JP4114588B2 - セグメント位置決め装置、及び、ステータの製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1にそのようなセグメント位置決め装置(保持具)及びステータの製造方法(回転電機の製造方法)が開示されている(図4及びその説明箇所を参照)。この保持具は、内径側保持具と外形側保持具と周方向保持具とを有する。内径側保持具は、複数の扇状部分を組み合わせて円板状に構成されている。それぞれの扇状部分が、駆動装置によって径方向に沿って内外に移動可能である。内径側保持具は、径方向に整列した複数の端部対(セグメント端部対)の径方向内側の位置を規定する。
外径側保持具は、複数の扇状部分を組み合わせて円板状に構成されている。それぞれの扇状部分が、駆動装置によって径方向に沿って内外に移動可能である。外径側保持具は、径方向に整列した複数の端部対(セグメント端部対)の径方向外側の位置を規定する。
このような保持具(セグメント位置決め装置)によって複数の端部対(セグメント端部対)が規定の位置に保持され、固定される。そしてその後、複数の端部対(セグメント端部対)のそれぞれが溶接される。
決めできると共に、小型化及び低コスト化が可能で、セグメント端部の損傷を防止可能なセグメント位置決め装置、及び、これを利用したステータの製造方法を提供することを目的とする。
前記スロットに挿入された複数のセグメント部材であって、各々のセグメント端部が前記主面から突出すると共に、互いに隣り合い互いに溶接される一対の前記セグメント端部がそれぞれセグメント端部対をなし、このセグメント端部対が前記径方向に列をなして複数並んでセグメント端部対群を構成し、このセグメント端部対群が周方向に複数並んで配置されたセグメント部材と、を備えるセグメント挿入済みステータコアのうち、前記セグメント端部対をそれぞれ位置決めするセグメント位置決め装置であって、前記ステータコアの主面側に配置される第1プレートであって、各々の前記セグメント端部対群に対応して径方向に延びると共に周方向に複数並んで形成された第1端部対群挿入窓であって、各々の前記セグメント端部の先端側が前記第1プレートから突出した状態で前記セグメント端部対群が挿入される第1端部対群挿入窓を有し、前記第1端部対群挿入窓を構成する第1内周壁は、前記周方向のうち一方の第1周方向に向かって突出すると共に前記径方向に所定間隔で複数並んで配置された第1突出部であって、前記第1プレートを前記第1周方向へ回転させることにより、前記第1周方向へ移動し、前記セグメント端部対群を構成する前記セグメント端部対同士の間にそれぞれ差し込まれる第1突出部を有する第1プレートと、前記第1プレート上であって前記ステータコアと反対側に配置される第2プレートであって、各々の前記セグメント端部対群に対応して径方向に延びると共に周方向に複数並んで形成された第2端部対群挿入窓であって、各々の前記セグメント端部のうち少なくとも溶接される溶接先端部が前記第2プレートから突出した状態で前記セグメント端部対群が挿入される第2端部対群挿入窓を有し、前記第2セグメント端部挿入孔を構成する第2内周壁は、前記周方向のうち前記第1周方向とは反対側の第2周方向に向かって突出すると共に前記径方向に所定間隔で複数並んで配置された第2突出部であって、前記第2プレートを前記第2周方向へ回転させることにより、前記第2周方向へ移動し、前記セグメント端部対群を構成する前記セグメント端部対同士の間にそれぞれ差し込まれる第2突出部を有する第2プレートと、を備えるセグメント位置決め装置である。
また、第1,第2突出部をセグメント端部対同士の間に差し込む際の必要挿入力は、背景技術で述べたような「矢」を径方向に挿入する際の必要挿入力に比して小さくて済む。このため、第1,第2プレートを回転させる駆動部も小型化できる。
また、背景技術では、セグメント端部対の位置決めに際し、「矢」を径方向に沿って移動させるため、径方向外側に大きなスペースが必要となる、これに対し、本発明では、第1,第2プレートを回転させることによりセグメント端部対を位置決めするので、この点においても装置を小型化することができる。また、装置の部品点数が少なく、設備費やそのランニングコストも少なくて済む。
