JP4816335B2

JP4816335B2 - 導体チャック装置

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Publication number: JP4816335B2
Application number: JP2006231706A
Authority: JP
Inventors: 幸典沢田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: JP2008061291A

Description

本発明は、多層のリング状に配置した複数の導体をチャック保持する導体チャック装置に関する。

従来から、複数のＵ字状導体を多層のリング状に配置し、各Ｕ字状導体のＵ字部を周方向に捻ることによりコイル成形を行うコイル成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このコイル成形装置には、同心状に配置された２組の内側リングと外側リングが備わっており、内周側に配置された内側リングと外側リングを用いて２本のＵ字状導体のＵ字部を捻るとともに、外周側に配置された内側リングと外側リングを用いて１本のＵ字状導体のＵ字部を捻るようになっている。
特開２００５−２１１９５１号公報（第７−１１頁、図１−１０）

ところで、特許文献１に開示された従来方式を用いることにより、多数のＵ字状導体を規則正しく成形することができるが、コイルの仕様によっては一部のＵ字状導体のＵ字部の捻り角度を若干（例えば１スロット分）ずらす必要がある。このようなＵ字状導体は、それ以外のＵ字状導体とは別にして、上述した２組の内側リングと外側リングに挿入する必要がある。したがって、この挿入を行うためにＵ字状導体をチャック保持するチャック装置では、内周側に配置された内側リングと外側リングに挿入するＵ字状導体と、外周側に配置された内側リングと外側リングに挿入するＵ字状導体との間に所定の隙間をあけた状態を維持する必要がある。ところが、従来のチャック装置は、例えば特許文献１の図８および図９に示すような形状のチャック爪部（ガイド矢）を用いているため、径方向に沿ったＵ字状導体間の隙間を維持することができないという問題があった。

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、多層の複数導体をリング状に、しかも層間に隙間を設けて保持することができる導体チャック装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の導体チャック装置は、放射状に形成された案内部を有してベースとなるチャック本体部と、案内部に沿って放射状に移動可能な複数のチャック爪部と、複数のチャック爪部を放射状に移動させる駆動部とを備え、複数のチャック爪部を内径側に移動させた状態でこれら複数のチャック爪部間に複数の導体を保持する。また、チャック爪部の先端を、途中に外側に凸となる段付き部を有するテーパ形状としている。先細りとなるテーパ形状の複数のチャック爪部を用いて導体を挟んで保持する際に、その途中の段差部を挟んで径方向に複数の導体を分離することができる。したがって、多層の複数導体をリング状に、しかも層間に隙間を設けて保持することが可能になる。

また、上述したチャック爪部の先端は、周方向に沿った幅が先端になるほど細くなるテーパ形状を有し、一方の周方向側面は１つの平面で構成され、他方の周方向側面は、段付き部を除いて全体として１直線上に配置され、それぞれが平面で構成された複数の分割側面を有している。これにより、段付き部を挟んで径方向両側に形成された２つの分割側面のそれぞれで導体の周方向側面を押圧して保持することができる。

また、上述した段付き部は、外径側に配置された一の分割側面に対して段差がなく連続し、かつ、傾斜が異なる凸側面を有し、この凸側面と内径側に配置された他の分割側面との間に段差が形成されていることが望ましい。これにより、チャック爪部を放射状に内径側に移動させた際に、凸側面の内径側に形成された段差によってそれより内径側に配置された導体の外径側への移動を拘束することができるため、段差部を挟んで導体の配置を分離し、これらの間に確実に隙間を確保することができる。

また、上述した一のチャック爪部の複数の分割側面は、複数の導体を保持する際に、周方向に隣接する他のチャック爪部の対向する周方向側面と平行となるように形成されていることが望ましい。これにより、周方向に隣接する２本チャック爪部の分割側面を用いて導体を周方向に挟み込んで保持することが可能になる。

以下、本発明を適用した一実施形態の導体チャック装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、車両エアコンのコンプレッサー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。

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の内径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。

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車両エアコンのコンプレッサー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、モータ構造としては、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。

ステータコイル３は、図２に示す所定形状（Ｕ字状）の電気導体としてのセグメント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。

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、内周側に配置されたセグメントセットＳ１と外周側に配置されたセグメントセットＳ２のそれぞれが図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いる（図３）。

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Ｓ２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Ｕ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、周方向に捻られた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。

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。

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３３
１ｄ、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。

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。

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。

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３５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３５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３５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。

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８個の導体収容位置Ｐ１〜Ｐ８が設定され、各導体収容位置Ｐ１〜Ｐ８にはそれぞれ１本のスロット導体部が収容されている。各スロット３５は、上述した２つのセグメントセットＳ１、Ｓ２を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〜Ｐ８はセグメントセットＳ２を収容している。

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はセグメントセットＳ１に関して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３３１ｂ’、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Ｓ２は上記と同様の配置を有している。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。

ところで、上述した２つのセグメントセットＳ１、Ｓ２に含まれる頭部３３１ｃ、３３２ｃは、所定形状の捻り装置を用いて同時に成形される。図５は、捻り装置の平面図である。図６は、捻り装置にセグメントセットＳ１の一部をセットする状態を示す図であり、一組のセグメントセットＳ１に対応する部分のみが示されている。

