JP2021118623A - 成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の形状に絶縁シートを成形することが可能な成形装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る成形装置は、ステータコア３０に形成されたスロット３３内に挿入された筒状の絶縁シート３４の、ステータコア３０の軸方向の一端面から突出する一端側をスロット３３の外側に拡張するように、筒状の絶縁シート３４内に挿入される、成形治具２０と、ステータコア３０の軸方向の他端面側において、成形治具２０と対向して配置され、絶縁シート３４を支持する受け治具１０と、受け治具１０に設けられ、ステータコア３０の軸方向の他端面側から突出する絶縁シート３４の他端側がスロット３３の外側に広がらないように、他端側の外周部を囲む、係止部１３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、成形装置に関し、特に、ステータの絶縁シートの成形装置に関する。

特許文献１には、固定子コアのスロットの内周面と固定子巻線との間に挟まれた状態で絶縁シートを設ける、固定子の製造方法が開示されている。この製造方法では、スロット内に絶縁シートを挿入した（シート挿入工程）後に、導体セグメントが挿入される（巻線挿入工程）。

巻線挿入工程における絶縁シートの位置ずれや脱落を抑制するために、巻線挿入工程の前に絶縁シートの一端側に拡張部が形成される。拡張部は、コア軸方向において、拡張部形成用の治具を絶縁シートに対して圧着させることにより形成される。

特開２０１９−０２２２７６号公報

特許文献１では、拡張部を形成する際に、治具により絶縁シートの一端側がスロット内に押し込まれ、他端側に座屈が生じる恐れがある。この場合、所望の形状に絶縁シートを成形することができないという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、所望の形状に絶縁シートを成形することが可能な成形装置を提供することである。

本発明の一態様に係る成形装置は、ステータコアに形成されたスロット内に挿入された筒状の絶縁シートの、前記ステータコアの軸方向の一端面から突出する一端側を前記スロットの外側に拡張するように、筒状の前記絶縁シート内に挿入される、成形治具と、前記ステータコアの軸方向の他端面側において、前記成形治具と対向して配置され、前記絶縁シートを支持する受け治具と、前記受け治具に設けられ、前記ステータコアの軸方向の他端面側から突出する前記絶縁シートの他端側が前記スロットの外側に広がらないように、前記他端側の外周部を囲む、係止部とを備えるものである。

本発明によれば、所望の形状に絶縁シートを成形することが可能な成形装置を提供することができる。

実施の形態に係る成形装置の受け治具の一例を示す図である。 実施の形態に係る成形装置による、絶縁シートの成形状態を説明する図である。 ステータコアの一例を示す図である。 ステータコアのスロット内に挿入される、絶縁シートとコイルの一例を示す図である。 比較例のステータの製造工程を説明する図である。 比較例の成形装置による、絶縁シートの成形状態を説明する図である。 図６の成形装置による、絶縁シートの成形状態を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、図３、４を参照して、回転電機のステータについて説明する。図３は、ステータのステータコア３０の構成を示す図である。図４は、ステータコア３０のスロット３３内に挿入される、絶縁シート３４とコイル３５の一例を示す図である。ステータが用いられる回転電機は、例えば、ハイブリッド車両に搭載される回転電機である。回転電機は、図３に示すステータコア３０を用いたステータと、ステータの内周側に所定の間隔を隔てて配置されるロータ（不図示）とで構成される。

ステータコア３０は、ロータが配置される中心穴を有する円環状の磁性体部品である。図３において、径方向と周方向が示されている。軸方向は、ステータコア３０の中心穴の中心軸に沿った方向である。径方向は、軸方向に垂直な面内で中心軸を通る放射状の方向であり、周方向は、中心軸を中心として円周方向に沿った方向である。

