JP4453489B2 - Manufacturing method of stator winding of rotating electric machine and stator winding of rotating electric machine - Google Patents
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本発明は、自動車やトラックに搭載される電動機や発電機等の回転電機の固定子巻線を製造する回転電機の固定子巻線の製造方法および回転電機の固定子巻線に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a stator winding of a rotating electrical machine for manufacturing a stator winding of a rotating electrical machine such as an electric motor or a generator mounted on an automobile or a truck, and a stator winding of the rotating electrical machine.
従来から、固定子鉄心のスロットに挿通された多数のセグメント導体を順次接合して形成された固定子巻線を備えた回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この回転電機では、固定子巻線を構成するそれぞれのU字状のセグメントは、固定子鉄心に挿入される前に、各直線部が径方向に配置された状態で捻り治具にセットされた後各直線部が互いに周方向反対向きに捻られる。このようにして捻られた各セグメントが固定子鉄心のスロットに挿入された後、スタータコア端面から突出する反ターン部側の端部が周方向に整形された後に接合されて所定の巻線仕様を有する固定子巻線が完成する。上述した捻り治具に挿入される前のU字状のセグメントの製造方法として、1本の線材を所定長さに切断した後にU字状に折り曲げる手法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。この手法では、線材をU字状に折り曲げる際に、折り曲げ部分に曲げ過ぎ防止部材を介在させることにより、折り曲げ部分における過度の折り曲げを防止し、線材の周囲に形成されている絶縁皮膜の破損を防いでいる。
ところで、上述した特許文献2に開示された手法を用いてU字状のセグメントを製造する場合には、セグメントのターン部近傍の幅が曲げ過ぎ防止部材の分だけ大きくなるため、固定子鉄心の一のスロットに挿入されるセグメントの本数が多くなると、ターン部によって構成される固定子巻線のコイルエンド部が径方向に広がるという問題があった。例えば、U字状の大小のセグメントを径方向に4組配置して固定子巻線が形成される場合を考えると、U字状のセグメントのそれぞれは、直線部の径方向寸法よりもターン部の径方向寸法の方が大きくなるため、スロット内に挿入された直線部の占積率を高くすると(スロット内に隙間がほとんどないように各直線部を径方向に並べて配置すると)、ターン部が径方向外側(あるいは内側)に突出することになり、その外周側に配置されるフレーム(あるいは内周側に配置される回転子)と干渉しないようにすると回転電機の小型化が難しくなる。しかも、それぞれのターン部を外径側に傾斜させる場合には、この傾斜のための工程を追加する必要があり、工程が複雑になるため好ましくない。また、4組のU字状のセグメントの各ターン部を互いに軸方向にずらすことにより径方向への突出量を減らすことが考えられるが、この場合には軸方向の小型化が困難になるとともに、それぞれの組毎にセグメントの長さが変化して抵抗値にばらつきが生じるため、やはり採用は難しい。
By the way, when manufacturing a U-shaped segment using the method disclosed in
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コイルエンド部の径方向の広がりを防止することができる回転電機の固定子巻線の製造方法および回転電機の固定子巻線を提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a stator winding of a rotating electrical machine and a rotating electrical machine that can prevent the coil end portion from spreading in the radial direction. It is to provide a stator winding.
上述した課題を解決するために、本発明の回転電機の固定子巻線の製造方法は、径方向に沿った位置がずれている2つの直線部を有するU字状のセグメントを、直線部のそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることにより捻る捻り工程と、捻り工程によって捻られたセグメントの各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する挿入工程と
、スロットに挿入されたセグメントの反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接するセグメントの端部同士を接合する接合工程とを有しており、捻り工程の前に、周方向に配置されたセグメントの各直線部を互いに径方向反対側に相対的に移動させることにより、各直線部の径方向位置および周方向位置をずらす予備工程を備え、予備工程において直線部を移動させる方向と、捻り工程において直線部を移動させる方向とを異ならせている。このように、捻り工程に用いられるU字状のセグメントは、その前に行われる予備工程において2つの直線部の径方向位置および周方向位置がずらされているため、周方向に沿って投影されたこれら2つの直線部の位置を径方向に沿って接近させた場合であっても、ターン部において極端に小さな半径でセグメントを曲げる必要がなく、このようなセグメントを用いて形成される固定子巻線のコイルエンド部の径方向の広がりを防止することができる。
In order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a stator winding of a rotating electrical machine according to the present invention is a method of manufacturing a U-shaped segment having two straight portions whose positions along a radial direction are shifted. Twist process by twisting each by moving to the opposite side in the circumferential direction, Inserting process to insert each straight part of segment twisted by twisting process into slot formed in stator core, Inserting into slot A bending step of bending the anti-turn portion side of the formed segment in the circumferential direction, and a joining step of joining the ends of adjacent segments bent by the folding step, and before the twisting step, the circumferential direction by relatively moving the linear portion of the segments arranged radially opposite one another, comprising a preliminary step of shifting the radial position and circumferential position of each straight line portion, preliminary It is made different and the direction of moving the linear portion, and a direction of moving the linear portion in the twisting process in extent. As described above, the U-shaped segment used in the twisting process is projected along the circumferential direction because the radial position and the circumferential position of the two linear portions are shifted in the preliminary process performed before that. In addition, even when the positions of these two straight portions are approximated along the radial direction, there is no need to bend the segment with an extremely small radius in the turn portion, and a stator formed using such a segment. The spread of the coil end portion of the winding in the radial direction can be prevented.
