JP4211699B2 - コイルエンドのレーシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステータコアの両端面から突出するコイルエンドの糸縛りを行うコイルエンドのレーシング方法に関する。さらに詳細には、コイルエンド全周に対して糸縛りを行うことができるレーシング方法に関するものである。

モータの構成部品であるステータは、ステータコアに形成された各スロットにコイルが装着され形成されている。そして、ステータには、ステータコアの両端面からコイルが突出した部分であるコイルエンドが形成されている。このコイルエンドは、モータを構成した際にロータやケースに接触するおそれがある。このため、コイルエンドを糸で縛り付けて（いわゆるレーシングにより）結束させてコイルエンドを固定している。このレーシングは、糸を編むようにしてコイルエンドを網目状に縫っていくことにより行われる。

そして、車両用モータなど高出力のモータでは、コイルの状態（温度など）を検知するためにセンサが取り付けられている。このようなセンサが取り付けられるコイルエンドに対するレーシング技術として、例えば、実開平２−０９４４４８号公報に開示されたものがある。ここに開示された技術は、相間絶縁紙にコイル端末のリード線やセンサを挿入する挿入孔を持つ仮止め凸片をコイルエンド端に設けることにより、コイルエンドに対するレーシング加工を容易にするものである。

実開平２−０９４４４８号公報

しかしながら、実開平２−０９４４４８号公報に開示された技術では、レーシング時において、コイル端末およびセンサ本体は仮止めされるものの、センサのリード線は仮止めされていない。つまり、センサのリード線の配置位置が不安定であり、配置位置が定まらない状態になっている。このため、レーシング時にセンサのリード線がレーシング針へ干渉したり、レーシング糸を巻き込んだりするおそれがあった。

ここで、センサのリード線がレーシング針に干渉することやレーシング糸を巻き込むことを回避するために、図１７に示すように、センサのリード線２６を治具に仮固定するとともに、センサのリード線２６の近傍はレーシングを行わないようにすることも考えられる。つまり、図１７に示すＳ点からレーシングを開始してＥ点でレーシングを終了するのである。ところが、これでは、レーシングパターンの制約が大きく、コイルエンド全周に対してレーシングを行うことができない。つまり、Ｓ点とＥ点との間はレーシングを行うことができないのである。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、センサのリード線がレーシング針に干渉したり、レーシング糸を巻き込んだりすることを確実に防止するとともに、コイルエンド全周に対して糸縛りを行うことができるコイルエンドのレーシング方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係るコイルエンドのレーシング方法は、
ステータを所定角度ずつ回動させつつ、前記ステータの軸方向に移動可能であって糸を供給する給糸ノズルと、前記ステータの軸方向および半径方法に移動可能であって前記給糸ノズルから供給される糸を引っかけるレーシング針との相互動作によって、ステータコアの両端面から突出するコイルエンドの糸縛りを行うコイルエンドのレーシング方法において、コイル端末リード線を前記ステータの軸方向に立ち上げ、この立ち上げられたリード線にコイルの状態を検知するセンサのリード線を沿わせて固定した状態で、コイルエンド全周に対して糸縛りを行うことを特徴とする。

このレーシング方法では、従来と同様、ステータを所定角度ずつ回動させつつ、給糸ノズルとレーシング針との相互動作によってステータのコイルエンドに対するレーシングを行う。しかしながら、このレーシングを行う前に、コイル端末リード線をステータの軸方向に立ち上げ、この立ち上げられたリード線にコイルの状態を検知するセンサのリード線を沿わせて固定する。そして、センサのリード線をコイル端末リード線に固定した状態で、ステータを回動させながらコイルエンドに対するレーシングを行う。

なお、三相モータのようにコイル端末リード線が複数存在する場合には、センサのリード線をいずれのコイル端末リード線に固定してもよい。また、センサには、コイルエンドの温度を検知する温度センサが含まれる。

ここで、コイル端末リード線は、モータへの通電電流に見合った断面積の銅線束であるため剛性が高い。このため、コイル端末リード線は、治具などを使用することなく自立することができる。そして、このようなコイル端末リード線にセンサのリード線を沿わせて固定する。なお、センサのリード線の固定は、テープやクリップなどを使用すればよい。

そして、センサのリード線がステータの軸方向に自立したコイル端末リード線に固定された状態でコイルエンドに対するレーシングが実施される。これにより、レーシング時に、センサのリード線がレーシング針に干渉したり、レーシング糸を巻き込んだりすることを確実に防止することができる。また、センサのリード線の取り出し位置の制約を受けることがないので、コイルエンド全周に対してレーシングを行うことができる。

本発明に係るコイルエンドのレーシング方法によれば、センサのリード線をステータの軸方向に自立させたコイル端末リード線に固定した状態でコイルエンドに対するレーシングを行うので、センサのリード線がレーシング針に干渉したり、レーシング糸を巻き込んだりすることを確実に防止するとともに、コイルエンド全周に対して糸縛りを行うことができる。

以下、本発明のレーシング方法を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。そこで、まず、本実施の形態に係るレーシング方法を実施して製造したステータについて図１を参照しながら説明する。図１は、レーシング処理が施されたステータの平面図である。

