JP2022035822A - 捻り加工装置および捻り加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑制しつつ、複数のスロットから周方向に隣り合うように突出するセグメントコイルの脚部を先端部がステータコアの軸心に対して傾斜するように高精度に成形する【解決手段】捻り加工装置は、予め定められた治具回転方向に回転させられると共にステータコアに向けて軸方向に移動させられる円筒状の捻り治具と、捻り治具と一体に回転可能であると共に捻り治具に対して移動可能な押さえ治具とを含み、捻り治具は、スロットから突出した対応する脚部の治具回転方向における後側の表面をそれぞれ押圧する複数の押圧部と、押圧部により押圧されて倒された対応する脚部の先端部の治具回転方向における前側の表面をそれぞれ支持する複数の支持部とを含み、押さえ治具は、対応する先端部の治具回転方向における後側の表面にそれぞれ当接可能な複数のクランプ部を含む。【選択図】図６

Description

本開示は、ステータコアおよびステータコイルを含むステータの製造に用いられる捻り加工装置および捻り加工方法に関する。

従来、複数のスロットを有するステータコアと当該ステータコアに巻回されたステータコイルとを含む回転電機ステータの製造方法として、挿入工程と、曲げ工程と、押圧工程とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる方法の挿入工程は、Ｕ字状のコイル線（セグメントコイル）の一対の脚部をステータコアの互いに異なるスロットに差し込み、各スロットからステータコアの軸方向と平行に突出させるものである。曲げ工程および押圧工程では、ステータコアと同軸に回転可能であって当該ステータコア側に突出する複数の爪部を含む治具が用いられる。複数の爪部は、ステータコア側に突出するように当該ステータコアの周方向における第１方向側に形成された凸曲面である第１面と、当該周方向における第２の方向側に形成された周方向に対して直交する平面または第１方向側に窪んだ凹曲面である第２面とをそれぞれ含む。曲げ工程は、各爪部の第１面を一対の脚部の一方のスロットから突出した部分に接触させた状態で、治具を周方向における第１方向に回転させながら軸方向におけるステータコア側に移動させる。これにより、当該一方の脚部が、スロットから突出した部分の根元側端部を曲げ起点としてステータコアの周方向における第１方向に曲げられる。更に、押圧工程は、各爪部の第２面を一方の脚部の第１方向側の先端に接触させた状態で、当該先端が根元側端部に近づくように、治具を周方向における第１方向に回転させながら軸方向におけるステータコア側に移動させる。これにより、第１方向に曲げられた脚部の先端が、根元から第１の方向に所定量だけ離れた最終押圧位置までステータコアの周方向における第２方向（根元側）に押圧される。かかる方法によれば、コイル線の長さのばらつきの影響を抑えつつ、ステータコアの端面から突出したコイル線の脚部の全体をステータコアの軸心に対して傾斜するように周方向に曲げることができる。

特開２０１９－１８７０４９号公報

しかしながら、上記従来のステータの製造方法は、治具によりコイル線の脚部を押圧して当該脚部を周方向に曲げるものであり、脚部の根元部における曲率半径を小さくしてステータコア（コイルエンド部）の軸長を短縮化すると共に脚部の先端の周方向における位置の精度を向上させるためには、成形荷重を大きくする必要がある。このため、上記ステータの製造方法を用いる場合、治具等の成形設備の剛性を高めることが必要となり、コストアップを招いてしまう。

そこで、本開示は、コストアップを抑制しつつ、複数のスロットから周方向に隣り合うように突出するセグメントコイルの脚部を先端部がステータコアの軸心に対して傾斜するように高精度に成形することができる捻り加工装置および捻り加工方法の提供を主目的とする。

本開示の捻り加工装置は、それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを含むステータコアと、互いに異なる前記スロットに差し込まれる一対の脚部を有すると共に対応する前記脚部の先端部同士の電気的接合によりステータコイルを形成する複数のセグメントコイルとを含むステータの製造に用いられ、前記複数のスロットから前記周方向に隣り合うように突出する複数の前記脚部を前記先端部が前記ステータコアの軸心に対して傾斜するように倒しながら前記軸心の周りに捻る捻り加工装置であって、前記ステータコアの前記軸心の周りに予め定められた回転方向に回転させられると共に前記ステータコアに向けて軸方向に移動させられる円筒状の捻り治具であって、前記スロットから突出した対応する前記脚部の前記回転方向における後側の表面をそれぞれ押圧する複数の押圧部と、前記押圧部に押圧されて倒された対応する前記脚部の前記先端部の前記回転方向における前側の表面をそれぞれ支持する複数の支持部とを含む捻り治具と、前記捻り治具と一体に回転可能であると共に、前記捻り治具に対して移動可能な押さえ治具であって、対応する前記先端部の前記回転方向における前記後側の表面にそれぞれ当接可能な複数のクランプ部を含み、前記捻り治具の前記複数の支持部の各々が対応する前記脚部の前記先端部を支持するのに応じて、前記複数のクランプ部の各々が対応する前記先端部の前記回転方向における前記後側の表面を押さえ付けるように前記捻り治具に対して移動する押さえ治具とを含むものである。

