JP2022125548A - 回転電機のステータ及び回転電機のステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体セグメントの脚部のスロットへの挿入作業を効率良く行うことができるとともに、導体セグメントをスロット内に固定することができる回転電機のステータ及び回転電機のステータの製造方法を提供すること。【解決手段】複数の導体セグメントの脚部群がステータコアのスロットに挿入される回転電機のステータであって、同一のスロットに挿入される脚部群のうち、少なくとも１本の脚部は、他の脚部よりも長く、且つスロット内で塑性変形して他の脚部をスロットの内壁面に押圧する構成を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、回転電機のステータ及び回転電機のステータの製造方法に関する。

従来、Ｕ字状に成形された複数の導体セグメントの脚部がスロットに挿入された回転電機のステータが知られている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、導体セグメントの脚部をスロット内に固定するために、導体セグメントのターン部の幅と脚部の先端部の幅をスロットの深さよりも広く設定して、導体セグメントの脚部がスロット内に変形しながら挿入されるようにしている。これによって、導体セグメントはスプリングバックを発生し、スロットの内周側と外周側に付勢されてスロット内に固定される。

特開２０００－１３９０４９号公報

しかしながら、上記従来技術では、導体セグメントをスロット内に固定するために、導体セグメントの脚部をスロットに挿入しにくい形状に成形する必要がある。そのため、導体セグメントの脚部をスロットへ挿入する際の作業効率が低下する、という課題がある。

本発明は、導体セグメントの脚部のスロットへの挿入作業を効率良く行うことができるとともに、導体セグメントをスロット内に固定することができる回転電機のステータ及び回転電機のステータの製造方法を提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る回転電機のステータは、複数の導体セグメント（例えば、後述の導体セグメント４）の脚部群（例えば、後述の脚部群４１０）がステータコア（例えば、後述のステータコア２）のスロット（例えば、後述のスロット２２）に挿入される回転電機のステータ（例えば、後述のステータ１）であって、同一の前記スロットに挿入される前記脚部群のうち、少なくとも１本の脚部（例えば、後述の脚部４１１）は、他の脚部（例えば、後述の脚部４１２）よりも長く、且つ前記スロット内で塑性変形して前記他の脚部を前記スロットの内壁面（例えば、後述の内壁面２２ａ，２２ｂ）に押圧する構成を有する。

（２） 本発明に係る回転電機のステータの製造方法は、ステータコア（例えば、後述のステータコア２）のスロット（例えば、後述のスロット２２）に複数の導体セグメント（例えば、後述の導体セグメント４）の脚部群（例えば、後述の脚部群４１０）を挿入する回転電機のステータ（例えば、後述のステータ１）の製造方法であって、同一の前記スロットに挿入する前記脚部群のうちの少なくとも１本の脚部（例えば、後述の脚部４１１）を、他の脚部（例えば、後述の脚部４１２）よりも長く形成する導体セグメント成形工程と、前記脚部群を同一の前記スロットに挿入した後、前記他の脚部よりも長い前記少なくとも１本の脚部を前記スロット内で塑性変形させて前記他の脚部を前記スロットの内壁面（例えば、後述の内壁面２２ａ，２２ｂ）に押圧することによって、前記脚部群を前記スロット内に固定する導体セグメント固定工程と、を有する。

上記（１）によれば、導体セグメントのスロットへの挿入作業を効率良く行うことができるとともに、導体セグメントをスロット内に固定することができる回転電機のステータを提供することができる。

上記（２）によれば、導体セグメントの脚部のスロットへの挿入作業を効率良く行うことができるとともに、導体セグメントをスロット内に固定することができる回転電機のステータの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る回転電機のステータにおけるステータコアのスロットに導体セグメントを挿入する様子を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る回転電機のステータにおけるステータコアのスロットに挿入される導体セグメントを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る回転電機のステータにおけるステータコアのスロットに導体セグメントを挿入する様子を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る回転電機のステータにおけるステータコアのスロットに導体セグメントを挿入する様子を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る回転電機のステータにおけるステータコアのスロットに挿入された導体セグメントを塑性変形させる様子を示す断面図である。 図５中のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態に係る回転電機のステータを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、回転電機のステータ１は、ステータコア２と、コイル部３と、によって構成される。