また、上述したU字状のセグメントは、直線状の線材をU字状に折り曲げ整形する折り曲げ整形工程によって製造され、予備工程は、折り曲げ整形工程によって製造されたセグメントのそれぞれ毎に行われることが望ましい。これにより、折り曲げ整形工程に合わせて予備工程を実施することができるため、工程を追加することによる遅延時間を最小限に抑えることができる。 Moreover, the U-shaped segment mentioned above is manufactured by the bending shaping process which bends and shapes a linear wire material in a U shape, and a preliminary process may be performed for each of the segments manufactured by the bending shaping process. desirable. Thereby, since a preliminary | backup process can be implemented according to a bending shaping process, the delay time by adding a process can be suppressed to the minimum.
また、上述した予備工程においてセグメントの各直線部を径方向に沿ってずらす量は、セグメントの径方向に沿った幅にほぼ等しいことが望ましい。これにより、コイルエンド部の径方向の広がりを最小限に抑えることができる。 In addition, it is desirable that the amount by which each linear portion of the segment is displaced along the radial direction in the preliminary process described above is substantially equal to the width along the radial direction of the segment. Thereby, the spread of the coil end part in the radial direction can be minimized.
また、上述した予備工程においてセグメントの各直線部を周方向に沿ってずらす量は、固定子鉄心の周方向に沿って形成されたスロットの隣接ピッチ以下であることが望ましい。これにより、捻り工程を実施する際の隣接するセグメント間の干渉を防止することができる。 Further, it is desirable that the amount of shifting each linear portion of the segment along the circumferential direction in the preliminary step described above is equal to or less than the adjacent pitch of the slots formed along the circumferential direction of the stator core. Thereby, the interference between the adjacent segments at the time of implementing a twist process can be prevented.
また、上述した挿入工程では、複数のスロットに対応する複数のセグメントについて並行して行われることことが望ましい。このように、複数本のセグメントを各スロットに挿入する動作を並行して行うことにより、その後の捻り工程においてこれら複数本のセグメントを同時に捻ることができるため、製造工程の効率を向上させることができる。 Moreover, it is desirable that the above-described insertion process be performed in parallel for a plurality of segments corresponding to a plurality of slots. Thus, by performing the operation of inserting a plurality of segments into each slot in parallel, it is possible to simultaneously twist the plurality of segments in the subsequent twisting process, thereby improving the efficiency of the manufacturing process. it can.
また、本発明の回転電機の固定子巻線は、上述した挿入工程において固定子鉄心の各スロットに挿入されるセグメントには小セグメントとこの小セグメントを囲む大セグメントが含まれており、少なくとも小セグメントは、上述した予備工程あるいは第1の捻り工程を用いて製造されたセグメントが用いられている。特に小セグメントのターン部の半径が小さくなってこの部分の絶縁皮膜が破損しやすいため、この小セグメントを本発明の製造方法で製造することによりターン部の小径化が可能になり、コイルエンド部全体が径方向に広がることを有効に防止することができる。また、大セグメントを他の方法、例えば特許文献1、2に開示された方法で製造したものを用いることにより、固定子鉄心から突出した直線部が捻り工程(あるいは第2の捻り工程)を実施する際に捻られる程度を少なくすることができる。
In the stator winding of the rotating electrical machine of the present invention, the segment inserted into each slot of the stator core in the above-described insertion step includes a small segment and a large segment surrounding the small segment, and at least a small segment is included. As the segment, a segment manufactured using the above-described preliminary process or the first twisting process is used. In particular, since the radius of the turn portion of the small segment becomes small and the insulating film of this portion is easily damaged, the diameter of the turn portion can be reduced by manufacturing this small segment by the manufacturing method of the present invention, and the coil end portion It is possible to effectively prevent the whole from spreading in the radial direction. In addition, by using a large segment manufactured by another method, for example, a method disclosed in
以下、本発明を適用した一実施形態の回転電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a rotating electrical machine according to an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、車両の走行動力発生用に用いられる一実施形態の回転電機としての走行モータの軸方向断面図である。また、図2はステータコイルの一部をなすセグメントの斜視図である。図3は、ステータコアに設けられたスロット内におけるセグメントの収容状態を示す部分断面図である。 FIG. 1 is an axial sectional view of a traveling motor as a rotating electrical machine according to an embodiment used for generating traveling power of a vehicle. FIG. 2 is a perspective view of a segment forming a part of the stator coil. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a state in which segments are accommodated in slots provided in the stator core.
