セグメントの一端側捻り工程および前記導体セグメント集合体の他端側捻り工程において、前記第1導体セグメントを、スロットの端部から前記接合部に向かって円弧状に屈曲し、対となる前記第1導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さを同じとする
ことを特徴とする固定子の製造方法。 A first conductor segment insertion step of inserting a plurality of rod-shaped first conductor segments having the same length into each of the plurality of slots using a conductor segment holding jig having a plurality of slots arranged in an annular shape.
The first conductor segment holding jig is inserted into each of the plurality of slots so that one end portion of the first conductor segment comes into contact with the other end portion of the other first conductor segment to be paired with the first conductor segment. One end side twisting process of the first conductor segment that twists and bends the one conductor segment in an arc shape,
The first conductor segment bent in the one-end twisting step of the first conductor segment is taken out from the conductor segment holding jig, and the conductor segment assembly is formed by the first conductor segment and the second conductor segment provided with the lead wire portion. A conductor segment assembly insertion step of forming a body and inserting the conductor segment aggregate into the plurality of slots of a stator core having a plurality of slots arranged in an annular shape.
The other first conductor segment in which the other end of the first conductor segment included in the conductor segment assembly inserted into the plurality of slots of the stator core in the conductor segment assembly insertion step is paired. The other end side twisting step of the conductor segment assembly, which twists and bends the conductor segment assembly in an arc shape so as to come into contact with the other end portion of the conductor segment assembly.
The one end and the other end of the first conductor segment to be paired in the one-side twisting step of the first conductor segment and the other-side twisting step of the conductor segment assembly are melted and joined, respectively. It is a method of manufacturing a stator including a joint forming step of forming a stator.
In the step of twisting one end side of the first conductor segment and the step of twisting the other end side of the conductor segment assembly, the first conductor segment is bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint to form a pair. A method for manufacturing a stator, characterized in that the lengths of arcs viewed from the axial direction of the first conductor segments are the same.
前記固定子鉄心の前記複数のスロットそれぞれに挿入された前記第1導体セグメントおよび前記第2導体セグメントの一方の端部が対となる他の前記第1導体セグメントまたは前記第2導体セグメントの前記一方の端部と接触するように前記第1導体セグメントおよび前記第2導体セグメントを円弧状に捻って屈曲する導体セグメントの一端側捻り工程と、
前記固定子鉄心の前記複数のスロットに挿入された前記第1導体セグメントの他方の端部が対となる他の前記第1導体セグメントの前記他方の端部と接触するように前記第1導体セグメントを円弧状に捻って屈曲する導体セグメントの他端側捻り工程と、
前記導体セグメントの一端側捻り工程で対となる前記第1導体セグメントおよび前記第2導体セグメントの前記一方の端部、並びに前記導体セグメントの他端側捻り工程で対となる前記第1導体セグメントの前記他方の端部をそれぞれ溶融して接合部を形成する接合部形成工程とを備えた固定子の製造方法であって、
前記導体セグメントの一端側捻り工程および前記導体セグメントの他端側捻り工程において、前記第1導体セグメントを、スロットの端部から前記接合部に向かって円弧状に屈曲し、対となる前記第1導体セグメント同士の軸方向から見た円弧の長さを同じとすることを特徴とする固定子の製造方法。 Insertion of a conductor segment into which a plurality of rod-shaped first conductor segments having the same length and a second conductor segment having a lead wire portion are inserted into each of the plurality of slots of a stator core having a plurality of slots arranged in an annular shape. Process and
The other first conductor segment or the other one of the second conductor segment in which one end of the first conductor segment and the second conductor segment inserted into each of the plurality of slots of the stator core is paired. One end side twisting step of the conductor segment that twists and bends the first conductor segment and the second conductor segment in an arc shape so as to come into contact with the end portion of
The first conductor segment so that the other end of the first conductor segment inserted into the plurality of slots of the stator core is in contact with the other end of the other first conductor segment to be paired. The other end twisting process of the conductor segment that twists and bends in an arc shape,
The first conductor segment and the one end of the second conductor segment that are paired in the one-end twisting step of the conductor segment, and the first conductor segment that is paired in the other end twisting step of the conductor segment. A method for manufacturing a stator, which comprises a joint portion forming step of melting the other end portions to form a joint portion.
In the one-side twisting step of the conductor segment and the other-end twisting step of the conductor segment, the first conductor segment is bent in an arc shape from the end of the slot toward the joint to form a pair. A method for manufacturing a stator, which comprises making the lengths of arcs of conductor segments seen from the axial direction the same.
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