ステータコア３０は、所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板をステータコア３０の軸方向に所定数積層した積層体である。なお、ステータコア３０としては、磁性体薄板の積層体に代えて、磁性粉末を一体化成形したものを用いてもよい。ステータコア３０は、ヨーク３１、ティース３２、スロット３３を含む。円環状のヨーク３１の内周面の複数の位置からは、所定の間隔を空けて、径方向に突出する複数のティース３２が形成される。隣り合うティース３２の間の空間にスロット３３が形成される。

スロット３３は、ステータコア３０の径方向を長手方向として延びる開口形状を有している。また、スロット３３は、ステータコア３０の内周面に向けて開口している。ここでは、スロット３３の周方向の幅が、径方向にわたって一定に形成されている例が示されている。なお、スロット３３の幅が、径方向外側へいくに従って広がるように形成されてもよいし、逆に、径方向外側へいくに従って狭まるように形成されてもよい。

ステータコア３０の各スロット３３には、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルが巻装される。ステータコア３０に形成されるスロット３３の数は、ロータの磁極数に対応して形成される。スロット３３の長手方向には、複数のコイル３５が並べて配置される。コイル３５は、略Ｕ字状の複数の導体セグメントを用いて形成される。導体セグメントは、例えば、断面矩形の平角導体を略Ｕ字状に形成したものである。

ここでは図示しないが、導体セグメントは、互いに平行な２本のリード部と、これらを連結する反リード部とを有する。リード部の先端を除く導体セグメントの表面は絶縁被覆されている。リード部の先端は、図３に示すステータコア３０の軸方向の一端面（図３の上端面）より突出する。また、反リード部は、ステータコア３０の軸方向の他端面（図３の下端面）側に位置する。

導体セグメントは、複数個がステータコア３０の径方向に並んだ状態で、周方向に離れた２つのスロット３３に挿入される。導体セグメントのステータコア３０の軸方向の一端面より突出した部分は、ステータコア３０の軸方向に対して傾斜するように曲げ加工される。導体セグメントのリード部を曲げ加工した後に、径方向に隣り合う導体セグメントのリード部の先端を互いに溶接して連結することにより、コイル３５がステータコア３０のティース３２に巻き回される。

スロット３３の内周面とコイル３５との間には、絶縁シート３４が配置されている。絶縁シート３４は、ステータコア３０とコイル３５との電気的絶縁を図るためのシート状の絶縁部材である。また、絶縁シート３４は、スロット３３においてコイル３５を固定する機能も有する。

絶縁シート３４としては、基材と、基材の両面に形成された発泡接着層とを含むもが用いられる。この場合、一方側の発泡接着層がコイル３５に向かい合い、他方側の発泡接着層がスロット３３の内周面に向かい合う。基材としては、耐熱性と絶縁性を有する樹脂材料をシート状に成形したものを用いることができる。

樹脂材料としては、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エポキシ樹脂等が用いられる。発泡接着層は、加熱によって膨張して硬化する熱硬化性樹脂からなり、それ自体が接着性を有する。発泡接着層は、加熱による膨張で、例えば、厚さが初期状態の数倍に厚くなる。樹脂材料としては、エポキシ系の発泡樹脂材料を用いることができる。

絶縁シート３４は、スロット３３の径方向に一列に並んだ複数のコイル３５の周囲の４辺を囲むように配置される。図４に示す例では、絶縁シート３４が、スロット３３の径方向外側の面において重ねあわされている。なお、スロット３３内の他の面において、絶縁シート３４が重ねあわされていてもよい。絶縁シート３４は、スロット３３内においてステータコア３０の内周面とコイル３５との間に挟まれた状態である。絶縁シート３４の両端側は、それぞれステータコア３０の軸方向の両端面よりも外側に突出して設けられる。

実施の形態は、この絶縁シート３４の、ステータコア３０の軸方向の一端面よりも外側に突出した部分を成形する、成形装置に関する。ここで、実施の形態について説明する前に、図５〜７を参照して、比較例の問題点について説明する。図５は、比較例のステータの製造工程を説明する図である。