ステータコア２は、例えば、薄肉のコアプレートが複数積層された積層体からなる。ステータコア２は、円環部２１に放射状に延在する複数のスロット２２を有する。スロット２２は、それぞれステータコア２の軸方向に貫通するとともに、円環部２１の内周側に開口する開口部２２１を有する。開口部２２１は、スロット２２の内部の周方向の幅よりも幅狭状に形成される。本実施形態のステータコア２は、４８個のスロット２２を有するが、スロット２２の数は限定されない。スロット２２内には、それぞれ絶縁紙２３が装着されている。

コイル部３は、複数の導体セグメント４を重ねることによって形成される複数の導体セグメント群４０によって構成される。導体セグメント４は、例えば、銅線によって形成され、図２に示すように、２本の略平行な脚部４１と、２本の脚部４１の一方の端部同士を連結するターン部４２と、を有する。ターン部４２は、一方の脚部４１の端部から他方の脚部４１の端部に向けて山型状に湾曲するように形成される。これによって、導体セグメント４は、略Ｕ字状に構成される。

本実施形態では、図２に示すように、８本の導体セグメント４同士を順次重ねることによって１つの導体セグメント群４０が構成される。脚部４１同士が密接して積層された脚部群４１０の積層方向Ｘの寸法は、ステータコア２の径方向のスロット２２の深さよりも僅かに小さく形成される。

導体セグメント群４０は、８本ずつの脚部４１が重ねられた２つの脚部群４１０が、２つの脚部群４１０の離隔距離に対応して配置される異なる２つのスロット２２にそれぞれ挿入されることによってステータコア２に装着される。すなわち、１つの脚部群４１０を構成する８本の脚部４１は、同一のスロット２２に挿入される。

ここで、導体セグメント４の成形工程において、同一のスロット２２に挿入される脚部群４１０を構成する８本の脚部４１のうち、１本の脚部４１１は、他の７本の脚部４１２よりも長く形成される（導体セグメント成形工程）。図２に示す８本の導体セグメント４は、積層方向の中程に配置される１本の導体セグメント４の２本の脚部４１（脚部４１１）の長さが、それぞれ他の脚部４１（脚部４１２）よりも長く形成されている。８本の導体セグメント４のターン部４２は、互いに同じ位置で重ねられているため、長さの長い２本の脚部４１１の先端４１１ａだけが、それぞれの脚部群４１０において下方に突出するように配置される。

次に、図３～図６を参照して、このような８本の導体セグメント４からなる導体セグメント群４０をステータコア２のスロット２２に挿入する方法について説明する。導体セグメント群４０は、コイル挿入装置の把持部５によってターン部４２側が把持されて、ステータコア２の上方まで搬送される。なお、図３～図６では、説明を簡単にするため、１つの導体セグメント群４０の２つの脚部群４１０のうちの一方の脚部群４１０のみを示す。

ステータコア２は、軸方向が上下方向に配置されるように支持台６上に載置されている。スロット２２には、予め絶縁紙２３が装着されている。支持台６には、ステータコア２のスロット２２の位置にそれぞれ対応して設けられる貫通孔６１を有する。支持台６を挟んでステータコア２と反対側には、スロット２２及び貫通孔６１を貫通する脚部群４１０の先端を突き当てて整列させる突き当て部６２が、スロット２２に対向して設けられる。

把持部５によって把持された導体セグメント群４０の脚部群４１０は、ステータコア２の１つのスロット２２の上方に位置決めされた後、把持部５が下降することによって１つのスロット２２に挿入される（図３）。

同一のスロット２２に挿入された脚部群４１０は、スロット２２を貫通して支持台６の貫通孔６１に挿入される。把持部５がさらに下降すると、脚部群４１０は貫通孔６１を貫通し、最初に、脚部群４１０のうちの１本だけ長く形成された脚部４１１の先端４１１ａだけが、支持台６の突き当て部６２に突き当たる（図４）。この時点では、同一のスロット２２内の他の脚部４１２は、未だ支持台６の突き当て部６２に突き当たっていない。