本開示の捻り加工装置は、ステータコアの複数のスロットから周方向に隣り合うように突出する複数のセグメントコイルの脚部を先端部がステータコアの軸心に対して傾斜するように倒しながら軸心の周りに捻るものである。捻り加工装置は、ステータコアの軸心の周りに予め定められた回転方向に回転させられると共にステータコアに向けて軸方向に移動させられる円筒状の捻り治具と、捻り治具と一体に回転可能であると共に、当該捻り治具に対して移動可能な押さえ治具とを含む。捻り治具は、スロットから突出した対応する脚部の回転方向における後側の表面をそれぞれ押圧する複数の押圧部と、押圧部により押圧されて倒された対応する脚部の先端部の回転方向における前側の表面をそれぞれ支持する複数の支持部とを含む。また、押さえ治具は、対応する先端部の回転方向における後側の表面にそれぞれ当接可能な複数のクランプ部を含む。更に、押さえ治具は、捻り治具の複数の支持部の各々が対応する脚部の先端部を支持するのに応じて、複数のクランプ部の各々が対応する先端部の回転方向における後側の表面を押さえ付けるように捻り治具に対して移動する。これにより、複数の脚部の先端部が捻り治具の支持部と押さえ治具のクランプ部とによって把持され、捻り治具および押さえ治具を上記回転方向に更に回転させることで、複数の脚部を引っ張りながら倒すと共にステータコアの軸心の周りに捻ることが可能となる。従って、成形荷重の増加を抑えても、各脚部の根元部（ステータコアの端面付近）における曲率半径を小さくしてステータコア（コイルエンド部）の軸長を短縮化すると共に各脚部の先端部の周方向における位置の精度を向上させることができる。この結果、捻り治具等の剛性を高めることによるコストアップを抑制しつつ、複数のスロットから周方向に隣り合うように突出するセグメントコイルの脚部を先端部がステータコアの軸心に対して傾斜するように高精度に成形することが可能となる。

本開示の捻り加工装置を用いて製造される電動機のステータを示す概略構成図である。 図１のステータを示す平面図である。 図１のステータに含まれるステータコイルの要部を示す拡大図である。 図１のステータに含まれるステータコイルの要部を示す拡大図である。 本開示の捻り加工装置を示す概略構成図である。 本開示の捻り加工装置を示す斜視図である。 本開示の捻り加工装置の捻り治具の要部を示す拡大図である。 本開示の捻り加工装置によるステータコアから突出する複数の脚部の加工手順を説明するための正面図である。 本開示の捻り加工装置によるステータコアから突出する複数の脚部の加工手順を説明するための拡大図である。 本開示の捻り加工装置によるステータコアから突出する複数の脚部の加工手順を説明するための正面図である。 本開示の捻り加工装置によるステータコアから突出する複数の脚部の加工手順を説明するための正面図である。 本開示の捻り加工装置によるステータコアから突出する複数の脚部の加工手順を説明するための拡大図である。 本開示の捻り加工装置によるステータコアから突出する複数の脚部の加工手順を説明するための正面図である。 本開示の捻り加工装置によるステータコアから突出する複数の脚部の加工手順を説明するための正面図である。 本開示の捻り加工装置によるステータコアから突出する複数の脚部の加工手順を説明するための拡大図である。

次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の捻り加工装置１０を用いて製造される電動機のステータ１を示す概略構成図であり、図２は、ステータ１を示す平面図である。これらの図面に示すステータ１は、図示しないロータと共に、例えば電気自動車やハイブリッド車両の走行駆動源あるいは発電機として用いられる三相交流電動機（回転電機）を構成する。本実施形態のステータ１は、環状のステータコア２と、ステータコイル３ｕ（Ｕ相コイル）と、ステータコイル３ｖ（Ｖ相コイル）と、ステータコイル３ｗ（Ｗ相コイル）とを含む。

ステータ１のステータコア２は、例えばプレス加工により略円環状に形成された電磁鋼板２ｐ（図２参照）を複数積層してカシメにより積層方向に連結することにより形成される。ただし、ステータコア２は、例えば強磁性粉体を加圧成形すると共に焼結させることより環状に形成されてもよい。図２に示すように、ステータコア２は、ロータが配置される中心孔２ｏと、環状の外周部（ヨーク部）から軸心（図１における一点鎖線参照）に向けて径方向に延在すると共に周方向に一定の間隔をおいて隣り合う複数のティース部２ｔと、互いに隣り合うティース部２ｔの間に形成された複数（本実施形態では、例えば４８個）のスロット２ｓとを含む。複数のスロット２ｓは、それぞれステータコア２の径方向に延在すると共に一定の間隔をおいての周方向に並び、中心孔２ｏで開口する。また、各スロット２ｓ内には、図示しないインシュレータ（絶縁紙）が配置される。

ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、それぞれ複数のセグメントコイル（コイル線材）４を電気的に接合することにより形成され、本実施形態では、シングルスター結線（１Ｙ結線）により互いに結線される。セグメントコイル４は、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が表面に成膜された平角線を略Ｕ字状に曲げ加工することにより形成された電気導体であり、一対（２つ）の脚部４０と、当該一対の脚部４０を繋ぐ連結部とを有する。また、セグメントコイル４の各脚部４０の先端部Ｔでは、絶縁被膜が除去されて導電体が露出している。本実施形態において、各脚部４０の先端部Ｔは、図３に示すように、セグメントコイル４のステータコア２への組み付けに先立って、打ち抜き加工により先細かつ短辺側の側面が凸曲面状に延在するように形成される。更に、先端部Ｔの絶縁被膜は、当該打ち抜き加工後に例えばレーザー照射により剥離される。

各セグメントコイル４の２つの脚部４０は、それぞれステータコア２の互いに異なるスロット２ｓに挿通され、ステータコア２の一方の端面（図１における上端面）から突出した各セグメントコイル４の脚部４０には、本開示の捻り加工装置１０を用いた捻り加工が施される。より詳細には、複数のセグメントコイル４は、例えば６つの脚部４０が複数のスロット２ｓの各々から径方向に隣り合って突出するようにステータコア２に組み付けられ、複数のスロット２ｓの各々から突出してステータコア２の周方向に隣り合う複数の脚部４０により複数の層が形成される。以下、ステータコア２の最外周側で周方向に隣り合う複数の脚部４０（先端部Ｔ）の層を「第１層」といい、径方向内側の層を順番に「第２層」、「第３層」、…といい、最内周側で周方向に隣り合う複数の脚部４０の層を「第６層」という。

