JP3589134B2

JP3589134B2 - ステータ製造方法及びその装置

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Publication number: JP3589134B2
Application number: JP2000006362A
Authority: JP
Inventors: 誠高橋; 優杉山; 洋一鎌倉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: US20010007169A1; JP2001197709A; DE60102398T2; US6694598B2; EP1117172B1; EP1117172A3; DE60102398D1; EP1117172A2; US20030005579A1; US6557239B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のステータ製造方法に関し、特に乗用車、トラック等に搭載される車両用交流発電機のステータコイルの捻り方法に適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用交流発電機の高出力化の要請に応えるため、ステータコアに設けられた複数のスロットに、Ｉ字状またはＵ字状のセグメント化された電気導体を同一方向から差し込み、それらを接合することによりステータコイルを形成するものが提案されている。この構成では、セグメント化された電気導体を規則的に並べることができるため、スロット内の電気導体を高占積率化することができ、高出力化が可能となる。
【０００３】
上記のような、複数のセグメント化された電気導体からステータコイルを形成するためには、電気導体の端部を他の電気導体の端部と接合する必要がある。そして、国際公開第９２／０６５２７号パンフレット（１９９２）においては、ステータコアに挿入された複数の電気導体を接合して、ステータコイルを形成する製法が示されている。
【０００４】
上記国際公開パンフレットに記載の従来技術では、一つのスロット内の内周側と外周側とにそれぞれ２本ずつの電気導体が挿入されている。そして、図１５に示すように、ステータコア１のスロットの一端から出た内周側の電気導体（セグメント）１３１と外周側の電気導体（セグメント）１３２のそれぞれの直線部は、捻り治具１５４ａ、１５４ｂによって互いにコア周方向に逆向きに半磁極ピッチ（Ｔ／２）分捻られる。そして、半磁極ピッチ分捻られた状態で、ステータコアの径方向に隣接する電気導体の端部どうしを接合することにより、ステータコイルが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、捻り治具１５４ａ、１５４ｂはコア周方向の動きのみを行っているため、捻り工程後の電気導体の端部の、コア周方向の位置決めは行えるものの、捻り工程後の電気導体の端部の、コア軸方向の位置決めは行えなかった。
【０００６】
そして、捻り治具をコア周方向に同一角度回動させると、電気導体の端部は外周側に配置されたものほど大きく移動するため、例えば電気導体における捻り工程前のコア軸方向の突出高さが各層とも同一の場合、捻り工程後の突出高さは外周側に配置されたものほど低くなってしまう。
【０００７】
従って、上記従来技術のように、捻り治具１５４ａ、１５４ｂをコア周方向のみに回動させるものでは、捻り工程後の電気導体端部のコア軸方向位置決めができないため、捻り工程後の各層の電気導体の形状を、種々の要求に合致した所望の形状にすることが困難であった。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、セグメント化された電気導体をスロット内において径方向に複数の層を形成するように配置し、この電気導体を捻るステータ製造方法において、捻り工程後の各層の電気導体の形状を所望の形状にすることが可能なステータ製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、多数のスロット（２）が周方向に並んで設けられた環状のステータコア（１）に、セグメント化された電気導体（３、３１、３２）をスロット内において径方向に複数の層を形成するように配置し、その後電気導体におけるスロット外に突出する外部導体部（３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３０２ｉ）を捻るステータ製造方法において、外部導体部の被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）を複数の層の各層毎に保持して外部導体部を捻る捻り手段（５）を用意し、被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）におけるコア軸方向の被保持部端面（３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ）からステータコア（１）の端部までのコア軸方向の突出高さ（Ｈ１〜Ｈ４）が、各層の外層側ほど高くなるようにして、電気導体（３、３１、３２）をスロット（２）内に配置し、次に、捻り手段（５）により、被保持部を、コア周方向に移動させるとともに、コア軸方向に各層毎に独立して移動させることを特徴とする。
【００１０】
これによると、外部導体部の被保持部をコア軸方向に各層毎に独立して移動させるため、捻り工程後の被保持部のコア軸方向位置決めも可能になり、従って、捻り工程後の各層の外部導体部の形状を、種々の要求に合致した所望の形状にすることが可能である。
【００１２】
また、被保持部のコア周方向移動量が外層側ほど多くなる点を考慮して、捻り工程前の突出高さを外層側ほど高くしておき、また、被保持部のコア軸方向の移動量を各層毎に設定することにより、捻り工程後における突出高さを各層とも等しくすることが可能である。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、電気導体（３、３１、３２）をスロット内に配置した後、被保持部を、コア周方向に各層とも同一角度移動させるとともに、突出高さが各層とも等しくなる位置まで、コア軸方向に各層毎に独立して移動させることを特徴とする。
【００１４】
これによると、捻り工程後における突出高さが各層とも等しくなるため、隣りあう被保持部の接合を容易かつ確実に行うことができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）からステータコア（１）の端部までのコア軸方向の被保持部距離（ＬＨ１〜ＬＨ４）が、外層側ほど長くなるようにして、捻り手段（５）により被保持部を保持することを特徴とする。