脚部４１１の先端４１１ａが突き当て部６２に突き当たった後、把持部５がさらに下降すると、脚部４１１は、把持部５によって下方に押圧されることによって塑性変形し始める。脚部群４１０の全ての脚部４１が支持台６の突き当て部６２に突き当たると、把持部５の下降は停止する。このとき、長さの長い脚部４１１は、スロット２２内で、スロット２２の深さ方向に略Ｓ状に塑性変形し、同一のスロット２２内の他の脚部４１２をスロット２２の内壁面２２ａ，２２ｂに向けて押圧する。内壁面２２ａは、スロット２２の深さ方向の底部側（ステータコア２の外周側）の内壁面である。内壁面２２ｂは、スロット２２の開口部２２１側の内壁面である。これによって、同一のスロット２２に挿入される脚部群４１０は、スロット２２内に固定される（図５、図６）。

このようにして、脚部群４１０がスロット２２に固定されることによって、導体セグメント群４０を構成する各導体セグメント４がステータコア２に固定される（導体セグメント固定工程）。ステータコア２の全てのスロット２２に、複数の導体セグメント群４０の脚部群４１０が同様にして固定されることによって、図７に示すように、ステータコア２に、複数の導体セグメント群４０からなるコイル部３が装着され、回転電機のステータ１が形成される。

本実施形態の回転電機のステータ１によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の回転電機のステータ１は、複数の導体セグメント４の脚部群４１０がステータコア２のスロット２２に挿入される。同一のスロット２２に挿入される脚部群４１０のうち、１本の脚部４１１は、他の脚部４１２よりも長く、且つスロット２２内で塑性変形して他の脚部４１２をスロット２２の内壁面２２ａ，２２ｂに押圧する構成を有する。これによれば、導体セグメント４自体をスロット２２に挿入しにくい形状に形成する必要がないため、導体セグメント４のスロット２２への挿入作業を効率良く行うことができるとともに、塑性変形した脚部４１１が発生する押圧力によって、導体セグメント４をスロット２２内に固定することができる。

本実施形態の回転電機のステータ１の製造方法は、ステータコア２のスロット２２に複数の導体セグメント４の脚部群４１０を挿入する。同一のスロット２２に挿入する脚部群４１０のうちの少なくとも１本の脚部４１１を、他の脚部４１２よりも長く形成する導体セグメント成形工程と、脚部群４１０を同一のスロット２２に挿入した後、他の脚部４１２よりも長い１本の脚部４１１をスロット２２内で塑性変形させて他の脚部４１２をスロット２２の内壁面２２ａ，２２ｂに押圧することによって、脚部群４１０をスロット２２内に固定する導体セグメント固定工程と、を有する。これによれば、導体セグメント４はスロット２２に挿入しにくい形状に形成されることはないため、導体セグメント４のスロット２２への挿入作業を効率良く行うことができるとともに、塑性変形した脚部４１１が発生する押圧力によって、導体セグメント４をスロット２２内に容易に固定することができる。

以上の実施形態では、１つの脚部群４１０のうちの１本の脚部４１１のみを、他の脚部４１２よりも長く形成したが、１つの脚部群４１０のうちで他の脚部４１２よりも長く形成する脚部４１１は、少なくとも１本であればよく、１本のみに限定されない。また、長さの長い脚部４１１は、脚部群４１０のうちのどの位置に配置されていてもよい。

１ ステータ
２ ステータコア
２２ スロット
２２ａ，２２ｂ 内壁面
４ 導体セグメント
４１０ 脚部群
４１１ 長さの長い脚部
４１２ 他の脚部

Claims (2)

1. 複数の導体セグメントの脚部群がステータコアのスロットに挿入される回転電機のステータであって、
   同一の前記スロットに挿入される前記脚部群のうち、少なくとも１本の脚部は、他の脚部よりも長く、且つ前記スロット内で塑性変形して前記他の脚部を前記スロットの内壁面に押圧する構成を有する、回転電機のステータ。
2. ステータコアのスロットに複数の導体セグメントの脚部群を挿入する回転電機のステータの製造方法であって、
   同一の前記スロットに挿入する前記脚部群のうちの少なくとも１本の脚部を、他の脚部よりも長く形成する導体セグメント成形工程と、
   前記脚部群を同一の前記スロットに挿入した後、前記他の脚部よりも長い前記少なくとも１本の脚部を前記スロット内で塑性変形させて前記他の脚部を前記スロットの内壁面に押圧することによって、前記脚部群を前記スロット内に固定する導体セグメント固定工程と、を有する、回転電機のステータの製造方法。

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