そして、本実施形態において、例えばステータコア２の外周側から奇数番目（奇数層上）の脚部４０は、捻り加工装置１０により周方向における一側に倒されながらステータコア２の軸心周りに捻られ、偶数番目（偶数層上）の脚部４０は、捻り加工装置１０により周方向における他側に倒されながらステータコア２の軸心周りに捻られる。これにより、互いに対応する２つの脚部４０の先端部Ｔ同士が径方向に隣り合い、径方向に隣り合う２つの先端部Ｔは、それぞれステータコア２の軸心に対して傾斜すると共に周方向に沿って互いに逆向きに延在する。

捻り加工の完了後、各セグメントコイル４の先端部Ｔは、図示しないクランプ装置によりクランプされた状態で、ステータコア２の径方向に隣り合う対応する他のセグメントコイル４の先端部Ｔに溶接（本実施形態では、レーザー溶接）により電気的に接合される。より詳細には、図４に示すように、径方向内側（図４中上側）に位置する一方（偶数層）の先端部Ｔの外側面Ｔｓｏと、径方向外側（図４中下側）に位置する他方（奇数層）の先端部Ｔの内側面Ｔｓｉとが、レーザー溶接部ＷＬを介して互いに接合される。これにより、複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗがステータコア２に対して分布巻きにより巻回される。

上述のようにしてステータコア２に巻回される複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗにおいて、多数の先端部Ｔ同士の接合部は、所定数ずつ径方向に並んでステータコア２の軸方向における図１中上側（リード側）の端面から外側に突出する環状のコイルエンド部３ａを形成する。上述のように、複数のスロット２ｓから突出した複数の脚部４０は、径方向に隣り合う２つの脚部４０の先端部Ｔがそれぞれステータコア２の軸心に対して傾斜すると共に周方向に沿って互いに逆向きに延在するように倒される。従って、ステータ１では、セグメントコイル４の先端部Ｔ同士の接合部を多数含むコイルエンド部３ａの軸長を大幅に短縮化することができる。

更に、本実施形態において、各脚部４０の先端部Ｔは、打ち抜き加工により先細かつ短辺側の側面が凸曲面状に延在するように形成されている（図３参照）。すなわち、各先端部Ｔの脚部４０の倒し方向と反対側（図３における上側）の表面は、当該倒し方向側に傾斜するように形成されている。これにより、コイルエンド部３ａの軸長をより一層短縮化することが可能となる。加えて、各先端部Ｔの倒し方向と反対側の表面を曲面状に形成することで、先端部Ｔ同士の接合面積を充分に確保しつつ、コイルエンド部３ａをよりフラットにすることが可能となる。なお、ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗにおいて、複数のセグメントコイル４の連結部は、ステータコア２の軸方向における図１中下側の端面から外側に突出する環状のコイルエンド部３ｂを形成する。

また、ステータコア２のスロット２ｓに挿通された多数のセグメントコイル４のうち、３つのセグメントコイル４の一方の脚部４０は、他のセグメントコイル４に接合されず、図１および図２に示すように、引出線Ｌｕ，ＬｖまたはＬｗとして利用される。引出線Ｌｕは、Ｕ相のステータコイル３ｕに含まれるものであり、引出線Ｌｖは、Ｖ相のステータコイル３ｖに含まれるものであり、引出線Ｌｗは、Ｗ相のステータコイル３ｗに含まれるものである。ステータコイル３ｕの引出線Ｌｕは、図２に示すように、Ｕ相端子５ｕに電気的に接合されたＵ相動力線６ｕの先端部に電気的に接合される。また、ステータコイル３ｖの引出線Ｌｖは、Ｖ相端子５ｖに電気的に接合されたＶ相動力線６ｖの先端部に電気的に接合される。更に、ステータコイル３ｗの引出線Ｌｗは、Ｗ相端子５ｗに電気的に接合されたＷ相動力線６ｗの先端部に電気的に接合される。Ｕ相端子５ｕ、Ｖ相端子５ｖおよびＷ相端子５ｗは、三相交流電動機のハウジングにステータ１が組み付けられた際に当該ハウジングに設置された図示しない端子台に固定され、図示しない電力線を介してインバータ（図示省略）に接続される。

更に、ステータコア２には、図１中上側のコイルエンド部３ａ側から図１中下側のコイルエンド部３ｂ側に向けてワニス等の樹脂（熱硬化性樹脂）が塗布される。当該樹脂が硬化することで、各セグメントコイル４や図示しないインシュレータがステータコア２に固定される。また、本実施形態のステータ１は、コイルエンド部３ａを覆う環状のモールド部８を含む。モールド部８は、樹脂により形成されており、当該樹脂が隣り合うセグメントコイル４同士の隙間に入り込むことで、先端部Ｔ同士の接合部や、引出線Ｌｕ－Ｌｗと動力線６ｕ－６ｗとの接合部といった導電体の露出部が良好に絶縁される。ただし、セグメントコイル４の先端部Ｔ同士の接合部といった導電体の露出部には、絶縁用の粉体が塗布されてもよい。

図５は、本開示の捻り加工装置１０を示す概略構成図であり、図６は、捻り加工装置１０を示す斜視図である。これらの図面に示す捻り加工装置１０は、中心軸ＣＡの周りに同心円状に配列される複数（本実施形態では、例えば６個）の円筒状の捻り治具１１，１２，１３，１４，１５，１６と、中心軸ＣＡの周りに同心円状に配列されると共にそれぞれ対応する捻り治具１１，１２，１３，１４，１５または１６に対して軸方向に移動可能な複数（本実施形態では、例えば６個）の押さえ治具２１，２２，２３，２４，２５，２６と、回転駆動機構１７と、移動機構（昇降機構）１８と、制御装置１００とを含む。回転駆動機構１７は、複数の捻り治具１１－１６を中心軸ＣＡの周りに各々について予め定められた方向に回転させると共にステータコア２に対して軸方向に進退移動（接近離間）させるものである。また、移動機構１８は、押さえ治具２１，２２，２３，２４，２５，２６をそれぞれに対応した捻り治具１１，１２，１３，１４，１５または１６に対して軸方向に進退移動（接近離間）させるものである。制御装置１００は、図示しないコンピュータを含み、回転駆動機構１７および移動機構１８を制御する。