【００２０】
これによると、被保持部のコア周方向移動量が外層側ほど多くなる点を考慮して、捻り工程前の被保持部距離を外層側ほど長くしておき、また、被保持部のコア軸方向の移動量を各層毎に設定することにより、捻り工程後における被保持部距離を各層とも等しくすることが可能である。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、捻り手段（５）により被保持部を保持した後、被保持部を、コア周方向に各層とも同一角度移動させるとともに、被保持部距離が各層とも等しくなる位置まで、コア軸方向に各層毎に独立して移動させることを特徴とする。
【００２２】
これによると、捻り工程後の被保持部距離を各層とも等しくすることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明では、被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）におけるコア周方向の側面を、捻り手段（５）により挟み込んで保持することを特徴とする。
【００２４】
これによると、被保持部におけるコア周方向の両側面を拘束した状態で捻り工程を実行するため、捻り工程中に被保持部が捻り手段内で滑るのを防止でき、従って、被保持部に傷が付くのを防止することができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明では、捻り手段（５）は、被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）におけるコア軸方向の被保持部端面（３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ）に接触した状態で、外部導体部（３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ）を捻ることを特徴とする。
【００２６】
これによると、被保持部端面に接触した状態で捻り工程を実行するため、捻り工程中に被保持部が捻り手段内で滑るのを防止でき、従って、被保持部に傷が付くのを防止することができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明のように、捻り手段（５）のコア軸方向の移動位置に追従して、被保持部をコア軸方向に移動させてもよい。
【００２８】
請求項８に記載の発明のように、外部導体部を捻る際の、被保持部におけるコア軸方向の被保持部端面（３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ）の移動位置に追従して、捻り手段（５）をコア軸方向に移動させてもよい。
【００２９】
請求項９に記載の発明では、捻り手段（５）は、被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）が挿入される断面形状が略コの字状の保持部（５４１ｂ、５４２ｂ、５４３ｂ、５４４ｂ）を有し、この保持部に被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）を挿入して外部導体部を捻ることを特徴とする。
【００３０】
これによると、保持部の構造が簡単な捻り手段を用いることができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明では、被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）をコア周方向およびコア軸方向に移動させた後、被保持部におけるコア軸方向の被保持部端面（３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ）からステータコア（１）の端部までのコア軸方向の突出高さが、各層とも等しくなるように、被保持部端面の除去加工を行うことを特徴とする。
【００３２】
これによると、捻り工程後の除去加工により各層の突出高さを等しくしているため、隣りあう被保持部の接合を容易かつ確実に行うことができる。
【００３５】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。また、本明細書では、ステータコアの周方向をコア周方向と言い、ステータコアの軸方向をコア軸方向と言う。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかるステータ製造方法を車両用交流発電機に適用した例を図１から図１０に基づいて説明する。図１はステータコアへのセグメントの挿入工程を示す斜視図、図２はステータコアへ挿入する前（セグメント製造工程終了時）のセグメントの形状を示す斜視図、図３はセグメントの最終形状を示す斜視図、図４はスロット内におけるセグメントの収容状態を示す断面図、図５はセグメントをステータコアの外周側から見た図である。
【００３８】
本実施形態の車両用交流発電機のステータは、環状のステータコア１と、ステータコア１に形成されたスロット２内に配置された電気導体３により形成されるステータコイルと、ステータコア１と電気導体３との間を電気絶縁する絶縁フィルム４とで構成される。
【００３９】
ステータコア１には、多相のステータコイルを収容できるように、複数のスロット２が周方向に並んで設けられている。本実施形態では、３相のステータコイルを収容するように、３６本のスロット２が等間隔に配置されている。ステータコア１のスロット２内に配置される電気導体３は、Ｕ字状に形成された１本１本のセグメントとして把握することができ、このＵ字状のセグメントは、図２に示されるような大セグメント３１と小セグメント３２の２種類がある。
【００４０】
各セグメント３１、３２は、内層側と外層側がターン部３１ａ、３２ａによって連結されている。このターン部３１ａ、３２ａから他端側に向かって延びる両側の片には、スロット２の外に突出して配置される第１斜行部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃと、スロット２の内部に収納配置される内部導体部３１ｄ、３１ｅ，３２ｄ、３２ｅと、スロット２の外に突出して配置される第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇが、ターン部３１ａ、３２ａから他端側に向かって順に形成されている。第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇの端部は、後述する捻り治具の保持部により保持される被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉであり、この被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの径方向角部のうちの一方に、面取り部３１ｊ、３２ｊが形成されている。なお、ターン部３１ａ、３２ａと第１斜行部３１ｂ、３１ｃ、３２ｂ、３２ｃが第１外部導体部を構成し、第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇと被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが第２外部導体部を構成する。