ステータコア３０に対して、絶縁シート３４、コイル３５を組み付ける際には、まず、絶縁シート３４が、スロット３３内に挿入される複数のコイル３５の形状及び大きさに応じて筒状に折り曲げられる。そして、筒状の絶縁シート３４をスロット３３内に挿入した後に、コイル３５がその内側に挿入される。そして、スロット３３内に配置された絶縁シート３４に対して熱刺激を付与することで、発砲接着層が発泡及び硬化される。

このように、絶縁シート３４がスロット３３内に収容された状態で、コイル３５が挿入されるため、図５に示すように、コイル３５で絶縁シート３４の一端側がつぶれたり、コイル３５挿入時の摩擦により絶縁シート３４が軸方向に押し込まれたりすることがある。絶縁シート３４が軸方向にずれると、ステータコア３０とコイル３５との絶縁性が低下するおそれがある。

そこで、スロット３３に挿入された筒状の絶縁シート３４の内側へのコイル３５の挿入性を改善するために、図６に示すような成形装置を用いて、絶縁シート３４の一端側をスロット３３の外側へ広げた拡張部を形成することが考えられる。比較例の成形装置は、受け治具１、成形治具２を含む。成形治具２は、ステータコア３０の軸方向の一端面から突出する、絶縁シート３４の一端側をスロット３３の外側に拡張するように、筒状の絶縁シート３４の内側に挿入される。受け治具１は板状の部材であり、ステータコアの軸方向の他端面側において、成形治具２と対向して配置され、絶縁シート３４を支持する。

しかしながら、このような構造の受け治具１では、図７に示すように、絶縁シート３４の拡張部を成形するための加工代がスロット３３内に入り込み、ステータコア３０の軸方向の他端面側において座屈し、所望の形状に成形することができないという問題がある。

実施の形態は、このような問題点に鑑みてなされた、ステータの絶縁シートの成形装置に関する。実施の形態に係る成形装置は、ステータコアに形成されたスロット内に挿入された筒状の絶縁シートの、前記ステータコアの軸方向の一端面から突出する一端側を前記スロットの外側に拡張するように、筒状の前記絶縁シート内に挿入される、成形治具と、前記ステータコアの軸方向の他端面側において、前記成形治具と対向して配置され、前記絶縁シートを支持する受け治具と、前記受け治具に設けられ、前記ステータコアの軸方向の他端面側から突出する前記絶縁シートの他端側が前記スロットの外側に広がらないように、前記他端側の外周部を囲む、係止部とを備える。これにより、絶縁シート３４がスロット３３内に入り込むのを防止し、所望の形状に絶縁シートを成形することが可能となる。

以下、具体的な構成について、図１、２を参照して説明する。図１は、実施の形態に係る成形装置の受け治具１０の一例を示す図である。図２は、実施の形態に係る成形装置による、絶縁シート３４の成形状態を説明する図である。図２に示すように、実施の形態に係る成形装置は、受け治具１０、成形治具２０を備える。成形治具２０は、ステータコア３０の軸方向の一端面側（上端面側）に配置され、受け治具１０は、ステータコア３０の軸方向の他端面側（下端面側）に配置されている。

成形治具２０は、ステータコア３０の軸方向の一端面から突出する、絶縁シート３４の一端側をスロット３３の外側に拡張する。成形治具２０は、本体部２１、挿入部２２、圧着面２３を含む。挿入部２２は、本体部２１の絶縁シート３４に向かい合う面に設けられている。挿入部２２は、スロット３３内に挿入された筒状の絶縁シート３４の内側に、上側から挿入される。圧着面２３は、本体部２１の挿入部２２が設けられている面に設けられている。圧着面２３は、絶縁シート３４側から遠ざかるにつれて広がるテーパ形状を有している。