図６および図７に示すように、複数の捻り冶具１１－１６のうち、最外周側に配置される捻り治具１１は、中心軸ＣＡに沿って延在する円筒部１１０と、円筒部１１０の一端（図６における上端）に形成された短尺円筒状（環状）のフランジ部１１１と、円筒部１１０の他端（図６における下端）に周方向に間隔をおいて（等間隔に）形成された複数（本実施形態では、例えば４８個）の押圧部１１２と、それぞれ隣り合う押圧部１１２の間に形成される複数（本実施形態では、例えば４８個）の切欠部１１４と、円筒部１１０の他端に周方向に間隔をおいて（等間隔に）形成された複数（本実施形態では、例えば４８個）の支持部１１５とを含む。

捻り治具１１の円筒部１１０は、ステータコア２の最外周側で周方向に隣り合う第１層の複数の脚部４０（先端部Ｔ）により形成される円周の直径に応じた内径および外径を有する。また、円筒部１１０およびフランジ部１１１の内周面には、それぞれ捻り治具１１の軸方向に沿って延在すると共に径方向外側に窪んだ複数（本実施形態では、例えば４８個）のガイド溝１１ｇが周方向に間隔おいて（等間隔に）形成されている。本実施形態において、各ガイド溝１１ｇは、略矩形状の断面形状を有する凹部であり、隣り合う押圧部１１２の間、すなわち対応する切欠部１１４で開口するように円筒部１１０およびフランジ部１１１に形成されている。

複数の押圧部１１２の各々は、捻り治具１１の予め定められた回転方向（図７における矢印方向、以下、「治具回転方向」という。）における前側から後側に向かうにつれて図７中下側に向けて（フランジ部１１１から離間するように）湾曲する凸曲面１１２ｐと、当該凸曲面１１２ｐに連続して延在する傾斜面１１２ｓとを含む。本実施形態において、傾斜面１１２ｓは、捻り治具１１の治具回転方向における前側から後側に向かうにつれて図７中下側に向けて（フランジ部１１１から離間するように）傾斜する平坦面である。また、複数の支持部１１５の各々は、対応するガイド溝１１ｇの図７における下側の開口端と間隔をおいて対向するように対応する押圧部１１２と一体化されており、当該押圧部１１２の傾斜面１１２ｓの一部を画成する。更に、各支持部１１５は、対応する傾斜面１１２ｓのステータコア２から離間した側（図７における上側）で当該傾斜面１１２ｓに沿って延在する支持面１１５ｓと、傾斜面１１２ｓと支持面１１５ｓとを繋ぐように形成された受け面１１５ｒとを含む。

捻り治具１１に対応した押さえ治具２１は、短尺円筒状の環状部２１１と、当該環状部２１１により周方向に間隔をおいて（等間隔に）支持された複数（本実施形態では、例えば４８個）のクランプ部２１５とを含む。環状部２１１は、捻り治具１１のフランジ部１１１と概ね同一の内径および外径を有する。複数のクランプ部２１５は、それぞれ押さえ治具２１の軸方向に沿って延在するようにフランジ部２１１の底面の内周側領域から延出されている。更に、複数のクランプ部２１５の各々は、略矩形状の断面形状を有し、捻り治具１１の対応するガイド溝１１ｇ内に遊嵌される。これにより、各クランプ部２１５が対応するガイド溝１１ｇにより摺動自在に支持されることで、捻り治具１１と押さえ治具２１とを一体に回転させると共に、押さえ治具２１を捻り治具１１に対して軸方向に進退移動させることが可能となる。

また、捻り加工装置１０の捻り治具１２は、上記捻り治具１１と共通の構造を有し、ステータコア２の第２層の複数の脚部４０（先端部Ｔ）により形成される円周の直径に応じた内径および外径を有する図示しない円筒部を含む。更に、捻り治具１３は、上記捻り治具１１と共通の構造を有し、ステータコア２の第３層の複数の脚部４０（先端部Ｔ）により形成される円周の直径に応じた内径および外径を有する図示しない円筒部を含む。また、捻り治具１４は、上記捻り治具１１と共通の構造を有し、ステータコア２の第４層の複数の脚部４０（先端部Ｔ）により形成される円周の直径に応じた内径および外径を有する図示しない円筒部を含む。更に、捻り治具１５は、上記捻り治具１１と共通の構造を有し、ステータコア２の第５層の複数の脚部４０（先端部Ｔ）により形成される円周の直径に応じた内径および外径を有する図示しない円筒部を含む。また、捻り治具１６は、上記捻り治具１１と共通の構造を有し、ステータコア２の第６層の複数の脚部４０（先端部Ｔ）により形成される円周の直径に応じた内径および外径を有する図示しない円筒部を含む。

更に、捻り加工装置１０の押さえ治具２２は、上記押さえ治具２１と共通の構造を有し、捻り治具１２により軸方向に摺動自在かつ当該捻り治具１２と一体回転可能に支持される。また、押さえ治具２３は、上記押さえ治具２１と共通の構造を有し、捻り治具１３により軸方向に摺動自在かつ当該捻り治具１３と一体回転可能に支持される。更に、押さえ治具２４は、上記押さえ治具２１と共通の構造を有し、捻り治具１４により軸方向に摺動自在かつ当該捻り治具１４と一体回転可能に支持される。また、押さえ治具２５は、上記押さえ治具２１と共通の構造を有し、捻り治具１５により軸方向に摺動自在かつ当該捻り治具１５と一体回転可能に支持される。更に、押さえ治具２６は、上記押さえ治具２１と共通の構造を有し、捻り治具１６により軸方向に摺動自在かつ当該捻り治具１６と一体回転可能に支持される。