【００４１】
ここで、セグメント製造工程について、図２に基づいて説明する。なお、両セグメント３１、３２の製造工程は同一であるので、小セグメント３２の製造工程についてのみ説明する。まず、例えば銅よりなる線材をＵ字状に曲げ（図２の破線の状態）、次にターン部３２ａの両側の片を、符号Ａで示すようにターン部３２ａ近傍で逆方向に捻り、さらに、両側の片を中間部で曲げて図２の実線の形状に整形して、セグメント製造工程が終了する。従って、セグメント製造工程終了時点では、内部導体部３２ｄ、３２ｅと第２斜行部３２ｆ、３２ｇと被保持部３２ｈ、３２ｉは直線状になっている。また、その直線部は外層側の方が長くなっている。
【００４２】
上記のように整形された各セグメント３１、３２は、小セグメント３２のターン部３２ａが大セグメント３１のターン部３１ａに囲まれるようにして揃えられて、外層側内部導体部３１ｅ、３２ｅはスロット２の奥側に位置するように、内層側内部導体部３１ｄ、３２ｄはスロット２の開口側に位置するように、スロット２内に２本同時に挿入される。１本のセグメントについて見ると、外層側内部導体部と内層側内部導体部とは、所定磁極ピッチＴ（本実施形態では３スロット）離れたスロット２に挿入される。即ち、大セグメント３１の外層側内部導体部３１ｅと内層側内部導体部３１ｄとは、所定磁極ピッチＴ離れたスロット２に挿入され、同様に小セグメント３２の外層側内部導体部３２ｅと内層周側内部導体部３２ｄとは、所定磁極ピッチＴ離れたスロット２に挿入される。このようにして、各スロット２にセグメント３１、３２を挿入することにより、セグメント３１、３２は、図４に示されるように、１つのスロット２内の径方向に４層をなして１列に配置される。
【００４３】
前述のように、内部導体部３１ｄ、３１ｅ，３２ｄ、３２ｅと第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇと被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの長さを、セグメント製造時に外層側の方が長くなるようにしているため、各セグメント３１、３２をスロット２に挿入した際（捻り工程前）には、図５に破線で示すように、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉにおけるステータコアコア１の軸方向（以下、コア軸方向という）の端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍからステータコア１の端部までの突出高さＨ１〜Ｈ４は、外層側ほど高くなる。
【００４４】
この突出高さＨ１〜Ｈ４は、図５に実線で示すように捻り工程後における突出高さｈを各層とも等しくした場合に、各層ともステータコアコア１の周方向（以下、コア周方向という）に同一角度捻る場合において第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇの各層間の長さが異なってくる（外層側ほど長くなる）点を考慮して設定している。
【００４５】
各スロット２に電気導体３を配置した後、詳細を後述するステータコイル捻り装置（捻り手段）５によって、スロット２の一端より出たセグメントの直線部がコア周方向に捻られ、より詳細には、各層が交互に逆向きに半磁極ピッチ（Ｔ／２）捻られる。即ち、本実施形態では、外層側から１層目、３層目の電気導体３は、端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ側から見て時計回り方向に１．５スロット捻られ、２層目、４層目の電気導体３は反時計回り方向に１．５スロット捻られる。この各層の捻りの向きは、ステータコア１全周に渡って同一であり、従って、各層内では全周にわたり同一方向に電気導体３が傾斜している。
【００４６】
各電気導体３をコア周方向に捻った後、外層側から１層目と２層目の隣接した端部（被保持部）どうし、並びに３層目と４層目の隣接した端部（被保持部）どうしが、ＴＩＧ溶接、ロー付け、抵抗溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接、半田付け等により、電気的導通を得るように接合され、３相のステータコイルが形成される。
【００４７】
次に、スロット２より出た電気導体３の直線部をコア周方向に捻るステータコイル捻り装置５について、図６から図１０に基づいて説明する。図６はステータコイル捻り装置５の模式的な縦断面図、図７は図６におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。
【００４８】
ステータコイル捻り装置５は、ステータコア１の下端側外周部を受けるワーク受け５１、ステータコア１の径方向の動きを規制して保持するクランパ５２、ステータコア１の浮き上がりを防止するワーク押さえ５３、ステータコア１の一端から出た電気導体３の直線部を捻るための捻り整形部５４、捻り整形部５４に連結されたシャフト５５１〜５５４、シャフト５５１〜５５４を介して捻り整形部５４をコア周方向に回動する周方向駆動部５６１〜５６４、シャフト５５１〜５５４を介して捻り整形部５４をコア軸方向に移動するための軸方向駆動部５７１〜５７４、及び周方向駆動部５６１〜５６４と軸方向駆動部５７１〜５７４とを制御するコントローラ５８を備えて構成されている。なお、周方向駆動部５６１〜５６４および軸方向駆動部５７１〜５７４は、例えばサーボモータを駆動源とする。
【００４９】
捻り整形部５４は、同心状に配置された４つの円筒状の捻り治具５４１〜５４４を備えている。各捻り治具５４１〜５４４は、周方向駆動部５６１〜５６４によりコア周方向に独立に回動可能である。また、４つの捻り治具５４１〜５４４は、軸方向駆動部５７１〜５７４により独立に昇降可能となっている。
【００５０】