図1に示すように、本実施形態の走行モータ100は、ステータコア(固定子鉄心)1、ロータ2、ステータコイル(固定子巻線)3、ハウジング4、回転軸7を含んで構成されている。ステータコア1は、ハウジング4の周壁内周面に固定される。ステータコイル3は、ステータコア1の各スロットに巻装されている。ロータ2は、ハウジング4に回転自在に支持された回転軸7に固定されたIPM型ロータであり、ステータコア1の径内側に配置されている。ステータコイル3は、三相電機子巻線であって、外部の約300Vのバッテリに接続された三相インバータから給電されている。
As shown in FIG. 1, the
この走行モータ100は、二次電池車又は燃料電池車又はハイブリッド車の走行動力を発生する永久磁石型三相ブラシレスDCモータ(同期モータ)であるが、ロータ構造としては、公知の種々の形式に置換可能である。このような種々の形式の同期機自体は周知であるので動作原理についての詳細な説明は省略する。
The traveling
ステータコイル3は、図2に示す所定形状のセグメント33をステータコア1の一方の端面側からステータコア1の各スロットに挿通し、スロットから各セグメント33の飛び出し端部をステータコア1の他方の端面側に必要な長さだけ突出させ、各セグメント33の飛び出し端部を周方向にほぼ電気角でπ/2だけそれぞれ捻り、各セグメント33の飛び出し端部の先端部(接合部)を所定の組み合わせで溶接して構成されている。セグメント33は、溶接部分すなわち上記飛び出し端部の先端部(端部先端部ともいう)を除いて樹脂皮膜(絶縁皮膜)で被覆された長板U字形状を有している。
The
なお、図1に示すように、本実施形態のステータコイル3では、最内周側に配置されたセグメントセットS1と最外周側に配置されたセグメントセットS4が図2に示す大小のセグメント33を組み合わせた構造を有しており、その中間に配置されたセグメントセットS2、S3は1本のセグメント33からなる構造を有している。
As shown in FIG. 1, in the
次に、2本のセグメント33からなるセグメントセットS1(セグメントセットS4についても同様である)の詳細を更に詳しく説明する。セグメントセットS1は、ほぼV字状のターン部としての頭部と、この頭部の両端から直線的に伸びてスロットに収容されている一対のスロット導体部と、両スロット導体部の先端からそれぞれ伸びる一対の飛び出し端部とをそれぞれ有する2つのセグメント33からなっている。これら2つのセグメント33において、小さい方を小セグメント332、この小セグメント332を囲む大きい方を大セグメント331と称する。なお、ステータコア1の各スロット35に挿入される前の状態では飛び出し端部が形成されておらず、スロット導体部と飛び出し端部に相当する部分が直線部を形成している。
Next, the details of the segment set S1 including the two segments 33 (the same applies to the segment set S4) will be described in more detail. The segment set S1 includes a head portion as a substantially V-shaped turn portion, a pair of slot conductor portions that extend linearly from both ends of the head portion and are accommodated in slots, and from the tip ends of both slot conductor portions. It consists of two
ステータコイル3は、ステータコア1の一方の端面側に全体としてリング状に存在する第一のコイルエンド部(頭部側コイルエンド部)31と、ステータコア1の他方の端面側に全体としてリング状に存在する第二のコイルエンド部(端部側コイルエンド部)32と、スロット内に存在するスロット導体部とに区分される。つまり、図1において、頭部側コイルエンド31は、各セグメント33の上記頭部により構成され、端部側コイルエンド32は各セグメント33の上記飛び出し端部により構成されている。
The
大セグメント331は、スロット導体部331a、331bと、頭部331cと、飛び出し端部331f、331gとを有する。飛び出し端部331f、331gの先端部331d、331eは、接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。
The
小セグメント332は、スロット導体部332a、332bと、頭部332cと、飛び出し端部332f、332gとを有する。飛び出し端部332f、332gの先端部332d、332eは、接合部分であるので端部先端部又は接合部とも称する。
The
符号「’」は、図示しない大セグメント331または小セグメント332の符号「’」がない部分と同じ部分を示す。したがって、図2では、互いに径方向に隣接する接合部332dと接合部331d’とが溶接され、互いに径方向に隣接する接合部332eと接合部331e’とが溶接されている。
The symbol “′” indicates the same portion as the portion without the symbol “′” of the
図2では、最内層のスロット導体部331aと中内層のスロット導体部332aが、ステータコア1の一のスロットに収容される場合、同じ大セグメント331および小セグメント332の最外層のスロット導体部331bと中外層のスロット導体部332bは、この一のスロットから所定奇数磁極ピッチT(たとえば1磁極ピッチ(電気角度π))離れた他のスロットに収容される。小セグメント332の頭部332cは大セグメント331の頭部331cに囲まれるようにして配置されている。
In FIG. 2, when the
ステータコア1の各スロット35におけるセグメントの配置状態を図3を用いて説明する。各スロット35には径方向に沿って12個の導体収容位置P1〜P12が設定され、各導体収容位置P1〜P12にはそれぞれ1個のスロット導体部が収容されている。各スロット35は、4つのセグメントセットS1〜S4が径方向へ順番に収容し、導体収容位置P1〜P4はセグメントセットS1を、導体収容位置P5、P6はセグメントセットS2を、導体収容位置P7、P8はセグメントセットS3を、導体収容位置P9〜P12はセグメントセットS4を収容している。
The arrangement state of the segments in each