捻り加工装置１０の回転駆動機構１７は、捻り治具１１－１６と個別に連結可能に構成されている。本実施形態において、回転駆動機構１７は、例えば奇数層の複数の脚部４０（先端部Ｔ）に対応した捻り治具１１，１３および１５（並びに押さえ治具２１，２３および２５）を図５における反時計方向に回転させながらステータコア２に向けて軸方向に移動（接近離間）させる。また、回転駆動機構１７は、例えば偶数層の複数の脚部４０（先端部Ｔ）に対応した捻り治具１２，１４および１６（並びに押さえ治具２２，２４および２６）を図５における時計方向に回転させながらステータコア２に向けて軸方向に移動（接近離間）させる。すなわち、捻り治具１１，１３および１５の治具回転方向は、図５における反時計方向であり、捻り治具１２，１４および１６の治具回転方向は、図５における時計方向である。捻り加工装置１０の移動機構１８は、押さえ治具２１－２６と個別に連結可能に構成されており、押さえ治具２１－２６を環状部２１１等がフランジ部１１１等に接近または離間するようにそれぞれに対応した捻り治具１１－１５または１６に対して軸方向に移動させる

上述のような捻り加工装置１０を用いてステータコア２のリード側（図１および図６における上側）の端面から突出した複数の脚部４０に捻り加工を施す際には、まず、複数のセグメントコイル４が組み付けられたステータコア２を複数のスロット２ｓから突出した複数の脚部４０が上方を向くように捻り加工装置１０の下方に捻り治具１１－１６と同軸に位置決めする。更に、複数の脚部４０の先端部Ｔを捻り治具１１－１６の対応する押圧部１１２等に当接させる。なお、引出線Ｌｕ，ＬｖまたはＬｗとなるセグメントコイル４の脚部４０は、捻り加工装置１０を用いた捻り加工の前に、ステータコア２の外周に向けて予め曲げられる。

ステータコア２が捻り加工装置１０に対して位置決めされると、制御装置１００は、複数の捻り冶具１１－１６のうち、例えば、外周側から１番目および２番目の捻り治具１１および１２を中心軸ＣＡの周りに互いに逆方向に回転させながらステータコア２に接近（下降）させるように回転駆動機構１７を制御する。以後、制御装置１００は、外周側から順番に、外周側から３番目および４番目の捻り治具１３および１４、並びに外周側から５番目および６番目の捻り治具１５および１６を中心軸ＣＡの周りに互いに逆方向に回転させながらステータコア２に接近させるように回転駆動機構１７を制御する。また、制御装置１００は、複数の捻り冶具１１－１６を中心軸ＣＡの周りに回転させる際に、所定のタイミングで押さえ治具２１－２６をそれぞれに対応した捻り治具１１－１５または１６に対して接近させるように移動機構１８を制御する

これにより、複数の捻り冶具１１－１６のうち、奇数番目の捻り治具１１，１３および１５は、中心軸ＣＡの周りの一方向に回転させられ、偶数番目の捻り治具１２，１４および１６は、中心軸ＣＡの周りの他方向（逆方向）に回転させられる。この結果、ステータコア２の外周側から奇数番目すなわち奇数層上の複数の脚部４０は、周方向における一側に倒されながら中心軸ＣＡすなわちステータコア２の軸心周りに捻られ、偶数番目すなわち偶数層上の複数の脚部４０は、周方向における他側に倒されながらステータコア２の軸心周りに捻られる。そして、互いに対応する２つの脚部４０の先端部Ｔは、それぞれステータコア２の軸心に対して傾斜すると共にステータコア２の周方向に沿って互いに逆向きに延在する状態で径方向に隣り合う。

続いて、図８から図１５を参照しながら、捻り加工装置１０の捻り治具１１および押さえ治具２１によるステータコア２の各スロット２ｓの第１層（最外層）から突出する複数の脚部４０の加工手順について詳細に説明する。

ステータコア２が捻り加工装置１０に対して位置決めされた際、各脚部４０の先端部Ｔは、図８および図９に示すように、対応するスロット２ｓの第１層から突出してステータコア２の軸方向に沿って延在し、各先端部Ｔの捻り治具１１の治具回転方向における後側の表面は、当該捻り治具１１の対応する押圧部１１２の凸曲面１１２ｐの当接する。また、各先端部Ｔの治具回転方向における前側の表面と、当該治具回転方向における前側に位置する支持部１１５の受け面１１５ｒとの間には、周方向の隙間が形成される。更に、ステータコア２に対しては、それぞれ隣り合う脚部４０の間でステータコア２の端面に当接するように複数の曲げ治具（カフサ）１９が配置される。また、ステータコア２が捻り加工装置１０に対して位置決めされた際、押さえ治具２１は、移動機構１８により捻り治具１１に対して定められた初期位置（初期高さ）に保持される。押さえ治具２１が初期位置に維持される間、各クランプ部２１５の遊端部（環状部２１１側とは反対側の端部）は、図９に示すように、対応する切欠部１１４内に僅かに突出し、各クランプ部２１５の端面２１５ｐと、対応する捻り治具１１の支持部１１５（支持面１１５ｓ）との間には、充分な隙間が形成される。

捻り加工装置１０の制御装置１００は、ステータコア２が捻り加工装置１０に対して位置決めされた後、捻り治具１１および押さえ治具２１を中心軸ＣＡの周りに予め定められた治具回転方向に一体に回転させると共にステータコア２に接近させるように回転駆動機構１７を制御する。回転駆動機構１７は、捻り治具１１に対して回転方向における成形荷重と軸方向における成形荷重とを付与する。これにより、ステータコア２の対応するスロット２ｓの第１層から突出する各脚部４０は、捻り治具１１の対応する押圧部１１２により押圧され、図１０に示すように、対応する曲げ治具１９との接触部を支点として、ステータコア２の周方向における一側すなわち捻り治具１１の治具回転方向における前側に倒されていく。