図７に示すように、各捻り治具５４１〜５４４の先端面には、電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが挿入される保持部５４１ｂ〜５４４ｂが穿設されている。この保持部５４１ｂ〜５４４ｂはステータコア１に形成されたスロット２と等しい数だけ、各捻り治具５４１〜５４４の周方向に並べて形成されている。また、この保持部５４１ｂ〜５４４ｂは、断面が略コの字状の穴で、４つの保持部５４１ｂ〜５４４ｂの穴深さは等しくなっている。
【００５１】
この保持部５４１ｂ〜５４４ｂ間には、径方向に隣接する保持部５４１ｂ〜５４４ｂの連通を防止するための隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄが設けられている。なお、この隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄの厚みは、１層目と２層目との間の隔壁５４１ｃ、５４２ｃで形成される間隔ｄ１及び３層目と４層目との間の隔壁５４３ｃ、５４４ｃで形成される間隔ｄ３よりも、２層目と３層目との間の隔壁５４１ｄ、５４２ｄで形成される間隔ｄ２が大きくなるように設定されている。
【００５２】
次にステータコイル捻り装置５の作動について説明する。スロット２内に電気導体３が配置されたステータコア１は、ワーク受け５１にセットされる。そして、ステータコア１の外周部がクランパ５２によって固定される。その後、ワーク押さえ５３でステータコア１の上部及び大セグメント３１のターン部３１ａを押さえることにより、ステータコア１及び電気導体３の上下方向の動きを規制する。そして、この時点では、突出高さＨ１〜Ｈ４は外層側ほど高くなっている。一方、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの各端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍと捻り治具５４１〜５４４の各先端面との間隔が等しくなるように、捻り治具５４１〜５４４の先端面は、図６に示すように外層側ほど低い位置に設定されている。
【００５３】
クランパ５２及びワーク押さえ５３によりステータコア１が固定された後、軸方向駆動部５７１〜５７４によって捻り治具５４１〜５４４が上昇され、各捻り治具５４１〜５４４に形成された保持部５４１ｂ〜５４４ｂに、後に接合に供される電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが挿入される。この際、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍが、保持部５４１ｂ〜５４４ｂの底部に当たる位置まで、捻り治具５４１〜５４４が上昇される。なお、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉには面取り部３１ｊ、３２ｊが形成されているため、溶接の品質を安定させることができるとともに、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを保持部５４１ｂ〜５４４ｂにスムーズに挿入することができる。
【００５４】
電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが捻り治具５４１〜５４４の保持部５４１ｂ〜５４４ｂに挿入された後、捻り治具５４１〜５４４は周方向駆動部５６１〜５６４と軸方向駆動部５７１〜５７４とにより、回動並びに昇降される。なお、捻り治具５４１〜５４４の昇降は全てが同時に行われるが、昇降量は各捻り治具５４１〜５４４毎に異なる。また、捻り治具５４１〜５４４の回動に関しては、外層側から１層目と３層目の捻り治具５４１、５４３が図７において時計回り方向に同位相だけ回動し、外層側から２層目と４層目の捻り治具５４２、５４４が図７において反時計回り方向に同位相だけ回動する。
【００５５】
図８は、捻り治具５４１〜５４４の昇降と回動との関係を示す図である。まず、コントローラ５８は、所定の角度θ１までは、捻り治具５４１〜５４４の回動のみを行うように周方向駆動部５６１〜５６４を制御する。この所定角度θ１の回動により、スロット２の出口部分及び保持部５４１ｂ〜５４４ｂの入口部分の電気導体３に曲げＲがつけられる。
【００５６】
その後、周方向駆動部５６１〜５６４と軸方向駆動部５７１〜５７４とをコントローラ５８により制御して、電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが円弧状の軌跡を描くように捻り治具５４１〜５４４を回動させながら上昇させる。この際、各捻り治具５４１〜５４４の回動に伴う各被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉ毎の軌跡に対応するように、各捻り治具５４１〜５４４が独立に昇降する。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電気導体３の変形を防止するため、半磁極ピッチ（Ｔ／２）である規定の角度θ３を越えて角度θ２まで行われる。また、捻り治具５４１〜５４４は、各捻り治具５４１〜５４４毎に設定されたコア軸方向の規定の昇降ストロークＳ１〜Ｓ４（図５参照）を越えて駆動される。
【００５７】
その後、前工程と逆向きの回動と下降をすることにより、規定の角度θ３、規定の昇降ストロークＳ１〜Ｓ４の位置まで、同じ軌跡上を戻す。このようにして、電気導体３の捻りを終了し、捻り治具５４１〜５４４を下降して捻り治具５４１〜５４４の保持部５４１ｂ〜５４４ｂから電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを外す。電気導体３が外された捻り治具５４１〜５４４は周方向駆動部５６１〜５６４によって回動され、原位置に戻される。
【００５８】
次いで、クランパ５２及びワーク押さえ５３が外され、図５および図９に示されるような、捻り工程後の突出高さｈが各層とも等しく、かつ電気導体３に捻りが加えられた状態のステータが取り出される。この後、隣りあう被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを接合して所要のターン数をもった３相のステータコイルが形成される。
【００５９】
なお、以上に述べたステータ製造方法は、図１０の流れ図に示されている。
【００６０】
すなわち、図２に実線で示す形状の電気導体３を製造するセグメント製造工程と、ステータコア１を板材の積層により製造するステータコア製造工程との後、ステータコア１に複数の電気導体３を軸方向から挿入する挿入工程が行われ、次いで上述の捻り工程が行われ、さらに電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを接合する接合工程が行われる。