この最も内側のセグメントセットS1を一例として詳しく説明すると、最内層のスロット導体部331aはステータコア1のスロット35の径方向最内側に配置され、以下、径方向外側へ順に、中内層のスロット導体部332a、中外層のスロット導体部332b’、最外層のスロット導体部331b’の順に配置され、結局、各スロット35は4本のスロット導体部を4層1列に収容する。図3において、スロット導体部332b’、332b’は、スロット導体部332a、331aをもつ大セグメント331、小セグメント332とは異なる大セグメント331、小セグメント332に属している。セグメントセットS4については上記と同様の配置を有しており、他のセグメントセットS2、S3については上記の配置から一方のセグメント33(例えば小セグメント332)のみを抜き出した配置を有している。図4は、大セグメント331と小セグメント332とからなるセグメントセットS1をスロット35に挿入する状態を示す図である。
The innermost segment set S1 will be described in detail as an example. The innermost
次に、ステータコイル3の製造工程について説明する。
Next, the manufacturing process of the
(折り曲げ整形工程)
まず、断面が平角形状(矩形形状)の連続する線材を所定長さに切断した後、中央近傍で折り曲げることにより、セグメントセットS1〜S4のそれぞれを構成する整形前のU字状のセグメント33を製造する。図5は、折り曲げ整形工程によって製造されたU字状のセグメント33の正面図である。図6は、図5に示すセグメント33の側面図であり、頭部側から見た状態が示されている。図7は、図5に示すセグメント33の斜視図である。これらの図に示すように、U字状に整形されたセグメント33は、頭部33cを挟んで2本の直線部33a、33bを有している。
(Bending and shaping process)
First, after cutting a continuous wire having a rectangular shape (rectangular shape) into a predetermined length, the
(第1の捻り工程)
次に、折り曲げ整形工程によってU字状に整形された後の1本1本のセグメント33に対して、頭部33cを捻る第1の捻り工程が行われる。2つの直線部33a、33bが並ぶ方向を第1の方向とすると、この第1の捻り工程では、2つの直線部33a、33bのそれぞれをこの第1の方向と異なる第2の方向に沿って互いに相対的に移動させることにより、頭部33c近傍のセグメント33が捻られる。
(First twisting process)
Next, a first twisting process for twisting the head 33c is performed on each of the
図8および図9は、第1の捻り工程の詳細を示す図であり、捻り治具を用いた捻り整形の前後の状態が示されている。図8および図9に示すように、第1の捻り工程は、固定クランパ200と可動クランパ210とを組み合わせた捻り治具によって行われる。固定クランパ200は、収納部202、移動部204、調整部206を含んでいる。収納部202は、一部にセグメント33の一方の直線部33aを収納する凹部を有している。この凹部に直線部33aの隣接する2つの側面が当接する。移動部204は、側面の一部に平面部を有する円筒状の調整部206を回転自在に収納しており、平面部を直線部33aの側面に押圧することにより、収納部202と移動部204によって一方の直線部33aが拘束される。回転自在の調整部206を設けることにより、この調整部206に形成された平面部が直線部33aの側面と並行になるように調整することが可能になり、直線部33aの拘束を確実に行うことができる。
FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams showing details of the first twisting process, and show the states before and after the twist shaping using the twisting jig. As shown in FIGS. 8 and 9, the first twisting process is performed by a twisting jig in which the fixed
同様に、可動クランパ210は、収納部212、移動部214、調整部216を含んでいる。収納部212は、一部にセグメント33の他方の直線部33bを収納する凹部を有している。この凹部に直線部33bの隣接する2つの側面が当接する。移動部214は、側面の一部に平面部を有する円筒状の調整部216を回転自在に収納しており、平面部を直線部33bの側面に押圧することにより、収納部212と移動部214によって他方の直線部33bが拘束される。回転自在の調整部216を設けることにより、この調整部216に形成された平面部が直線部33bの側面と並行になるように調整することが可能になり、直線部33bの拘束を確実に行うことができる。
Similarly, the
また、可動クランパ210は、駆動機構(図示せず)によって全体が移動可能に構成されている。図8に示すように、捻り整形前のセグメント33の2つの直線部33a、33bが並んでいる方向を第1の方向Aとしたときに、図9に示すように、この第1の方向Aとほぼ垂直な第2の方向Bに沿って可動クランパ210が移動する。これにより、固定クランパ200と可動クランパ210とによって拘束された2つの直線部33a、33bのぞれぞれが第1の方向Aとほぼ垂直に相対的に移動し、頭部33cが捻られる。なお、本実施形態では、第1の捻り工程によって、2つの直線部33a、33bは、第1の方向Aに沿って互いにスロット35の隣接ピッチ分隔たった位置に配置される。また、第1の捻り工程においてセグメント33の各直線部33a、33bを径方向に沿ってずらす量は、セグメント33の径方向に沿った幅にほぼ等しく設定されている。
The
図10は、第1の捻り工程によって捻り整形が行われた後のセグメント33を示す斜視図である。図10に示すセグメント33では、図7に示した捻り整形前のセグメント33に対して一方の直線部33bが第1の方向Aと異なる向きに移動し、頭部33cが捻られていることがわかる。
FIG. 10 is a perspective view showing the
上述した折り曲げ整形工程と第1の捻り工程は、セグメントセットS1〜S4を構成する全てのセグメント33について行われる。
The bending shaping process and the first twisting process described above are performed for all the