捻り治具１１の回転に伴って、各脚部４０が当該捻り治具１１によりステータコア２の周方向における一側に倒されていくと、各先端部Ｔの捻り治具１１の治具回転方向における前側の表面は、図１１に示すように、当該治具回転方向における前側で隣り合う支持部１１５の支持面１１５ｓに当接する。また、各先端部Ｔの上記治具回転方向における後側の表面は、図１１に示すように、対応するクランプ部２１５の端面２１５ｐと対向する。制御装置１００は、各先端部Ｔが治具回転方向における前側で隣り合う支持部１１５の支持面１１５ｓに当接するタイミングで、捻り治具１１に対して押さえ治具２１を移動（下降）させるように移動機構１８を制御する。

本実施形態において、制御装置１００は、捻り治具１１および押さえ治具２１が回転開始から予め定められた第１角度θ₁だけ回転すると、各先端部Ｔが対応する支持部１１５の支持面１１５ｓに当接するとみなし、捻り治具１１に対して押さえ治具２１をステータコア２側に所定距離だけ移動させるように移動機構１８を制御する。これにより、押さえ治具２１は、図１２に示すように、捻り治具１１の複数の支持部１１５の各々が対応する脚部４０の先端部Ｔを支持するのに応じて、複数のクランプ部２１５の各々が対応する先端部Ｔの治具回転方向における後側の表面を押さえ付けるように捻り治具１１に対して移動する。この結果、複数の脚部４０の先端部Ｔは、それぞれ捻り治具１１の支持部１１５（支持面１１５ｓ）と押さえ治具２１のクランプ部２１５（端面２１５ｐ）とによってしっかりと把持される。

押さえ治具２１をステータコア２側に移動させた後、制御装置１００は、移動機構１８に捻り治具１１に対する押さえ治具２１の位置を保持させる。また、捻り治具１１および押さえ治具２１は、継続して中心軸ＣＡの周りに予め定められた治具回転方向に一体に回転する。これにより、ステータコア２の対応するスロット２ｓの第１層から突出する各脚部４０の先端部Ｔは、図１３に示すように、捻り治具１１の支持部１１５と押さえ治具２１のクランプ部２１５とによって把持されて捻り治具１１の治具回転方向における前側に引っ張られる。また、各脚部４０は、図１３に示すように、先端部Ｔよりも連結部側の部分（絶縁皮膜が除去されていない部分）に当接する対応する押圧部１１２の凸曲面１１２ｐにより押圧される。この結果、第１層の各脚部４０は、ステータコア２の周方向における一側に倒されながら、中心軸ＣＡすなわちステータコア２の軸心の周りに捻られる。

更に、捻り治具１１および押さえ治具２１の回転に伴い、捻り治具１１の各押圧部１１２の傾斜面１１２ｓは、図１４および図１５に示すように、先端部Ｔよりも連結部側の部分（絶縁皮膜が除去されていない部分）に密接し、各支持部１１５の受け面１１５ｒは、治具回転方向における後側の傾斜面１１２ｓにより押さえ付けられた脚部４０の先端部Ｔの頂部を受け止める。そして、制御装置１００は、捻り治具１１および押さえ治具２１が回転開始から予め定められた第２角度θ₂（θ₂＞θ₁）だけ回転すると、捻り治具１１および押さえ治具２１の回転を停止させるように回転駆動機構１７を制御する。更に、制御装置１００は、図１４および図１５に示すように、押さえ治具２１を上記初期値に戻すように移動機構１８を制御する。これにより、ステータコア２の各スロット２ｓの第１層から突出する複数の脚部４０に対する捻り加工が完了する。

なお、本実施形態では、上述のような第１層の複数の脚部４０に対する捻り加工と同時に、捻り治具１２および押さえ治具２２を捻り治具１１等と逆方向に回転させると共に、押さえ治具２２を捻り治具１２に対して移動（下降）させることにより、第２層の複数の脚部４０に対して捻り加工が施される。更に、第１および第２層の複数の脚部４０に対する捻り加工の完了後、第３および第４層の脚部４０に対する捻り加工と、第５および第５層の脚部４０に対する捻り加工とが順番に実行される。

以上説明したように、本開示の捻り加工装置１０は、それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロット２ｓを含むステータコア２と、互いに異なるスロット２ｓに差し込まれる一対の脚部４０を有すると共に対応する脚部４０の先端部Ｔ同士の電気的接合により複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗを形成する複数のセグメントコイル４とを含むステータ１の製造に用いられる。すなわち、捻り加工装置１０は、ステータコア２の複数のスロット２ｓから周方向に隣り合うように突出する複数のセグメントコイル４の脚部４０を先端部Ｔがステータコア２の軸心に対して傾斜するように倒しながら軸心の周りに捻るものである。

上記実施形態において、捻り加工装置１０は、それぞれ回転駆動機構１７により中心軸ＣＡすなわちステータコア２の軸心の周りに予め定められた治具回転方向に回転させられると共にステータコア２に向けて軸方向に移動させられる複数の円筒状の捻り治具１１－１６と、捻り治具１１－１６と一体に回転可能であると共に、当該捻り治具１１－１６に対して移動可能な押さえ治具２１－２６とを含む。捻り治具１１（１２－１６）は、スロット２ｓから突出した対応する脚部４０の治具回転方向における後側の表面をそれぞれ押圧する複数の押圧部１１２と、押圧部１１２により押圧されて倒された対応する脚部４０の先端部Ｔの治具回転方向における前側の表面をそれぞれ支持する複数の支持部１１５とを含む。また、押さえ治具２１（２２－２６）は、対応する先端部Ｔの治具回転方向における後側の表面にそれぞれ当接可能な複数のクランプ部２１５を含む。更に、押さえ治具２１（２２－２６）は、捻り治具１１－１６の複数の支持部１１５の各々が対応する脚部４０の先端部Ｔを支持するのに応じて、複数のクランプ部２１５の各々が対応する先端部Ｔの治具回転方向における後側の表面を押さえ付けるように捻り治具１１（１２－１６）に対して移動可能である。