【００６１】
挿入工程では、ステータコア１のスロット２内に複数の電気導体３が規則的に挿し込まれる。なお、この挿入工程では、予め電気導体３を配列してからステータコア１に挿入する方法と、電気導体３を順にステータコア１に挿入する方法とを選択することができる。
【００６２】
捻り工程は、電気導体３付きのステータを図６の装置に装着し、電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを捻り治具５４１〜５４４の保持部５４１ｂ〜５４４ｂに挿入して、捻り加工前の準備を行う装着工程と、図８にその動作が示される整形工程と、整形されたステータを取り出す取出工程とを含んでいる。
【００６３】
ここで、整形工程は、電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを周方向に所定の角度θ１まで回動させて電気導体３を倒し、続いて電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを規定の角度θ３および規定の昇降ストロークＳ１〜Ｓ４まで変位させて電気導体３を深く傾ける曲げ工程と、さらに規定の角度θ３および規定の昇降ストロークＳ１〜Ｓ４を越えて電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを周方向ならびに軸方向に変位させて電気導体３を過剰に深く傾ける過剰曲げ工程と、電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを規定の角度θ３および規定の昇降ストロークＳ１〜Ｓ４まで戻す戻し工程とを含んでいる。
【００６４】
本実施形態では、捻り治具５４１〜５４４はステータコア１に対して、コア周方向だけでなくコア軸方向にも相対移動可能となっている。即ち、捻り治具５４１〜５４４がステータコア１に対して３次元的に移動可能である。しかも、４つの捻り治具５４１〜５４４は独立に昇降可能となっている。これにより、捻り工程後の各層の電気導体３の形状を、種々の要求に合致した所望の形状にすることが可能である。
【００６５】
例えば、捻り治具５４１〜５４４を各層とも同一角度だけ所定の方向に回動させた場合、捻り治具５４１〜５４４の回動に伴う被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉのコア周方向移動量が外層側ほど多くなることを考慮して、捻り工程前の突出高さＨ１〜Ｈ４を外層側ほど高くしておき、また、捻り治具５４１〜５４４の昇降ストロークＳ１〜Ｓ４を各層毎に設定することにより、捻り工程後における突出高さｈを各層とも等しくすることが可能である。そして、捻り工程後の突出高さｈを各層とも等しくすることにより、隣りあう被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの接合を、容易かつ確実に行うことができる。
【００６６】
また、捻り治具５４１〜５４４がステータコア１に対して３次元的にかつ独立に移動可能であるため、電気導体３において、スロット２の出口部分から保持部５４１ｂ〜５４４ｂの入口部分までの長さ、すなわち各第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇの長さを一定に保つように、電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを変位させることができる。従って、電気導体３の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが捻り治具５４１〜５４４の保持部５４１ｂ〜５４４ｂから抜け出るのを防止することができ、電気導体３における被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉ以外の部分に傷が付くのを防止することができる。
【００６７】
また、各捻り治具５４１〜５４４の回動に伴う各被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉ毎の軌跡に対応するように、各捻り治具５４１〜５４４が独立に昇降するため、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが保持部５４１ｂ〜５４４ｂ内で動くのを防止でき、従って、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉに傷が付くのを防止することができる。特に、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉにおいて、保持部５４１ｂ〜５４４ｂの開口部に対応する部位に傷が付くのを防止することができる。
【００６８】
また、４つの保持部５４１ｂ〜５４４ｂの深さを等しくし、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍを保持部５４１ｂ〜５４４ｂの底部に当てることにより、各被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉのコア軸方向長さＬ（図５参照）を等しくし、かつ接合に必要な長さを確保することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、各捻り治具５４１〜５４４は周方向に独立に回動可能である。従って、スロット２内においてステータコア径方向位置の異なる複数の層に対して、最適な捻りを加えることが可能となる。
【００７０】
また、各捻り治具５４１〜５４４は周方向のいずれの方向にも回動可能であるので、半磁極ピッチ以上回動させてから半磁極ピッチの位置まで戻すことが可能である。これにより、コイルのスプリングバックによる変形を防止することが可能となる。
【００７１】
また、本実施形態では、隔壁５４１ｃ〜５４４ｃ、５４２ｄ、５４３ｄの厚みは、１層目と２層目との間の隔壁５４１ｃ、５４２ｃ及び３層目と４層目との間の隔壁５４３ｃ、５４４ｃよりも、３層目と４層目との間の隔壁５４１ｄ、５４２ｄが大きくなるように設定されている。１層目と２層目および３層目と４層目とをそれぞれ逆方向に半磁極ピッチ回動すると、１層目と２層目および３層目と４層目の電気導体３が互いに接近する。一方、２層目と３層目の保持部５４２ｂ、５４３ｂは隔壁５４２ｄ、５４３ｄの厚みが大きく設定されているため、２層目と３層目の電気導体３の間の隙間は大きくなる。これにより、接合するセグメント間、即ち１層目と２層目並びに３層目と４層目のセグメント間は接近させることができ、また、接合しない３層目と４層目のセグメント間は隙間を大きくして、接合工程を容易にすることができる。