(第2の捻り工程)
次に、上述した第1の方向Aを周方向に合わせて、セグメント33の直線部33a、33cのそれぞれを周方向反対側に相対的に移動させることにより頭部33cを捻る第2の捻り工程が行われる。例えば、セグメントセットS1に含まれる2つのセグメント33(大セグメント331と小セグメント332)に対して同時に捻り整形を行う場合について説明する。
(Second twisting process)
Next, a second twisting step of twisting the head 33c by aligning the first direction A described above with the circumferential direction and relatively moving each of the straight portions 33a and 33c of the
図11は、第2の捻り工程で用いられる捻り治具の断面図である。また、図12は図11に示した捻り治具の要部を示す斜視図である。図11に示すように、捻り治具300は、内側捻り部311および外側捻り部312と、これら内側捻り部311、外側捻り部312をそれぞれ回転駆動する回転駆動機構313、314と、コントローラ315、セグメント押さえ316およびセグメント押し上げ治具317、昇降駆動機構318等を備えている。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a twisting jig used in the second twisting step. FIG. 12 is a perspective view showing the main part of the twisting jig shown in FIG. As shown in FIG. 11, the twisting
内側捻り部311には、大セグメント331および小セグメント332の各スロット導体部331a、332a(直線部33a)が挿入されて保持されるセグメント挿入穴321、322が径方向に隣接して設けられている。このセグメント挿入穴321、322は、ステータコア1のスロット35の数に対応した数だけ等間隔で周方向に並べて形成されている。すなわち、本実施形態では、等間隔で周方向に並べられた多数のセグメント挿入穴321、322が同心円上に形成されている。外側捻り部312についても同様であり、等間隔で周方向に並べられた多数のセグメント挿入穴323、324が同心円上に形成されている。この結果、内側捻り部311と外側捻り部312には、内側から4個のセグメント挿入穴321、322、323、324が並んで形成される。
The inner
図12に示すように、1組の大セグメント331と小セグメント332の一方の直線部33bとしてのスロット導体部331b、332bが外側捻り部312のセグメント挿入穴324、323に挿入されるとともに、他方の直線部33aとしてのスロット導体部331a、332aが内側捻り部311の1スロットピッチ分ずれたセグメント挿入穴321、322に挿入される。
As shown in FIG. 12, the
全てのセグメント挿入穴321、322、323、324に大セグメント331と小セグメント332が挿入された後、環状のセグメント押さえ316を内側捻り部311および外側捻り部312の上方から降下させて、大セグメント331の頭部331cに当接する。これにより、捻り工程において大セグメント331と小セグメント332とがセグメント挿入穴321、322、323、324から浮き上がることを防止することができる。
After the
内側捻り部311および外側捻り部312のそれぞれは、コントローラ315によって制御される回転駆動機構313、314によって回転駆動される。本実施形態では、捻り治具300の上方から見て、内側捻り部311は反時計回りに、外側捻り部312は時計回りにそれぞれ所定量回転駆動されるが、第2の捻り工程を実施する前の状態で各セグメント33の各直線部33a、33bは既に周方向に1スロットピッチ分ずれて配置されているため、この1スロットピッチ分のずれを考慮して外側捻り部312と内側捻り部311の回転駆動量が設定されている。
Each of the inner
なお、セグメントセットS4に含まれる2つのセグメント33に対しても同じ要領で第2の捻り工程が実施されるが、セグメントセットS2、S3については各セグメントセットに含まれる1本のセグメント33に対して同じ要領で第2の捻り工程が実施される。例えば、図11および図12において大セグメント331を除いて小セグメント332のみを対象に第2の捻り工程を実施すればよい。
The second twisting process is performed in the same manner for the two
また、上述した第1の捻り工程が請求項1における「予備工程」に、第2の捻り工程が請求項1における「捻り工程」に相当する。
The first twisting process described above corresponds to the “preliminary process” in
(挿入工程)
次に、第2の捻り工程によって捻り整形が行われた後の各セグメント33をステータコア1の各スロット35に軸方向に沿った一方の端面側から挿入する。このとき、セグメントセットS1、S4については、図4に示すように、小セグメント332を大セグメント331が囲むように揃えた状態で挿入が行われる。
(Insertion process)
Next, each
(折り曲げ工程)
各セグメント33を挿入後、頭部33cと反対側であってステータコア1の端面から突出する直線部33a、33bがステータコイル3の巻線仕様にしたがって周方向に折り曲げられる。
(Bending process)
After inserting each
(接合工程)
折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する各セグメント33の直線部33a、33bの端部同士を、溶接、超音波溶着、アーク溶接、ろう付け等の手段によって電気的導通を得るように接合され、図1に断面を示すようなステータコイル3が得られる。
(Joining process)
The ends of the
図13は、本実施形態の製造工程を用いて製造されたステータコイル3の部分的な斜視図であり、頭部側コイルエンド部31の詳細形状が示されている。なお、図13では、最外周側に配置されているセグメントセットS4について頭部側コイルエンド部31の詳細形状が示されている。本実施形態の製造方法で製造される各セグメント33は、頭部33cにおいて線材の延在方向がステータコア1の端面とほぼ平行になるため、その分だけ頭部側コイルエンド部31の高さ(回転軸7に沿った高さ)を低くすることができ、走行モータ100の軸方向の小型化に有利となる。