また、背景技術で述べたような「矢」を径方向に挿入する際には、矢をセグメント端部の腹部に若干食い込ませるため、セグメント端部に傷が付く。これに対し、本発明では、第1,第2突出部をセグメント端部対同士の間に差し込んでも、セグメント端部対には殆ど傷ができない。従って、セグメント部材から生じた切り粉が、ステータコアや巻線に付着して、絶縁不良などの不具合を生じる恐れもない。
このため、セグメント挿入済みステータにおいて、最も径方向内側または径方向外側に位置するセグメント端部が、径方向内側または径方向外側に逃げていたとしても、このステータコアに第1,第2プレートを配置したとき、最も径方向内側に位置するセグメント端部も、最も径方向外側に位置するセグメント端部も、確実に第1,第2端部対群挿入窓に挿入できる。従って、全てのセグメント端部対を確実に位置決めできる。
このようにすることで、各々のセグメント端部対は、周方向の両側から第1,第2突出部によって挟まれ、所定の位置に拘束される。従って、第1,第2プレートを回転させるだけで、セグメント挿入済みステータコアにある全てのセグメント端部対を一挙に位置決めできる。
また、第1,第2突出部をセグメント端部対同士の間に差し込む際の必要挿入力が従来に比して小さく済むので、第1,第2プレートを回転させる駆動部も小型化できる。
また、第1,第2プレートを回転させることによりセグメント端部対を位置決めするので、この点においても装置を小型化することができる。また、装置の部品点数が少なく、設備費やそのランニングコストも少なくて済む。
また、このような方法では、第1,第2突出部をセグメント端部対同士の間に差し込んでも、セグメント端部対には殆ど傷ができない。従って、セグメント部材から生じた切り粉が、ステータコアや巻線に付着して、絶縁不良などの不具合を生じる恐れもない。
このため、セグメント挿入済みステータにおいて、最も径方向内側または径方向外側に位置するセグメント端部が、径方向内側または径方向外側に逃げていたとしても、このステータコアに第1,第2プレートを配置したとき、最も径方向内側に位置するセグメント端部も、最も径方向外側に位置するセグメント端部も、確実に第1,第2端部対群挿入窓に挿入できる。従って、全てのセグメント端部対を確実に位置決めできる。
図1にステータコア101のスロット103にセグメント部材111が挿入されたセグメント挿入済みステータコア100の斜視図を示す。また、図2にセグメント位置決め装置200のうち、下側プレート211の平面図を示す。また、図3にセグメント位置決め装置200のうち、上側プレート231の平面図を示す。また、図4にセグメント位置決め装置200にセグメント挿入済みステータコア100をセットした様子を径方向に見た図を示す。また、図5にセグメント位置決め装置200にセグメント挿入済みステータコア100をセットした様子を軸方向に見た図を示す。また、図6にセグメント位置決め装置200を駆動させてセグメント端部対117を位置決めした様子を軸方向に見た図を示す。また、図7にセグメント端部115を溶接してできたステータ150の斜視図を示す。
ステータコア101は、環状をなし、その軸方向に垂直な上面(主面)101Aと下面101Bとを有する。ステータコア101は、複数の鋼板が軸方向に積層されて構成されている。ステータコア101には、軸方向に貫通する複数(本実施形態では48個)のスロット103が形成されている。各々のスロット103は、径方向内側に開口すると共に、径方向外側に向かって延びている。そして、これらのスロット103は、所定の間隔で周方向に放射状をなして配置されている。
セグメント部材111は、各々のスロット103に対し、スロット絶縁紙107を介して複数挿入されている。具体的には、各々のセグメント部材111は、脚部112の端部でもあるセグメント端部115がステータコア101の上面101Aからそれぞれ突出すると共に、連結部113がステータコア101の下面101Bからそれぞれ突出した状態で、スロット103に挿入されている。そして、径方向に互いに隣り合い、後に互いに溶接される一対のセグメント端部115が、それぞれセグメント端部対117をなしている。そして更に、このセグメント端部対117が径方向に列をなして複数(本実施形態では6対)並んでセグメント端部対群119を構成している。セグメント端部対群119は、所定の間隔で周方向に放射状をなして複数(本実施形態では48群)並んで配置されている。