【００７２】
なお、本実施形態では、外層側から１層目と３層目の捻り治具５４１、５４３が図７において時計回り方向に同位相だけ回動し、外層側から２層目と４層目の捻り治具５４２、５４４が図７において反時計回り方向に同位相だけ回動するようにしたが、各捻り治具５４１〜５４４を上記実施形態と反対方向に回動させて電気導体３を捻っても、同様にステータコイルを形成することが可能である。
【００７３】
また、捻り治具５４１〜５４４を交換することで、各種ステータに対応することができる。例えば、３６スロットのステータに限らず、４８、８４、９６といった、より多いスロット数をもったステータに対しても、捻り治具５４１〜５４４の交換により対応することができる。
【００７４】
（第２実施形態）
図１１は第２実施形態を示すもので、この図１１はセグメントをステータコアの外周側から見た図であり、破線は捻り工程前のセグメント形状を示し、実線は捻り工程後のセグメント形状を示している。なお、図示および説明を省略した部分は、第１実施形態と同じである。
【００７５】
本実施形態では、捻り工程前の突出高さＨは各層とも等しくなっている。次に、捻り工程前の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉからステータコア１の端部までのコア軸方向の被保持部距離ＬＨ、および被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉのコア軸方向の長さＬが、各層とも等しくなるようにして、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを保持する。
【００７６】
次に、捻り治具５４１〜５４４を各層とも同一角度だけ所定の方向に回動させると共に、捻り治具５４１〜５４４の回動に伴う各被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉ毎の軌跡に対応するように、各捻り治具５４１〜５４４を独立に昇降させる。この結果、捻り工程後における突出高さｈ１〜ｈ４は外層側ほど低くなっている。
【００７７】
次いで、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉをＣの位置で切断することにより、すなわち端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ側の除去加工を行うことにより、各層の突出高さを全て等しくしている。
【００７８】
本実施形態によれば、捻り工程後における被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉのコア軸方向の位置が各層毎に異なるため、ステータコア１の内周側から見た場合の、各層の第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇの非重なり部分が増加する。一方、一般的な交流発電機では、冷却風がステータコア１の内周側から外周側に向かって径方向に流れるようになっている。従って、各層の第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇの非重なり部分が増加したことにより、各層の第２斜行部３１ｆ、３１ｇ、３２ｆ、３２ｇに冷却風が当たりやすくなり、電気導体３の冷却性を向上することができる。
【００７９】
また、捻り工程後の端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ側の除去加工により、各層の突出高さを全て等しくしているため、隣りあう被保持部３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉの接合を、容易かつ確実に行うことができる。
【００８０】
（第３実施形態）
図１２は第３実施形態を示すもので、この図１２はセグメントをステータコアの外周側から見た図であり、破線は捻り工程前のセグメント形状を示し、実線は捻り工程後のセグメント形状を示している。なお、図示および説明を省略した部分は、第１実施形態と同じである。
【００８１】
本実施形態では、捻り工程前の突出高さＨは各層とも等しくなっている。次に、捻り工程前の被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉからステータコア１の端部までのコア軸方向の被保持部距離ＬＨ１〜ＬＨ４が、外層側ほど長くなるようにして、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを保持する。次いで、捻り治具５４１〜５４４を各層とも同一角度だけ所定の方向に回動させると共に、捻り治具５４１〜５４４の回動に伴う各被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉ毎の軌跡に対応するように、各捻り治具５４１〜５４４を独立に昇降させる。
【００８２】
ここで、捻り工程後における被保持部距離Ｌｈ１〜Ｌｈ４が各層とも等しくなるように、捻り工程前の被保持部距離ＬＨ１〜ＬＨ４を外層側ほど長くし、また、捻り治具５４１〜５４４の昇降ストロークＳ１〜Ｓ４を各層毎に設定している。この結果、捻り工程後における突出高さｈ１〜ｈ４は外層側ほど低くなっている。
【００８３】
次いで、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉをＣの位置で切断することにより、各層の突出高さを全て等しくしている。このように、捻り工程後の各層の突出高さを全て等しくすることにより、隣りあう被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの接合を、容易かつ確実に行うことができる。
【００８４】
（第４実施形態）
図１３は第４実施形態を示すもので、この図１３はセグメントをステータコアの外周側から見た図であり、破線は捻り工程前のセグメント形状を示し、実線は捻り工程後のセグメント形状を示している。なお、図示および説明を省略した部分は、第１実施形態と同じである。
【００８５】
本実施形態は、第３実施形態における被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの保持方法を変更したものである。
【００８６】