ステータ１０は、図１に示すように、ステータコア３にＵ相コイル２０Ｕ、Ｖ相コイル２０Ｖ、およびＷ相コイル２０Ｗが装着された三相ステータである。ステータ１０に備わる各相コイルは、ステータコア３に形成されたスロットに順次挿入され、図２に示すように、ステータコア３の両端面から各相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗが突出した部分であるコイルエンド２が形成されている。なお、図２は、コイル端末リード線付近におけるステータの部分断面図であり、片側のステータ端面のみを示している。

各相コイルの端末リード線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗが、図１および図２に示すように、ステータコア３の外周縁にステータ１０の軸方向に立ち上げられて配置されている。これらのコイル端末リード線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに対する処理は、コイルエンド２に対するレーシングを行う前に実施される。各コイル端末リード線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗは、モータへの通電電流に見合った断面積の銅線束であるため剛性が高いので、治具などを使用することなく自立させることができるのである。

そして、コイルエンド２は、図１に示すように、レーシング糸９で縛り付けられ（レーシングにより）結束され固定されている。モータを構成した際にコイルエンド２がロータやケースに接触しないようにするためである。このレーシングは、図３に示すように、ステータコア３の内周側に位置する給糸ノズル５から供給されるレーシング糸９をレーシング針４で引きかけた状態で、給糸ノズル５とレーシング針４との相互動作によって、図１に示すように、コイルエンド２をレーシング糸９で網目状に縫っていくことにより行われる。なお、レーシング処理についての詳細は後述する。

また、ステータ１０には、図１に示すように、コイルエンド２の温度を計測する温度センサ２５が取り付けられている。この温度センサ２５もコイルエンド２とともにレーシング糸９によりレーシング処理が施されて固定されている。この温度センサ２５のリード線２６は、図２に示すように、ステータ１０の軸方向に立ち上げられたＷ相コイルの端末リード線２１Ｗの内周側に沿って配置され、テープ２７により固定されている。上記したように、コイル端末リード線２１Ｗは、剛性が高くしっかりと自立しているので、温度センサ２５のリード線２６は不安定になることなく安定して固定されている。

続いて、図１に示すステータを製造するための本実施の形態に係るレーシング方法について図４〜図１６をも参照しながら説明する。なお、コイルエンド２は、ステータコア３の両端面から突出しているため、レーシングも両方のコイルエンドに対して行われるが、いずれのコイルエンドに対しても同じ手順によりレーシングが行われるので、ここでは片側のコイルエンドに対するレーシングの手順についてのみ説明する。

コイルエンド２の成形が終了すると、各相コイルの端末リード線２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗが、図１および図２に示すように、ステータコア３の外周縁でステータ１０の軸方向に立ち上げられる。次に、コイルエンド２に温度センサ２５を仮止めして、温度センサ２５のリード線２６をＷ相コイル２０Ｗの端末リード線２１Ｗの内周側に沿わせて配置する。そして、その状態でＷ相コイル２０Ｗの端末リード線２１Ｗに温度センサ２５のリード線２６をテープ２７で固定する。

続いて、以下のレーシング処理を行う。このレーシング処理は、図１に示すＳＥ点から開始する。まず、図４に示すように、給糸ノズル５をコイルエンド２の上方に位置させたた状態で、給糸ノズル５からレーシング糸９を供給する。そして、給糸ノズル５から供給されたレーシング糸９の先端をニードル７で保持し、給糸ノズル５から供給されたレーシング糸９を引っ張って張設する。

この状態で、図５に示すように、給糸ノズル５を、コイルエンド２の下方、つまりステータコア３の内部へ移動させる。なお、給糸ノズル５の移動は、給糸ノズル５を保持しているノズル保持部６を軸方向に移動させることにより行われる。そして、レーシング針４をステータコア３の半径方向内側に向けて延出する。このレーシング針４は、コイルエンド２の下部（コイルエンド２とステータコア３との間）を通り抜け、レーシング糸９に係合する位置まで移動させられる。

その後、レーシング針４を、図６に示すように、その先端にレーシング糸９を引っかけてステータコア３の半径方向外側へ後退させ、コイルエンド２の下部からレーシング糸９を引っ張り出す。
続いて、図７に示すように、レーシング針４を、先端にレーシング糸９を引きかけた状態のままコイルエンド２の外側を通って上方へ移動させる。これにより、レーシング糸９にループＲ１が形成される。このとき、給糸ノズル５も上方へ移動させる。

そして、図８に示すように、レーシング針４を、再びステータコア３の半径方向内側に向けて延出させる。このとき、レーシング針４は、コイルエンド２の上部を通過して、その先端がステータコア３の内側に入り込み、給糸ノズル５から供給されるレーシング糸９を引っかける。

その後、図９に示すように、レーシング針４を、その先端にレーシング糸９を引っかけて、ステータコア３の半径方向外側へループＲ１を通って後退させる。これにより、レーシング糸９にループＲ２が形成される。
続いて、図１０に示すように、レーシング針４を、先端にレーシング糸９を引きかけた状態のままコイルエンド２の外側を通って下方へ移動させる。これにより、ループＲ２が下方に引き寄せられる。このとき、給糸ノズル５も下方へ移動させる。