複数のセグメントコイル４の脚部４０に捻り加工に施す際、捻り加工装置１０の制御装置１００は、複数の押圧部１１２を含む円筒状の捻り治具１１（１２－１６）をステータコア２の軸心の周りに治具回転方向に回転させながらステータコア２に向けて軸方向に移動させる。捻り治具１１（１２－１６）が回転しながら軸方向に移動すると、複数の押圧部１１２は、スロット２ｓから突出した複数の脚部４０の治具回転方向における後側の表面を押圧する。また、制御装置１００は、押圧部１１２により押圧されて倒された複数の脚部４０の先端部Ｔの治具回転方向における前側の表面が捻り治具１１（１２－１６）の複数の支持部１１５により支持されるのに応じて、複数のクランプ部２１５を含む押さえ治具２１（２２－２６）を捻り治具１１（１２－１６）に対して移動させる。複数のクランプ部２１５は、複数の脚部４０の先端部Ｔの治具回転方向における後側の表面を支持し、捻り治具１１（１２－１６）および押さえ治具２１（２２－２６）は、治具回転方向に一体に回転する。

これにより、複数の脚部４０の先端部Ｔが捻り治具１１（１２－１６）の支持部１１５と押さえ治具２１－２６のクランプ部２１５とによって把持され、捻り治具１１（１２－１６）および押さえ治具２１（２２－２６）を上記治具回転方向に更に回転させることで、複数の脚部４０を引っ張りながら倒すと共にステータコア２の軸心（中心軸ＣＡ）の周りに捻ることが可能となる。従って、成形荷重の増加を抑えても、各脚部４０の根元部（ステータコア２の端面付近）における曲率半径を小さくしてステータコア２すなわちコイルエンド部３ａの軸長を短縮化すると共に各脚部４０の先端部Ｔの周方向における位置の精度を向上させることができる。この結果、捻り治具１１（１２－１６）等の剛性を高めることによるコストアップを抑制しつつ、複数のスロット２ｓから周方向に隣り合うように突出するセグメントコイル４の脚部４０を先端部Ｔがステータコア２の軸心に対して傾斜するように高精度に成形することが可能となる。

また、捻り加工装置１０は、複数の支持部１１５の各々が対応する脚部４０の先端部Ｔを支持するのに応じて複数のクランプ部２１５の各々が対応する先端部Ｔの治具回転方向における後側の表面を押さえ付けるように捻り治具１１（１２－１６）に対して押さえ治具２１（２２－２６）を移動させる移動機構１８を含む。これにより、複数の脚部４０の先端部Ｔが対応する支持部１１５により支持されるまで、各クランプ部２１５と対応する脚部４０との干渉を抑制することが可能となる。

更に、押さえ治具２１（２２－２６）は、複数のクランプ部２１５を周方向に間隔をおいて支持する環状部２１１を含む。また、捻り治具１１（１２－１６）は、それぞれ軸方向に延在するように周方向に間隔をおいて内周面に形成された複数のガイド溝１１ｇを含み、複数のガイド溝１１ｇの各々は、対応するクランプ部２１５を摺動自在に支持する。更に、複数の支持部１１５の各々は、対応するガイド溝１１ｇの開口端と間隔をおいて対向するように捻り治具１１（１２－１６）に形成される。これにより、捻り治具１１（１２－１６）と押さえ治具２１（２２－２６）とを一体に回転させると共に、押さえ治具２１（２２－２６）を捻り治具１１（１２－１６）に対して軸方向に移動させて複数の脚部４０の先端部Ｔの治具回転方向における後側の表面を複数のクランプ部２１５により押さえ付けることが可能となる。

また、複数の押圧部１１２の各々は、治具回転方向における前側から後側に向かうにつれてフランジ部１１１から離間してステータコア２に近接するように湾曲する凸曲面１１２ｐを含み、複数の支持部１１５の各々は、対応する押圧部１１２と一体に形成される。より詳細には、各支持部１１５は、それに対応した（それが支持する）脚部４０に治具回転方向における前側で隣り合う脚部４０を押圧する押圧部１１２と一体に形成される。これにより、捻り治具１１（１２－１６）を回転させることで、複数の脚部４０の各々を対応する押圧部１１２により押圧して倒すと共に、各脚部４０を捻り治具１１（１２－１６）の治具回転方向の前側に位置する支持部１１５により支持することが可能となる。

更に、複数の押圧部１１２の各々は、凸曲面１１２ｐに連続して延在する傾斜面１１２ｓを含む。また、複数の支持部１１５の各々は、傾斜面１１２ｓのステータコア２から離間した側で対応する先端部Ｔの治具回転方向における前側の表面を支持する支持面１１５ｓと、治具回転方向における後側の傾斜面１１２ｓにより押さえ付けられた脚部４０の先端部Ｔの頂部を受ける受け面１１５ｒとを含む。これにより、各傾斜面１１２ｓと各受け面１１５ｒとで各脚部４０を拘束し、複数の脚部４０の根元部における曲率半径のばらつきを小さくすると共に、各脚部４０の先端部Ｔの周方向における位置の精度をより向上させることが可能となる。

そして、セグメントコイル４において、先端部Ｔの脚部４０の倒し方向と反対側、すなわち治具回転方向における後側の表面は、治具回転方向における前側に傾斜する凸曲面状に形成されている。これにより、ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗのコイルエンド部３ａの軸長をより短縮化すると共に、当該コイルエンド部３ａをよりフラットにすることが可能となる。

なお、上記実施形態において、移動機構１８により押さえ治具２１等を捻り治具１１等に対して移動させる際に、捻り治具１１等の回転等を一旦停止させてもよい。また、移動機構１８は、エアシリンダ、油圧シリンダ等の液圧アクチュエータ、電動モータ、電磁アクチュエータ等を含む駆動機構であってもよく、捻り治具１１等の回転に連動して押さえ治具２１等を軸方向に進退移動させるカム機構等を含む駆動機構であってもよい。