本実施形態では、各捻り治具５４１〜５４４は、それぞれ２つの筒状体を二重円筒状に配置して構成されており、保持部５４１ｂ〜５４４ｂの底部に被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍが当たる位置まで、保持部５４１ｂ〜５４４ｂ内に被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉを挿入した後、各捻り治具５４１〜５４４毎の２つの筒状体を相対的に回動させることにより、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉにおけるコア周方向の両側面を挟み込んで保持するようにしている。
【００８７】
また、捻り工程前の被保持部距離ＬＨ１〜ＬＨ４を外層側ほど長くするために、保持部５４１ｂ〜５４４ｂの穴深さを外層側ほど浅くしている。
【００８８】
本実施形態では、捻り工程前の突出高さＨは各層とも等しくなっている。次に、上記のように被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉにおけるコア周方向の両側面を挟み込んで保持し、次いで、捻り治具５４１〜５４４を各層とも同一角度だけ所定の方向に回動させると共に、捻り治具５４１〜５４４の回動に伴う各被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉ毎の軌跡に対応するように、各捻り治具５４１〜５４４を独立に昇降させる。ここで、捻り工程後における被保持部距離Ｌｈ１〜Ｌｈ４が各層とも等しくなるように、捻り工程前の被保持部距離ＬＨ１〜ＬＨ４を外層側ほど長くし、また、捻り治具５４１〜５４４の昇降ストロークＳ１〜Ｓ４を各層毎に設定している。
【００８９】
本実施形態によれば、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍおよび被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉにおけるコア周方向の両側面を拘束した状態で捻り工程を実行するため、捻り工程中に被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが保持部５４１ｂ〜５４４ｂ内で滑るのを防止でき、従って、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉに傷が付くのを防止することができる。
【００９０】
（第５実施形態）
図１４は第５実施形態を示すもので、この図１４はステータコイル捻り装置５の模式的な縦断面図である。なお、図示および説明を省略した部分は、第１実施形態と同じである。
【００９１】
第一実施形態では、軸方向駆動部５７１〜５７４の駆動源として、例えばサーボモータを用い、捻り工程中の捻り治具５４１〜５４４のコア軸方向位置を、軸方向駆動部５７１〜５７４とコントローラ５８によって能動的に決定したが、本実施形態では、捻り治具５４１〜５４４の回動に伴う各被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉのコア軸方向変位に追従して（すなわち、受動的に）、捻り治具５４１〜５４４がコア軸方向に移動するようにしている。
【００９２】
本実施形態の軸方向駆動部５９は、シャフト５５１〜５５４を介して、捻り治具５４１〜５４４を捻り治具毎に独立してコア軸方向に付勢するばね５９１〜５９４と、このばね５９１〜５９４の一端を支持するばね受け５９５とから構成されている。
【００９３】
次に、本実施形態の捻り工程について簡単に説明する。まず、ばね受け５９５を適宜手段により下降させて捻り治具５４１〜５４４を下降させ、ステータコア１をワーク受け５１にセットする。
【００９４】
次いで、ばね受け５９５を上昇させて捻り治具５４１〜５４４を上昇させることにより、保持部５４１ｂ〜５４４ｂに被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが挿入される。この際、捻り治具５４１〜５４４は、保持部５４１ｂ〜５４４ｂの底部が被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉの端面３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍに当たった位置で停止し、この捻り治具５４１〜５４４の停止後ばね受け５９５をさらに上昇させて、ばね５９１〜５９４を所定量圧縮させる。
【００９５】
次に、捻り治具５４１〜５４４を周方向駆動部５６１〜５６４により回動させて被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉをコア周方向に変位させる。この際、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉは、コア周方向の変位に伴ってコア軸方向にも変位する。そして、捻り治具５４１〜５４４はばね５９１〜５９４によって付勢されているので、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉのコア軸方向の変位に追従して、捻り治具５４１〜５４４がコア軸方向に移動する。
【００９６】
本実施形態によれば、捻り治具５４１〜５４４の回動に伴う各被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉのコア軸方向変位に追従して捻り治具５４１〜５４４がコア軸方向に移動するため、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉが保持部５４１ｂ〜５４４ｂ内で動くのを防止でき、従って、被保持部３１ｈ、３１ｉ，３２ｈ、３２ｉに傷が付くのを防止することができる。
【００９７】
（他の実施形態）
上記各実施形態ではＵ字状のセグメントを用いたが、本発明はＩ字状のセグメントを用いたステータにも適用することができる。
【００９８】
また、本発明は車両用交流発電機以外のステータの製造方法にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のセグメントの挿入工程を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態のセグメントの、セグメント製造工程終了時の形状を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態のセグメントの最終形状を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態のスロット内におけるセグメントの収容状態を示す断面図である。