受け治具１０は、成形治具２０とステータコア３０を挟んで対向して配置され、絶縁シート３４を支持する。受け治具１０は、本体部１１、先端部１２、係止部１３を含む。先端部１２は、本体部１１の絶縁シート３４に向かい合う面に設けられている。先端部１２は、スロット３３内に挿入された筒状の絶縁シート３４の内側に、下側から挿入される。本体部１１の先端部１２が設けられている面には、係止部１３が設けられている。

係止部１３は、ステータコア３０の軸方向の他端面側から突出する絶縁シート３４の他端側がスロット３３の外側に広がらないように、筒状の絶縁シート３４の他端側の外周部を囲むように形成されている。成形治具２０により絶縁シート３４の一端側に拡張部３６を形成しているときに、筒状の絶縁シート３４の外周面が係止部１３の内周面に接触する。例えば、上側から見た時の、係止部１３が囲む形状は、ステータコア３０の軸方向の下端面側のスロット３３の開口部の形状と等しくすることができる。

ここで、実施の形態に係る成形装置を用いた、絶縁シート３４の拡張部を形成する工程について説明する。まず、絶縁シート３４の端部を互いに重ね合わせて筒状にする。この際、絶縁シート３４の重なりあった端部により重複部が形成される。そして、この重複部をスロット３３の径方向外側の面と対向するように、スロット３３内に挿入する。このとき、絶縁シート３４の両端側は、ステータコア３０の軸方向の両端面からそれぞれ突出した状態となる。

その後、成形治具２０がステータコア３０の上端面から突出する絶縁シート３４の一端側に当接するように、コア軸方向に移動する。このとき、挿入部２２が、筒状の絶縁シート３４の内側に、上側から挿入される。一方、受け治具１０は、ステータコア３０の下端面から突出する絶縁シート３４の他端側に当接して、絶縁シート３４を支持する。このとき、先端部１２は、筒状の絶縁シート３４の内側に、下側から挿入される。

成形治具２０は、所定の温度に加熱されている。成形治具２０をスロット３３から出ている絶縁シート３４に圧接させることにより、絶縁シート３４の一端側をスロット３３の外側に広げることができる。これにより、絶縁シート３４の一端側に拡張部３６が形成される。このとき、受け治具１０側の絶縁シート３４の他端側は、係止部１３により、スロット３３の外側に広がらないように支持される。

このように、受け治具１０に係止部１３が設けられていることにより、絶縁シート３４の拡張部を成形するための加工代がスロット３３内に入り込むことがない。これにより、ステータコア３０の軸方向の他端面側が座屈することがなく、絶縁シート３４の拡張部３６を所望の形状に加工することが可能となる。

その後、スロット３３内において、絶縁シート３４の内側に拡張部３６が形成された側から、導体セグメントが挿入される。このとき、導体セグメントは、絶縁シート３４内に摩擦力を生じさせつつ押し込まれるが、絶縁シート３４の拡張部３６によって、絶縁シート３４の位置ずれや脱落が抑制される。

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。係止部の形状は、上述した例に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。

１ 受け治具
２ 成形治具
１０ 受け治具
１１ 本体部
１２ 先端部
１３ 係止部
２０ 成形治具
２１ 本体部
２２ 挿入部
２３ 圧着面
３０ ステータコア
３１ ヨーク
３２ ティース
３３ スロット
３４ 絶縁シート
３５ コイル
３６ 拡張部

Claims (1)

1. ステータコアに形成されたスロット内に挿入された筒状の絶縁シートの、前記ステータコアの軸方向の一端面から突出する一端側を前記スロットの外側に拡張するように、筒状の前記絶縁シート内に挿入される、成形治具と、
   前記ステータコアの軸方向の他端面側において、前記成形治具と対向して配置され、前記絶縁シートを支持する受け治具と、
   前記受け治具に設けられ、前記ステータコアの軸方向の他端面側から突出する前記絶縁シートの他端側が前記スロットの外側に広がらないように、前記他端側の外周部を囲む、係止部と、
   を備える、
   成形装置。

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