JP2021045027A - ステータの製造装置および製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載のステータの製造装置は、ステータコアのスロットに挿入した複数のセグメントコイルのうちスロットから突出した部位(以下、コイル突出部という)をステータコアの周方向に倒すための装置である。この装置は、導線屈曲型と呼ばれる円環状の部材に設けられた複数の係合爪と、スロットからステータコアの軸方向に突出した複数のコイル突出部の先端部とを係合した状態で、その治具を周方向に回転しつつステータコアに近づける動作を行うものである。これにより、複数のコイル突出部は、ステータコアの周方向に倒される。その後、複数のコイル突出部の先端部のうちステータコアの径方向に重なるもの同士を溶接などにより接合することで、ステータコイルが形成される。
支持部材は、ステータコア(10)のスロット(11)に複数のセグメントコイル(20)が挿入された状態のステータコアを支持する。
加工治具は、複数のセグメントコイルのうちスロットから突出する部位であるコイル突出部(21)の径方向外側または径方向内側に配置される筒部(61、611〜614)、および、筒部から径方向に突出してコイル突出部のうちステータコアの周方向を向く面に当接可能な複数の凸部(62)を有し、ステータコアと同軸に配置される。
作動部は、ステータコアの軸方向の端部と加工治具の軸方向の端部とを近づけた状態から、ステータコアまたは加工治具をステータコアの周方向に相対回転させる第1動作、および、ステータコアと加工治具とを遠ざける第2動作を同時または交互に行うことが可能である。
コイル突出部(21)の径方向外側または径方向内側に配置される筒部(61、611〜614)、および、筒部から径方向に突出してコイル突出部のうちステータコアの周方向を向く面に当接可能な複数の凸部(62)を有する加工治具(60、601〜604)をステータコアと同軸に配置すること(S62)。
ステータコアの軸方向の端部と加工治具の軸方向の端部とを近づけ、複数のコイル突出部の径方向外側または径方向内側に加工治具の筒部を配置すること(S63)。
ステータコアまたは加工治具をステータコアの周方向に相対回転させる第1動作、および、ステータコアと加工治具とを遠ざける第2動作を同時または交互に行うこと(S64)。
第1動作と第2動作を行った後、コイル突出部の先端部と凸部とが当接した状態で、ステータコアと加工治具とを近づける第3動作を行うこと(S65)。
本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の製造装置は、回転電機のステータ1を製造するものである。この製造装置で製造されたステータ1の内側に、図示しないロータが回転可能に設置されることで回転電機が形成される。その回転電機は、例えば、車両の走行駆動源としてのモータ、および、電力を発生させるジェネレータの少なくとも一方の機能を有するものとして用いることが可能である。また、本実施形態のステータ1の製造方法は、その製造装置を用いてステータ1を製造する方法である。
図1に示すように、複数のセグメントコイル20は、ステータコア10のスロット11から突出した部位(以下、コイル突出部21という)がステータコア10の周方向に倒されている。その複数のコイル突出部21によりコイルエンド25が構成される。
支持部材50は、複数のセグメントコイル20が挿入されたステータコア10を支持する部材である。支持部材50に支持されるステータコア10のスロット11からステータコア10の軸方向に突出する複数のコイル突出部21は、ステータコア10の周方向に並ぶように配置されている。また、図4では図示を省略しているが、複数のコイル突出部21は、スロット11内でステータコア10の径方向に並ぶように配置されている。
複数の種類の加工治具60のうち、所定の加工治具60は、ステータコア10の径方向に並ぶ複数のコイル突出部21よりも径方向内側に筒部61を配置することが可能なものである。また、複数の加工治具60のうち、別の加工治具60は、ステータコア10の径方向に並ぶ複数のコイル突出部21よりも径方向外側に筒部61を配置することが可能なものである。また、その複数の加工治具60のうち、さらに別の加工治具60は、ステータコア10の径方向に並ぶ複数のコイル突出部21同士の間に筒部61を配置することが可能なものである。本実施形態では、複数の種類の加工治具60のうち、いずれか1つの加工治具60を例示している。
なお、筒部61の内側には、基部63が設けられている。この基部63は、作動部70に接続される。
図7は、ステータ1の製造方法の概略を説明するためのフローチャートである。
図7に示すように、ステータ1の製造方法は、まず、ステップS10で、ステータコア10を用意する。
次に、ステップS20で、ステータコア10のスロット11にインシュレータ30を挿入する。インシュレータ30として、例えば、加熱により発泡および硬化する硬化性発泡樹脂により形成された発泡インシュレータを使用することが可能である。インシュレータ30は、スロット11の内壁の内側に設けられる。