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、ステータの製造分野等において利用可能である。

１ ステータ、２ ステータコア、２ｏ 中心孔、２ｐ 電磁鋼板、２ｓ スロット、２ｔ ティース部、３ａ，３ｂ コイルエンド部、３ｕ，３ｖ，３ｗ ステータコイル、４ セグメントコイル、４０ 脚部、５ｕ Ｕ相端子、５ｖ Ｖ相端子、５ｗ Ｗ相端子、６ｕ Ｕ相動力線、６ｖ Ｖ相動力線、６ｗ Ｗ相動力線、８ モールド部、１０ 捻り加工装置、１１，１２，１３，１４，１５，１６ 捻り冶具、１１ｇ ガイド溝、１７ 回転駆動機構、１８ 移動機構、１９ 曲げ治具、２１，２２，２３，２４，２５，２６ 押さえ治具、１００ 制御装置、１１０ 円筒部、１１１ フランジ部、１１２ 押圧部、１１２ｐ 凸曲面、１１２ｓ 傾斜面、１１４ 切欠部、１１５ 支持部、１１５ｒ 受け面、１１５ｓ 支持面、２１１ 環状部、２１５ クランプ部、２１５ｐ 端面、ＣＡ 中心軸、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 引出線、Ｔ 先端部。

Claims (8)

1. それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを含むステータコアと、互いに異なる前記スロットに差し込まれる一対の脚部を有すると共に対応する前記脚部の先端部同士の電気的接合によりステータコイルを形成する複数のセグメントコイルとを含むステータの製造に用いられ、前記複数のスロットから前記周方向に隣り合うように突出する複数の前記脚部を前記先端部が前記ステータコアの軸心に対して傾斜するように倒しながら前記軸心の周りに捻る捻り加工装置であって、
   前記ステータコアの前記軸心の周りに予め定められた回転方向に回転させられると共に前記ステータコアに向けて軸方向に移動させられる円筒状の捻り治具であって、前記スロットから突出した対応する前記脚部の前記回転方向における後側の表面をそれぞれ押圧する複数の押圧部と、前記押圧部に押圧されて倒された対応する前記脚部の前記先端部の前記回転方向における前側の表面をそれぞれ支持する複数の支持部とを含む捻り治具と、
   前記捻り治具と一体に回転可能であると共に、前記捻り治具に対して移動可能な押さえ治具であって、対応する前記先端部の前記回転方向における前記後側の表面にそれぞれ当接可能な複数のクランプ部を含み、前記捻り治具の前記複数の支持部の各々が対応する前記脚部の前記先端部を支持するのに応じて、前記複数のクランプ部の各々が対応する前記先端部の前記回転方向における前記後側の表面を押さえ付けるように前記捻り治具に対して移動する押さえ治具と、
   を備える捻り加工装置。
2. 請求項１に記載の捻り加工装置において、
   前記複数の支持部の各々が対応する前記脚部の前記先端部を支持するのに応じて前記複数のクランプ部の各々が対応する前記先端部を押さえ付けるように前記捻り治具に対して前記押さえ治具を移動させる移動機構を更に備える捻り加工装置。
3. 請求項２に記載の捻り加工装置において、
   前記押さえ治具は、前記複数のクランプ部を前記周方向に間隔をおいて支持する環状部を含み、
   前記捻り治具は、それぞれ前記軸方向に延在するように前記周方向に間隔をおいて内周面に形成された複数のガイド溝を含み、
   前記複数のガイド溝の各々は、対応する前記クランプ部を摺動自在に支持し、
   前記複数の支持部の各々は、対応する前記ガイド溝の開口端と間隔をおいて対向するように前記捻り治具に形成されている捻り加工装置。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の捻り加工装置において、
   前記複数の押圧部の各々は、前記回転方向における前記前側から前記後側に向かうにつれて前記ステータコアに近接するように湾曲する凸曲面を含み、
   前記複数の支持部の各々は、それに対応した前記脚部に前記回転方向における前記前側で隣り合う前記脚部を押圧する前記押圧部と一体に形成されている捻り加工装置。
5. 請求項４に記載の捻り加工装置において、
   前記複数の押圧部の各々は、前記凸曲面に連続して延在する傾斜面を含み、
   前記複数の支持部の各々は、前記傾斜面の前記ステータコアから離間した側で対応する前記先端部の前記回転方向における前記前側の表面を支持する支持面と、前記傾斜面により押さえ付けられた前記脚部の前記先端部の頂部を受ける受け面とを含む捻り加工装置。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載のステータにおいて、
   前記脚部の前記先端部の前記回転方向における前記後側の表面は、前記回転方向における前記前側に傾斜するように形成されている捻り加工装置。
7. 請求項６に記載のステータにおいて、
   前記脚部の前記先端部の前記回転方向における前記後側の表面は、凸曲面状に形成されている捻り加工装置。
8. それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを含むステータコアと、互いに異なる前記スロットに差し込まれる一対の脚部を有すると共に対応する前記脚部の先端部同士の電気的接合によりステータコイルを形成する複数のセグメントコイルとを含むステータの製造に用いられ、前記複数のスロットから前記周方向に隣り合うように突出する複数の前記脚部を前記先端部が前記ステータコアの軸心に対して傾斜するように倒しながら前記軸心の周りに捻る捻り加工方法であって、
   複数の押圧部を含む円筒状の捻り治具を前記ステータコアの前記軸心の周りに予め定められた回転方向に回転させながら前記ステータコアに向けて軸方向に移動させ、前記スロットから突出した複数の前記脚部の前記回転方向における後側の表面を前記複数の押圧部により押圧し、
   前記押圧部に押圧されて倒された複数の前記脚部の前記先端部の前記回転方向における前側の表面を前記捻り治具の前記複数の支持部により支持すると共に、複数のクランプ部を含む押さえ治具を前記捻り治具に対して移動させて、複数の前記脚部の前記先端部の前記回転方向における前記後側の表面を前記複数のクランプ部により押さえ付け、前記捻り治具および前記押さえ治具を前記回転方向に一体に回転させる、
   捻り加工方法。

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