FIG. 13 is a partial perspective view of the
このように、本実施形態の走行モータ100に用いられているステータコイル3では、第2の捻り工程に用いられるU字状のセグメント3は、その前に行われる第1の捻り工程において2つの直線部33a、33bの径方向位置および周方向位置がずらされているため、周方向に沿って投影されたこれら2つの直線部33a、33bの位置を径方向に沿って接近させた場合であっても、頭部33cにおいて極端に小さな半径でセグメント33を曲げる必要がなく、このようなセグメント33を用いて形成されるステータコイル3の頭部側コイルエンド部31の径方向の広がりを防止することができる。
As described above, in the
特に、U字状のセグメント33は、折り曲げ整形工程において直線状の線材をU字状に折り曲げ整形し、次の第1の捻り工程は、折り曲げ整形工程によって製造されたセグメント33のそれぞれ毎に行われているため、折り曲げ整形工程に合わせて第1の捻り工程を実施することができ、工程を追加することによる遅延時間を最小限に抑えることができる。
In particular, the
また、第1の捻り工程においてセグメント33(特に小セグメント332)の各直線部33a、33bを径方向に沿ってずらす量は、セグメント33の径方向に沿った幅にほぼ等しくなるように設定されているため、頭部側コイルエンド部31の径方向の広がりを最小限に抑えることができる。
Further, in the first twisting step, the amount by which the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、セグメントセットS1、S4を構成する大セグメント331と小セグメント332の両方を同じ方法で製造したが、大セグメント331については従来手法を用いるようにしてもよい。すなわち、小セグメント332については、特許文献1、2に開示された方法を用いるとコイルエンド部の径方向の広がりが大きくなるが、大セグメント331のみを考えた場合にはこのような不都合はない。したがって、本実施形態の手法を用いて製造した小セグメント332と従来手法を用いて製造した大セグメント331とを組み合わせた場合であっても頭部側コイルエンド部331の径方向の広がりを防止することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. In the embodiment described above, both the
図14は、本実施形態の手法で製造された小セグメント332と従来手法で製造された大セグメント331を組み合わせた頭部側コイルエンド部31の詳細形状を示す部分的な斜視図である。従来手法では、2つの直線部33a、33bが径方向に沿って配置された状態で図11および図12に示す捻り治具300に各セグメント33がセットされた後、これらの直線部33a、33bが互いに周方向反対側に捻られるが、この捻り整形後の直線部33a、33bの径方向側面はほぼ周方向に沿った向きを維持する傾向がある。したがって、図14に示すように、本実施形態の手法で製造した小セグメント331と従来手法で製造した大セグメント332を用いた場合には、頭部側コイルエンド部31に含まれる最内径側および最外径側の大セグメント331の直線部の側面が周方向に対して傾斜することを防止することができ、頭部側コイルエンド部31の内周側あるいは外周側に配置されたロータ2やハウジング4との間の干渉の可能性を低減する効果もある。
FIG. 14 is a partial perspective view showing the detailed shape of the head-side
また、上述した実施形態では、第2の捻り工程において各セグメント33の頭部33cに対して捻り整形を行う際に、セグメント押さえ316によって頭部の軸方向に沿った移動のみを拘束したが、これに加えて、径方向の移動を拘束するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, when performing twist shaping on the head 33c of each
図15は、セグメント押さえの形状を変更した捻り治具の変形例を示す図である。図15に示すセグメント押さえ316Aは、大セグメント331の内周側の側面と外周側の側面とを拘束しながら捻り整形を行う内周拘束部350と外周拘束部352とを有している。第2の捻り工程においてセグメントの各直線部を捻る量が多くなると、各直線部が挿入される2つのセグメント挿入穴の間を直線的に連結する向き(径方向内側)に頭部が移動しやすくなるが、上述したセグメント押さえ316Aを用いることにより、この移動を制限することができる。これにより、第2の捻り工程による捻り整形後の各セグメントを周方向に投影してみたときに、径方向に沿って頭部が移動してロータ2と干渉しやすくなることを防止することができる。
FIG. 15 is a view showing a modification of the twisting jig in which the shape of the segment presser is changed. A
また、上述した実施形態では、セグメント33の頭部33cが所定の半径を有する円弧形状を有する場合について説明したが、頭部33cに直線部を形成するようにしてもよい。図16は、セグメント33の変形例を示す図である。図16に示すように、頭部33cに直線部33hを形成すると、第1の捻り工程においてこの直線部33hのみをS字状に捻り整形することが可能になり、第1の捻り工程における各直線部33a、33bの変形を少なくすることができる。
In the above-described embodiment, the case where the head portion 33c of the
また、上述した実施形態では、第1の捻り工程が終了した段階で、図9に示す第1の方向Aに沿って、セグメント33の2つの直線部33a、33bが1スロットピッチ分ずれるようにしたが、このずれは1スロットピッチ分よりも大きくあるいは小さくしてもよい。但し、これら2つの直線部33a、33bの第1の方向Aに沿った間隔を大きく設定するとともに、これら2つの直線部33a、33bの間をほぼ直線状に結ぶように頭部33cの捻り整形を行うと、次の第2の捻り工程において捻り治具300に各セグメント33をセットする際に、隣接する各セグメント33の頭部33c同士が干渉して後工程を行うことができなくなるため、このような干渉を確実に防止するためには2つの直線部33a、33bの第1の方向Aに沿った間隔は1スロットピッチ以下に設定することが望ましい。