次に、ステップS63において、図4の矢印Aに示したように、加工治具60をステータコア10側へ移動し、ステータコア10の軸方向の端部と加工治具60の軸方向の端部とを近づける。そして、加工治具60の筒部61を、複数のコイル突出部21の径方向外側、または複数のコイル突出部21の径方向内側、または複数のコイル突出部21同士の間に挿入する。これにより、複数のコイル突出部21の径方向外側または径方向内側に、加工治具60の筒部61が配置される。その際、図10に示すように、加工治具60の有する複数の壁構造64同士の間に形成される複数の溝65にそれぞれコイル突出部21が配置される。なお、この状態で、加工治具60の有する複数の壁構造64のうちステータコア10側の端部66と、ステータコア10の軸方向の端部との間には、僅かな距離Dが設けられる。この距離Dは、コイル突出部21の曲げ加工を行うことが可能な距離に設定されている。この状態で、作動部70が加工治具60をステータコア10の周方向に回転させる第1動作を行うと、コイル突出部21は、壁構造64の端部66に当接する箇所とステータコア10の軸方向の端部との間の部位を曲げ起点として倒れる。したがって、この加工治具60の構成により、コイル突出部21の曲げ起点をステータコア10の近傍に設定することが可能である。
(1)本実施形態のステータ1の製造装置は、ステータ1を支持する支持部材50と、筒部61および複数の凸部62などを有する加工治具60と、第1動作と第2動作とを同時または交互に行う作動部70とを備えている。
これによれば、加工治具60の有する複数の凸部62がコイル突出部21のうちステータコア10に近い部位に荷重をかけてコイル突出部21を倒すことで、コイル突出部21の曲率半径を小さくすることが可能である。したがって、この製造装置は、コイルエンド25の高さを低くすることで、軸方向の体格を小型化したステータ1を製造することができる。
また、作動部70が第1動作と第2動作とを同時または交互に行うことで、コイル突出部21の曲率半径を制御することが可能である。そのため、複数のコイル突出部21において曲率半径のばらつきが抑制され、コイル突出部21の先端部22の位置精度が向上する。したがって、この製造装置は、後の工程で、複数のコイル突出部21の先端部22同士を溶接等で容易に接合することができる。
これにより、作動部70は、コイル突出部21の曲率半径を制御し、コイル突出部21をステータコア10の周方向へ倒してゆくことが可能である。そのため、複数のコイル突出部21において曲率半径のばらつきを抑制することができる。
製造装置は、第3動作を行うことでコイル突出部21の曲率半径をより小さくすることが可能となり、コイルエンド25の高さを低くすることができる。
これにより、加工治具60の有する凸部62を壁構造64とすることで、第1動作の際にコイル突出部21の曲げ過ぎを防ぐことが可能である。
この製造方法により、コイルエンド25の高さを低くすることが可能となり、軸方向の体格を小型化したステータ1を製造することができる。また、コイル突出部21の先端部22の位置精度が向上するので、後の工程で、複数のコイル突出部21の先端部22同士を溶接等で容易に接合することができる。
第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して、製造装置が備える加工治具60の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
次に説明する第3、第4実施形態は、第1実施形態で説明した加工治具60の構成を変更したものであり、第5、第6実施形態は、第2実施形態で説明した加工治具60の構成を変更したものである。その他については第1実施形態と同様であるため、第3〜第6実施形態では、第1実施形態または第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図19および図20に示すように、第3実施形態では、加工治具60は、第1加工治具601と第2加工治具602により構成されている。第1加工治具601と第2加工治具602とは同軸に配置され、第1加工治具601の径方向外側に第2加工治具602が配置される構成となっている。
第2筒部612は、第1筒部611と同軸に配置されている。また、第2筒部612の内径は、第1筒部611の外径よりも大きく形成されている。そして、第2加工治具602の有する複数の第2壁構造642の径方向内側の端部と、第1加工治具601の有する複数の第1壁構造641の径方向外側の端部とは、隣接して配置されている。複数の第2壁構造642同士の間に形成される複数の第2溝652にはそれぞれ、第1加工治具601の複数の第1溝651に配置されるコイル突出部21とは別のコイル突出部21を配置することが可能である。
これにより、この製造装置は、ステータコア10の径方向に並ぶ複数のコイル突出部21のうち径方向内側に配置されたものと、径方向外側に配置されたものとを同時に加工することが可能である。したがって、第3実施形態の製造装置は、倒し工程において、全てのコイル突出部21の倒し加工にかかる時間を短くすることができる。
その他、第3実施形態においても、上述した第1実施形態等と同様の作用効果を奏することが可能である。
図21および図22に示すように、第4実施形態では、加工治具60は、同軸に配置された第1〜第4加工治具601〜604により構成されている。第1加工治具601の径方向外側に第2加工治具602が配置され、その第2加工治具602の径方向外側に第3加工治具603が配置され、その第3加工治具603の径方向外側に第4加工治具604が配置される構成となっている。
その他、第4実施形態においても、上述した第1実施形態等と同様の作用効果を奏することが可能である。