この状態で図１１に示すように、レーシング針４を、再びステータコア３の半径方向内側に向けて延出させる。このとき、レーシング針４は、図１２に示すように、コイルエンド２の下部を通過して、その先端がステータコア３の内側に入り込み、給糸ノズル５から供給されるレーシング糸９を引っかける。

続いて、図１３に示すように、レーシング針４を、その先端にレーシング糸９を引っかけて、ステータコア３の半径方向外側へループＲ２を通って後退させる。これにより、レーシング糸９にループＲ３が形成される。
その後、レーシング針４を、図１４に示すように、先端にレーシング糸９を引きかけた状態のままコイルエンド２の外側を通って上方へ移動させる。これにより、ループＲ３が上方に引き寄せられる。このとき、給糸ノズル５も上方へ移動させる。

また、このとき、ステータコア３（ステータ１０）が所定角度だけ回動させられる。このステータコア３の回動は、図１５に示すインデックス機構により行われる。このインデックス機構では、ステータコア３を保持するパレットＰと、モータＭとにより構成されている。そして、パレットＰの外周にはギアＧが形成されており、このギアＧとモータＭ側のギヤＭＧとが噛み合っている。これにより、インデックス機構は、モータＭを回転させると、ステータコア３をパレットＰごと回動させることができるようになっている。

ステータコア３が回動させられた後、図１６に示すように、レーシング針４を、再びステータコア３の半径方向内側に向けて延出させる。その後、図８〜図１６に示す操作を、図１に示すＳＥ点に達するまで繰り返して行う。これにより、図１に示すように、コイルエンド２の全周をレーシング糸９で網目状に縫うことができる。

そして、上記したレーシング処理は、Ｗ相コイル２０Ｗの端末リード線２１Ｗに温度センサ２５のリード線２６をテープ２７で固定した状態で行われる。このため、レーシング処理中に、温度センサ２５のリード線２６がレーシング針４に干渉したり、レーシング糸９を巻き込んだりすることを確実に防止することができる。また、温度センサ２５のリード線２６の取り出し位置の制約を受けることもないので、コイルエンド２の全周に対してレーシングを行うことができる。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るレーシング方法では、温度センサ２５のリード線２６をステータコア３の外周縁に立ち上げたＷ相コイル２０Ｗの端末リード線２１Ｗにテープ２７で固定した状態で、ステータ１０のコイルエンド２に対するレーシングを行う。このため、レーシング時に、温度センサ２５のリード線２６がレーシング針４に干渉したり、レーシング糸９を巻き込んだりすることを確実に防止することができるとともに、コイルエンド２の全周に対してレーシングを行うことができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、温度センサ２５のリード線２６のＷ相コイル端末リード線２１Ｗへの固定は、テープを利用して行っているが、リード線２１Ｗとリード線２６とを挟み込むようなクリップなどを使用することもできる。

また、上記した実施の形態では、温度センサ２５のリード線２６をＷ相コイル２０Ｗの端末リード線２１Ｗに固定しているが、温度センサ２５のリード線２６をＵ相コイル２０うあるいはＶ相２０Ｖコイルの端末リード線２１Ｕあるいは２１Ｖに固定することもできる。

本実施の形態に係るレーシング方法により製造したステータの概要構成を示す平面図である。 Ｗ相コイルの端末リード線付近におけるステータの部分断面図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシング処理の概要を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 ステータを回動させるためのインデックス機構の概略構成を示す図である。 ステータのコイルエンドに対するレーシングの手順を説明するための説明図である。 従来のレーシング技術における問題点を説明するための説明図である。

符号の説明

２ コイルエンド
３ ステータコア
４ レーシング針
５ 給糸ノズル
９ レーシング糸
１０ ステータ
２０Ｕ Ｕ相コイル
２０Ｖ Ｖ相コイル
２０Ｗ Ｗ相コイル
２１Ｕ Ｕ相コイルの端末リード線
２１Ｖ Ｖ相コイルの端末リード線
２１Ｗ Ｗ相コイルの端末リード線
２５ 温度センサ
２６ 温度センサのリード線
２７ テープ

Claims (2)

1. ステータを所定角度ずつ回動させつつ、前記ステータの軸方向に移動可能であって糸を供給する給糸ノズルと、前記ステータの軸方向および半径方法に移動可能であって前記給糸ノズルから供給される糸を引っかけるレーシング針との相互動作によって、ステータコアの両端面から突出するコイルエンドの糸縛りを行うコイルエンドのレーシング方法において、
   コイル端末リード線を前記ステータの軸方向に立ち上げ、この立ち上げられたリード線にコイルの状態を検知するセンサのリード線を沿わせて固定した状態で、コイルエンドに対して糸縛りを行うことを特徴とするコイルエンドのレーシング方法。
2. 請求項１に記載するコイルエンドのレーシング方法において、
   前記センサには、コイルの温度を検知する温度センサが含まれることを特徴とするコイルエンドのレーシング方法。

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