【図５】第１実施形態のセグメントの捻り前後の形状を示す側面図である。
【図６】第１実施形態の捻り装置の模式的な縦断面図である。
【図７】図６におけるＢ−Ｂ断面矢視図である。
【図８】第１実施形態の捻り整形部の作動説明図である。
【図９】第１実施形態のセグメント捻り後のステータコイルエンド部の斜視図である。
【図１０】第１実施形態の製造手順を示す流れ図ある。
【図１１】第２実施形態のセグメントの捻り前後の形状を示す側面図である。
【図１２】第３実施形態のセグメントの捻り前後の形状を示す側面図である。
【図１３】第４実施形態のセグメントの捻り前後の形状を示す側面図である。
【図１４】第５実施形態の捻り装置の模式的な縦断面図である。
【図１５】従来のステータ製造方法を示すステータおよび捻り治具の模式図である。
【符号の説明】
１…ステータコア、２…スロット、３…電気導体、
３１、３２…電気導体を構成するセグメント、
３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ…外部導体部を構成する斜行部、
３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ…外部導体部を構成する被保持部、
５…捻り手段をなすステータコイル捻り装置。

Claims

多数のスロット（２）が周方向に並んで設けられた環状のステータコア（１）に、セグメント化された電気導体（３、３１、３２）を前記スロット内において径方向に複数の層を形成するように配置し、その後前記電気導体における前記スロット外に突出する外部導体部（３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３０２ｉ）を捻るステータ製造方法において、
前記外部導体部の被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）を前記複数の層の各層毎に保持して前記外部導体部を捻る捻り手段（５）を用意し、
前記被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）における前記コア軸方向の被保持部端面（３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ）から前記ステータコア（１）の端部までの前記コア軸方向の突出高さ（Ｈ１〜Ｈ４）が、前記各層の外層側ほど高くなるようにして、前記電気導体（３、３１、３２）を前記スロット（２）内に配置し、
次に、前記捻り手段（５）により、前記被保持部を、コア周方向に移動させるとともに、コア軸方向に前記各層毎に独立して移動させることを特徴とするステータ製造方法。
前記電気導体（３、３１、３２）を前記スロット内に配置した後、
前記被保持部を、前記コア周方向に各層とも同一角度移動させるとともに、前記突出高さが各層とも等しくなる位置まで、前記コア軸方向に各層毎に独立して移動させることを特徴とする請求項１に記載のステータ製造方法。
前記被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）から前記ステータコア（１）の端部までの前記コア軸方向の被保持部距離（ＬＨ１〜ＬＨ４）が、外層側ほど長くなるようにして、前記捻り手段（５）により前記被保持部を保持することを特徴とする請求項１に記載のステータ製造方法。
前記捻り手段（５）により前記被保持部を保持した後、
前記被保持部を、前記コア周方向に各層とも同一角度移動させるとともに、前記被保持部距離が各層とも等しくなる位置まで、前記コア軸方向に各層毎に独立して移動させることを特徴とする請求項３に記載のステータ製造方法。
前記被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）における前記コア周方向の側面を、前記捻り手段（５）により挟み込んで保持することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のステータ製造方法。
前記捻り手段（５）は、前記被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）における前記コア軸方向の被保持部端面（３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ）に接触した状態で、前記外部導体部（３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ）を捻ることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のステータ製造方法。
前記捻り手段（５）の前記コア軸方向の移動位置に追従して、前記被保持部が前記コア軸方向に移動することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のステータ製造方法。
前記捻り手段（５）は、前記外部導体部（３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ）を捻る際の、前記被保持部における前記コア軸方向の被保持部端面（３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ）の移動位置に追従して、前記コア軸方向に移動することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のステータ製造方法。
前記捻り手段（５）は、前記被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）が挿入される断面形状が略コの字状の保持部（５４１ｂ、５４２ｂ、５４３ｂ、５４４ｂ）を有し、この保持部に前記被保持部を挿入して前記外部導体部（３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ）を捻ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のステータ製造方法。
前記被保持部（３１ｈ、３１ｉ、３２ｈ、３２ｉ）を前記コア周方向および前記コア軸方向に移動させた後、
前記被保持部における前記コア軸方向の被保持部端面（３１ｋ、３１ｍ、３２ｋ、３２ｍ）から前記ステータコア（１）の端部までの前記コア軸方向の突出高さが、前記各層とも等しくなるように、前記被保持部端面の除去加工を行うことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のステータ製造方法。