図23に示すように、第5実施形態では、加工治具60は、第1加工治具601と第2加工治具602により構成されている。第1加工治具601と第2加工治具602とは同軸に配置され、第1加工治具601の径方向外側に第2加工治具602が配置される構成となっている。
第2筒部612の内径は、第1筒部611の外径よりも大きく形成されている。そして、第2加工治具602の有する複数の第2ピン672の径方向内側の端部と、第1加工治具601の有する複数の第1ピン671の径方向外側の端部とは、隣接して配置されている。
図24に示すように、第6実施形態では、加工治具60は、同軸に配置された第1〜第4加工治具601〜604により構成されている。第1加工治具601の径方向外側に第2加工治具602が配置され、その第2加工治具602の径方向外側に第3加工治具603が配置され、その第3加工治具603の径方向外側に第4加工治具604が配置される構成となっている。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
10 ステータコア
11 スロット
20 セグメントコイル
21 コイル突出部
50 支持部材
60、601〜604 加工治具
61、611〜614 筒部
62 凸部
70 作動部
Claims (7)
- 回転電機のステータの製造装置であって、
ステータコア(10)のスロット(11)に複数のセグメントコイル(20)が挿入された状態の前記ステータコアを支持する支持部材(50)と、
複数の前記セグメントコイルのうち前記スロットから突出する部位であるコイル突出部(21)の径方向外側または径方向内側に配置される筒部(61、611〜614)、および、前記筒部から径方向に突出して前記コイル突出部のうち前記ステータコアの周方向を向く面に当接可能な複数の凸部(62)を有し、前記ステータコアと同軸に配置される加工治具(60、601〜604)と、
前記ステータコアの軸方向の端部と前記加工治具の軸方向の端部とを近づけた状態から、前記ステータコアまたは前記加工治具を前記ステータコアの周方向に相対回転させる第1動作、および、前記ステータコアと前記加工治具とを遠ざける第2動作を同時または交互に行うことの可能な作動部(70)と、を備えるステータの製造装置。 - 前記作動部は、前記加工治具の有する複数の前記凸部同士間の距離に応じて前記第1動作と前記第2動作を同時または交互に行うように構成されている、請求項1に記載のステータの製造装置。
- 前記作動部は、前記第1動作と前記第2動作を行った後、前記コイル突出部の先端部(22)またはその近傍と前記加工治具の有する前記凸部とが当接した状態で、前記ステータコアと前記加工治具とを近づける第3動作を行うように構成されている、請求項1または2に記載のステータの製造装置。
- 前記加工治具の有する複数の前記凸部は、前記筒部の軸方向に延び、且つ、前記筒部の周方向に並ぶ複数の壁構造(64、641〜644)であり、
前記加工治具は、複数の前記壁構造同士の間に形成される複数の溝(65、651〜654)にそれぞれ前記コイル突出部が配置されるように構成されている、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のステータの製造装置。 - 前記加工治具の有する複数の前記凸部は、前記筒部のうち前記ステータコア側に配置される部位から径方向に突出し、且つ、前記筒部の周方向に並ぶ複数のピン(67、671〜674)であり、
前記加工治具は、複数の前記ピン同士の間にそれぞれ前記コイル突出部が配置されるように構成されている、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のステータの製造装置。 - 前記加工治具は、同軸に配置された径の異なる複数の前記筒部、および、複数の前記筒部それぞれに設けられた複数の前記凸部を有し、
前記ステータコアの径方向に並ぶ複数の前記コイル突出部のうち径方向内側に配置される前記コイル突出部と、径方向外側に配置される別の前記コイル突出部とを同時に加工することが可能に構成されている、請求項1ないし5のいずれか1つに記載のステータの製造装置。 - 回転電機のステータの製造方法であって、
ステータコア(10)のスロット(11)に挿入された複数のセグメントコイル(20)のうち前記スロットから突出する部位であるコイル突出部(21)が前記ステータコアの軸方向に突出している状態の前記ステータコアを支持部材(50)により支持すること(S61)と、
前記コイル突出部(21)の径方向外側または径方向内側に配置される筒部(61、611〜614)、および、前記筒部から径方向に突出して前記コイル突出部のうち前記ステータコアの周方向を向く面に当接可能な複数の凸部(62)を有する加工治具(60、601〜604)を前記ステータコアと同軸に配置すること(S62)と、
前記ステータコアの軸方向の端部と前記加工治具の軸方向の端部とを近づけ、複数の前記コイル突出部の径方向外側または径方向内側に前記加工治具の前記筒部を配置すること(S63)と、
前記ステータコアまたは前記加工治具を前記ステータコアの周方向に相対回転させる第1動作、および、前記ステータコアと前記加工治具とを遠ざける第2動作を同時または交互に行うこと(S64)と、
前記第1動作と前記第2動作を行った後、前記コイル突出部の先端部(22)またはその近傍と前記加工治具の前記凸部とが当接した状態で、前記ステータコアと前記加工治具とを近づける第3動作を行うこと(S65)と、を含むステータの製造方法。
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