In the embodiment described above, the two
また、これら2つの直線部33a、33bの間隔を大きく設定した場合であっても、拘束治具を用いることにより、実際に第1の捻り工程によってS字状に整形される部分を1スロットピッチ以下に押さえることができる。例えば、図17に示すように、固定クランパ200の収納部202と移動部204を拘束治具として用いるとともに、可動クランパ210の収納部212と移動部214を拘束治具として用いることにより、2つの直線部33a、33bの第1の方向Aに沿った間隔とは無関係に頭部33cがS字状に変形する範囲を1スロットピッチ以内に設定することが可能になる。これにより、間隔が大きな2つの直線部33a、33bを有するセグメント33を形成することが可能になる。したがって、このようにして各直線部33a、33bの間隔を次第に広くしていって第2の捻り工程が終了した後の各直線部33a、33bの位置に合わせることもでき、この場合には、第2の捻り工程を省略することもできる。これにより、工程の簡略化が可能になる。
Even when the interval between the two
また、上述した実施形態では、走行モータ100に用いられるステータコイル3を製造する場合について説明したが、他の回転電機、例えば交流発電機に用いられるステータコイルを製造する場合にも本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態では、セグメント33の2つの直線部33a、33bを移動させることによりターン部としての頭部33cを変形させたが、頭部33cに対して径方向に沿った両側から変形後の形状を有する拘束治具で押圧する等の直接的な整形加工を予備工程において行うことにより頭部33cを変形させるようにしてもよい。ターン部に対して直接加圧整形してターン部を捻ることにより、2つの直線部の径方向に沿った相対的な位置を確実に移動させることができる。
In the above-described embodiment, the head portion 33c as the turn portion is deformed by moving the two
あるいは、2つの直線部33a、33bをそれぞれの延在方向に沿った軸を回転中心にして同じ方向に回転させる予備工程を行うことによっても、2つの直線部33a、33bの径方向に沿った相対的な位置を確実に移動させることができる。
Alternatively, by performing a preliminary process in which the two
図18、図19、図20は、各直線部33a、33bを別々に回転させる予備工程の説明図である。図18には予備工程を実施する前の回転治具の側面形状が、図19には図18に示す回転治具の平面形状が示されている。また、図20には、予備工程が終了した後のセグメント33の頭部33cの形状が示されている。
18, FIG. 19, and FIG. 20 are explanatory diagrams of a preliminary process of rotating the
図18および図19に示すように、2つの直線部33a、33bのそれぞれに対応して回転治具400、410が用いられる。一方の回転治具400は、一方の直線部33aの断面形状よりもわずかに大きい貫通穴を有しており、この貫通穴に直線部33aが挿入される。同様に、他方の回転治具410は、他方の直線部33bの断面形状よりもわずかに大きい貫通穴を有しており、この貫通穴に直線部33bが挿入される。このようにして2つの回転治具400、410の各貫通穴に直線部33a、33bを挿入した状態で、一方の回転治具400を直線部33aの延在方向に沿った中心軸を回転中心として回転させるとともに、他方の回転治具410を直線部33bの延在方向に沿った中心軸を回転中心として回転させる。これらの回転方向は、図19の矢印で示されており、互いに同じ向きとなっている。このように各直線部33a、33bを回転させると、図20に示すように、各直線部33a、33bを相対的に移動させたセグメント形状が結果的に得られる。
As shown in FIGS. 18 and 19, rotating
また、直線部33aの回転角θ1と直線部33bの回転角θ2は、異なる値に設定することができる。これにより、複数のスロット35が放射状に形成されている場合であって異なるスロット35に各直線部33a、33bが挿入される際に、各直線部33a、33bの向きを各スロット35の向きに個別に合わせることが容易となる。
Further, the rotation angle θ1 of the linear portion 33a and the rotation angle θ2 of the
1 ステータコア
2 ロータ
3 ステータコイル
4 ハウジング
7 回転軸
31 頭部側コイルエンド部
32 端部側コイルエンド部
33 セグメント
33a、33b 直線部
33c 頭部
100 走行モータ
200 固定クランパ
210 可動クランパ
202、212 収納部
204、214 移動部
206、216 調整部
331 大セグメント
332 小セグメント
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記捻り工程によって捻られた前記セグメントの各直線部を、固定子鉄心に形成されたスロットに挿入する挿入工程と、
前記スロットに挿入された前記セグメントの反ターン部側を周方向に折り曲げる折り曲げ工程と、
前記折り曲げ工程によって折り曲げられた隣接する前記セグメントの端部同士を接合する接合工程と、
を有する回転電機の固定子巻線の製造方法において、
前記捻り工程の前に、周方向に配置された前記セグメントの各直線部を互いに径方向反対側に相対的に移動させることにより、各直線部の径方向位置および周方向位置をずらす予備工程を備え、
前記予備工程において前記直線部を移動させる方向と、前記捻り工程において前記直線部を移動させる方向とを異ならせることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。 A twisting step of twisting a U-shaped segment having two straight portions whose positions along the radial direction are shifted by moving each of the straight portions relatively to the opposite side in the circumferential direction;