外側プレート押さえ261も、環状をなす(図4参照)。外側プレート押さえ261は、下側プレート211及び上側プレート231の径方向外側に配置され、これらのプレート211,231の径方向外側部分を基盤201に押さえている。
駆動部271は、駆動源としてのモータを有する(図4参照)。そして、モータを駆動力として、下側プレート211を第1周方向へ回転させると共に、上側プレート231を第2周方向へ回転させることができる。
まず、図4及び図5に示すように、セグメント位置決め装置200にセグメント挿入済みステータ100をセットする。即ち、セグメント位置決め装置200の下側プレート211をステータコア101の上面101A側(基盤201上)に配置し、各々のセグメント端部対群119を下側端部対群挿入窓213に挿入して、各々のセグメント端部115の先端側を下側プレート211から突出させる。また、上側プレート231を下側プレート211上(ステータコア101と反対側)に配置し、各々のセグメント端部対群119を上側端部対群挿入窓233に挿入して、セグメント端部115の先端側(溶接先端部を含む先端側)を上側プレート231から突出させる。なお、図5中では、便宜上、各々のセグメント端部対117が既に所定の位置に配置されているが、実際には、各々のセグメント端部115が、所定の位置から位置ズレしている。
また、下側プレート211及び上側プレート231を回転させることでセグメント端部対117を位置決めできるので、この点においてもセグメント位置決め装置200を従来より小型化できる。また、セグメント位置決め装置200の部品点数が従来に比して少なく、設備費やランニングコストも少なくて済む。
また、下側突出部217及び上側突出部237をセグメント端部対117同士の間に差し込む際に、セグメント端部115には殆ど傷ができない。従って、セグメント端部115から出た切り粉が、ステータコア101やセグメント部材111に付着して、絶縁不良などの不具合を生じる恐れもない。
更に、厚みが約1mmと薄い下側プレート211及び上側プレート231を利用しているため、ステータコア101から突出するセグメント端部115の長さを短くしても、セグメント端部115の溶接を行うことができる。従って、ステータ150の小型化を実現できる。
更に、下側突出部217及び上側突出部237は、セグメント端部対117同士の間に差し込んだときに、セグメント端部115を点接触する。このため、アース接触圧を稼ぐことができるので、アースを必要とする溶接をより確実に行うことができる。
このようにして、図7に示すステータ150が製造される。
例えば、上記実施形態では、セグメント端部115をTIG溶接により接合しているが、これ以外の方法を利用することもできる。例えば、レーザー溶接や電子ビーム溶接などを利用しても良い。また、半田やろう付けなど溶接以外の接合方法を採用することもできる。
101 ステータコア
101A (ステータコアの)上面(主面)
103 スロット
111 セグメント部材
115 セグメント端部
117 セグメント端部対
119 セグメント端部対群
150 ステータ
200 セグメント位置決め装置
211 下側プレート(第1プレート)
213 下側端部対群挿入窓(第1端部対群挿入窓)
217 下側突出部(第1突出部)
231 上側プレート(第2プレート)
233 上側端部対群挿入窓(第2端部対群挿入窓)
237 上側突出部(第2突出部)
271 駆動部
Claims (10)
- 環状をなし、その軸方向に垂直な主面を有し、前記軸方向に貫通すると共に径方向に延びるスロットが周方向に複数並んで形成されたステータコアと、
前記スロットに挿入された複数のセグメント部材であって、各々のセグメント端部が前記主面から突出すると共に、互いに隣り合い互いに溶接される一対の前記セグメント端部がそれぞれセグメント端部対をなし、このセグメント端部対が前記径方向に列をなして複数並んでセグメント端部対群を構成し、このセグメント端部対群が周方向に複数並んで配置されたセグメント部材と、
を備えるセグメント挿入済みステータコアのうち、前記セグメント端部対をそれぞれ位置決めするセグメント位置決め装置であって、