An insertion step of inserting each straight portion of the segment twisted by the twisting step into a slot formed in the stator core;
A bending step of bending the anti-turn portion side of the segment inserted into the slot in the circumferential direction;
A joining step of joining ends of adjacent segments folded by the folding step;
In the method of manufacturing a stator winding of a rotating electrical machine having
Before the twisting step, a preliminary step of shifting the radial position and the circumferential position of each linear portion by moving each linear portion of the segments arranged in the circumferential direction relative to each other in the radial direction relative to each other. Prepared,
A method of manufacturing a stator winding of a rotating electrical machine, wherein a direction in which the linear portion is moved in the preliminary step is different from a direction in which the linear portion is moved in the twisting step.
U字状の前記セグメントは、直線状の線材をU字状に折り曲げ整形する折り曲げ整形工程によって製造され、
前記予備工程は、前記折り曲げ整形工程によって製造された前記セグメントのそれぞれ毎に行われることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。 In claim 1,
The U-shaped segment is manufactured by a bending and shaping process in which a linear wire is bent and shaped into a U shape,
The method for manufacturing a stator winding of a rotating electrical machine, wherein the preliminary process is performed for each of the segments manufactured by the bending and shaping process.
前記予備工程において前記セグメントの各直線部を径方向に沿ってずらす量は、前記セグメントの径方向に沿った幅にほぼ等しいことを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。 In claim 1 or 2,
The method of manufacturing a stator winding of a rotating electrical machine, wherein an amount of shifting each linear portion of the segment along the radial direction in the preliminary step is substantially equal to a width along the radial direction of the segment.
前記予備工程において前記セグメントの各直線部を周方向に沿ってずらす量は、前記固定子鉄心の周方向に沿って形成された前記スロットの隣接ピッチ以下であることを特徴とする回転電機の固定子巻線の製造方法。 In any one of Claims 1-3,
The amount of shifting each linear portion of the segment along the circumferential direction in the preliminary step is equal to or less than the adjacent pitch of the slots formed along the circumferential direction of the stator core. Method of manufacturing the child winding.
前記挿入工程において前記固定子鉄心の各スロットに挿入される前記セグメントには小セグメントとこの小セグメントを囲む大セグメントが含まれており、
少なくとも前記小セグメントについては、前記予備工程を用いて製造された前記セグメントを用いることを特徴とする回転電機の固定子巻線。 A stator winding of a rotating electrical machine manufactured by the manufacturing method according to claim 1 ,
The segment inserted into each slot of the stator core in the insertion step includes a small segment and a large segment surrounding the small segment,
A stator winding for a rotating electric machine, wherein at least the small segment uses the segment manufactured by using the preliminary process.
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