前記ステータコアの主面側に配置される第1プレートであって、
各々の前記セグメント端部対群に対応して径方向に延びると共に周方向に複数並んで形成された第1端部対群挿入窓であって、各々の前記セグメント端部の先端側が前記第1プレートから突出した状態で前記セグメント端部対群が挿入される第1端部対群挿入窓を有し、
前記第1端部対群挿入窓を構成する第1内周壁は、前記周方向のうち一方の第1周方向に向かって突出すると共に前記径方向に所定間隔で複数並んで配置された第1突出部であって、前記第1プレートを前記第1周方向へ回転させることにより、前記第1周方向へ移動し、前記セグメント端部対群を構成する前記セグメント端部対同士の間にそれぞれ差し込まれる第1突出部を有する
第1プレートと、
前記第1プレート上であって前記ステータコアと反対側に配置される第2プレートであって、
各々の前記セグメント端部対群に対応して径方向に延びると共に周方向に複数並んで形成された第2端部対群挿入窓であって、各々の前記セグメント端部のうち少なくとも溶接される溶接先端部が前記第2プレートから突出した状態で前記セグメント端部対群が挿入される第2端部対群挿入窓を有し、
前記第2セグメント端部挿入孔を構成する第2内周壁は、前記周方向のうち前記第1周方向とは反対側の第2周方向に向かって突出すると共に前記径方向に所定間隔で複数並んで配置された第2突出部であって、前記第2プレートを前記第2周方向へ回転させることにより、前記第2周方向へ移動し、前記セグメント端部対群を構成する前記セグメント端部対同士の間にそれぞれ差し込まれる第2突出部を有する
第2プレートと、
前記第1プレートを前記第1周方向へ回転させると共に、前記第2プレートを前記第2周方向へ回転させる駆動部と、
を備えるセグメント位置決め装置。 - 請求項1に記載のセグメント位置決め装置であって、
前記第1突出部及び前記第2突出部は、それぞれ先端角度が10度以上30度以下の楔型形状をなす
セグメント位置決め装置。 - 請求項1または請求項2に記載のセグメント位置決め装置であって、
前記第1内周壁のうち前記径方向の内側に位置する第1内側壁部は、前記セグメント端部対群のうち最も前記径方向の内側に位置する前記セグメント端部の挿入位置に対応した第1内側挿入対応壁部が前記径方向の内側に凹んだ形状をなすと共に、
前記第1内周壁のうち前記径方向の外側に位置する第1外側壁部は、前記セグメント端部対群のうち最も前記径方向の外側に位置する前記セグメント端部の挿入位置に対応した第1外側挿入対応壁部が前記径方向の外側に凹んだ形状をなし、
前記第2内周壁のうち前記径方向の内側に位置する第2内側壁部は、前記セグメント端部対群のうち最も前記径方向の内側に位置する前記セグメント端部の挿入位置に対応した第2内側挿入対応壁部が前記径方向の内側に凹んだ形状をなすと共に、
前記第2内周壁のうち前記径方向の外側に位置する第2外側壁部は、前記セグメント端部対群のうち最も前記径方向の外側に位置する前記セグメント端部の挿入位置に対応した第2外側挿入対応壁部が前記径方向の外側に凹んだ形状をなす
セグメント位置決め装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のセグメント位置決め装置であって、
前記第1プレート及び前記第2プレートは、それぞれ導体である
セグメント位置決め装置。 - 請求項4に記載のセグメント位置決め装置であって、
前記第1突出部は、前記第1プレートを前記第1周方向へ回転させて、前記第1突出部を前記セグメント端部対同士の間に差し込んだときに、前記セグメント端部と点接触する形状をなし、
前記第2突出部は、前記第2プレートを前記第2周方向へ回転させて、前記第2突出部を前記セグメント端部対同士の間に差し込んだときに、前記セグメント端部と点接触する形状をなす
セグメント位置決め装置。 - 環状をなし、その軸方向に垂直な主面を有し、前記軸方向に貫通すると共に径方向に延びるスロットが周方向に複数並んで形成されたステータコアと、
前記スロットに挿入された複数のセグメント部材であって、各々のセグメント端部が前記主面から突出すると共に、互いに隣り合い互いに溶接される一対の前記セグメント端部がそれぞれセグメント端部対をなし、このセグメント端部対が前記径方向に列をなして複数並んでセグメント端部対群を構成し、このセグメント端部対群が周方向に複数並んで配置されたセグメント部材と、
を備えるセグメント挿入済みステータコアのうち、前記セグメント端部対をそれぞれ位置決めするステータの製造方法であって、
各々の前記セグメント端部対群に対応して径方向に延びると共に周方向に複数並んで形成された第1端部対群挿入窓を有し、前記第1端部対群挿入窓を構成する第1内周壁が、前記周方向のうち一方の第1周方向に向かって突出すると共に前記径方向に所定間隔で複数並んで配置された第1突出部を有する第1プレートを、前記ステータコアの主面側に配置し、前記セグメント端部対群を前記第1端部対群挿入窓に挿入して、各々の前記セグメント端部の先端側を前記第1プレートから突出させ、
各々の前記セグメント端部対群に対応して径方向に延びると共に周方向に複数並んで形成された第2端部対群挿入窓を有し、前記第2端部対群挿入窓を構成する第2内周壁が、前記周方向のうち前記第1周方向とは反対側の第2周方向に向かって突出すると共に前記径方向に所定間隔で複数並んで配置された第2突出部を有する第2プレートを、前記第1プレート上であって前記ステータコアと反対側に配置し、前記セグメント端部対群を前記第2端部対群挿入窓に挿入して、前記セグメント端部のうち少なくとも溶接される各々の溶接先端部を前記第2プレートから突出させ、
前記第1プレートを前記第1周方向へ回転させると共に前記第2プレートを前記第2周方向へ回転させて、前記第1突出部を前記第1周方向へ移動させ、前記セグメント端部対群を構成する前記セグメント端部対同士の間にそれぞれ差し込むと共に、前記第2突出部を前記第2周方向へ移動させ、前記セグメント端部対群を構成する前記セグメント端部対同士の間にそれぞれ差し込んで、前記セグメント端部対をそれぞれ位置決めする
位置決め工程を備えるステータの製造方法。 - 請求項6に記載のステータの製造方法であって、
前記第1突出部及び前記第2突出部は、それぞれ先端角度が10度以上30度以下の楔型形状をなす
ステータの製造方法。 - 請求項6または請求項7に記載のステータの製造方法であって、
前記第1内周壁のうち前記径方向の内側に位置する第1内側壁部は、前記セグメント端部対群のうち最も前記径方向の内側に位置する前記セグメント端部の挿入位置に対応した第1内側挿入対応壁部が前記径方向の内側に凹んだ形状をなすと共に、
前記第1内周壁のうち前記径方向の外側に位置する第1外側壁部は、前記セグメント端部対群のうち最も前記径方向の外側に位置する前記セグメント端部の挿入位置に対応した第1外側挿入対応壁部が前記径方向の外側に凹んだ形状をなし、
前記第2内周壁のうち前記径方向の内側に位置する第2内側壁部は、前記セグメント端部対群のうち最も前記径方向の内側に位置する前記セグメント端部の挿入位置に対応した第2内側挿入対応壁部が前記径方向の内側に凹んだ形状をなすと共に、
前記第2内周壁のうち前記径方向の外側に位置する第2外側壁部は、前記セグメント端部対群のうち最も前記径方向の外側に位置する前記セグメント端部の挿入位置に対応した第2外側挿入対応壁部が前記径方向の外側に凹んだ形状をなす
ステータの製造方法。 - 請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載のステータの製造方法であって、
前記第1プレート及び前記第2プレートは、それぞれ導体であり、
前記第1突出部を前記セグメント端部対同士の間にそれぞれ差し込み、前記第2突出部を前記セグメント端部対同士の間にそれぞれ差し込んだときに、前記第1突出部と前記セグメント端部、及び、前記第2突出部と前記セグメント端部をそれぞれ導通させる
ステータの製造方法。 - 請求項9に記載のステータの製造方法であって、
前記第1プレートを前記第1周方向へ回転させて、前記第1突出部を前記セグメント端部対同士の間に差し込んだときに、前記第1突出部と前記セグメント端部を点接触させ、
前記第2プレートを前記第2周方向へ回転させて、前記第2突出部を前記セグメント端部対同士の間に差し込んだときに、前記第2突出部と前記セグメント端部を点接触させるステータの製造方法。
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