図５に示すように、捻り装置２００は、同心状に配置された円筒形状の４つの捻り治具２１０、２２０、２３０、２４０を備えている。内周側に配置された２つの捻り治具２１０、２２０は、内周側のセグメントセットＳ１に対応している。セグメントセットＳ１に含まれる大セグメント３３１と小セグメント３３２の一方のスロット導体部３３１ａ、３３２ａは、捻り治具２１０に形成された挿入部２１２に挿入される。また、セグメントセットＳ１に含まれる大セグメント３３１と小セグメント３３２の他方のスロット導体部３３１ｂ、３３２ｂは、捻り治具２２０に形成された挿入部２２２に挿入される。同様に、外周側のセグメントセットＳ２の各スロット導体部が捻り治具２３０、２４０の各挿入部２３２、２４２に挿入される。このようにしてセグメント３３（大セグメント３３１、小セグメント３３２）が挿入された状態で各捻り治具２１０、２２０、２３０、２４０を回転させることにより、大セグメント３３１の頭部３３１ｃと小セグメント３３２の頭部３３２ｃの成形が行われる。

ところで、ほとんどのセグメント３３（大セグメント３３１、小セグメント３３２）の頭部３３１ｃ、３３２ｃは、規則正しく周方向に同じ角度で成形されるが、一部のセグメント３３については周方向の角度が若干変更されている。例えば、電気角で３０度異なる２本の相巻線を直列接続する場合などには、１スロット分頭部３３１ｃ、３３２ｃの周方向の角度が変更された変則のセグメント３３が用いられる。巻線仕様によるが、このような変則のセグメント３３が所定本数用いられる。

このような変則のセグメント３３を図５および図６に示した捻り治具２１０、２２０、２３０、２４０に挿入して頭部３３１ｃ、３３２ｃを所定形状に成形する場合には、他の規則的なセグメント３３とは別に捻り治具２１０等に挿入する必要がある。変則的なセグメント３３の頭部３３１ｃ、３３２ｃを例えば１スロット分前工程で周方向に捻って成形しておく必要があるからである。このようにして変則的なセグメント３３を別に捻り治具２１０、２２０、２３０、２４０に挿入する場合には、セグメントセットＳ１とＳ２の間に、捻り治具２２０の挿入部２２２と捻り治具２３０の挿入部２３２との間に存在するこれらの捻り治具２２０、２３０の径方向肉厚部分に相当する隙間を空けた状態でセグメントセットＳ１、Ｓ２を保持する必要がある。

次に、セグメントセットＳ１、Ｓ２の間に所定の隙間を確保した状態でセグメント３３を保持する導体チャック装置について説明する。図７は、導体チャック装置の主要部の縦断面図である。また、図８は導体チェック装置の部分的な形状を示す平面図である。本実施形態の導体チャック装置４００は、位置が固定されてベースとなるチャック本体部４１０と、チャック本体部４１０に形成された放射状の案内部としての案内溝に収容されて径方向に移動可能な複数本のチャック爪部４２０と、チャック爪部４２０を径方向に移動させるカム４３０と、カム４３０を回転駆動する駆動部４４０とを備えている。この駆動部４４０とカム４３０の両方が特許請求の範囲における駆動部に対応する。

チャック爪部４２０のそれぞれにはカム４３０側に突出するピン４２１が取り付けられている。カム４３０は、複数のチャック爪部４２０のそれぞれに取り付けられたピン４２１が１対１に対応するカム溝４３１を有している。これらのカム溝４３１は、チャック爪部４２０のピン４２１を収納可能な幅を有し、チャック本体部４１０に形成された放射状の案内溝に対して所定の角度（例えば４５°）をなす向きを有している。カム４３０を回転させることによりカム溝４３１内をピン４２１が移動する。ピン４２１が取り付けられたチャック爪部４２０は、チャック本体部４１０の案内溝に沿って移動可能であり、カム４３０の回転に合わせてチャック爪部４２０が案内溝に沿って径方向内側あるいは外側に移動する。

図９は、チャック爪部４２０の詳細な先端形状を示す図である。また、図１０はチャック爪部４２０によってセグメントセットＳ１、Ｓ２を保持する動作の概略を示す図である。図１１は、セグメントセットＳ１、Ｓ２の詳細な保持状態を示す図である。

図９に示すように、チャック爪部４２０は、先端が周方向に沿った幅が先細りとなるテーパ形状を有し、一方の側面の途中に他方の側面と平行となる平行部を有している。具体的には、一方の側面４２０Ｇに対し、他方の側面が分割側面４２０Ａ、４２０Ｃ、４２０Ｄ、４２０Ｆによって構成されている。側面４２０Ｇおよび各分割側面４２０Ａ、４２０Ｃ、４２０Ｄ、４２０Ｆは、それぞれが平面で構成されている。２つの分割側面４２０Ａ、４２０Ｄは、間に平行部を形成する分割側面４２０Ｃを挟んで一直線上に配置されている。また、これら１直線上に配置された２つの分割側面４２０Ａ、４２０Ｄは、セグメントセットＳ１、Ｓ２を保持する際に、隣接する他のチャック爪部４２０の側面４２０Ｇと平行になる向きに形成されている。さらに、分割側面４２０Ｃと分割側面４２０Ｄは連続しており、分割側面４２０Ｃと分割側面４２０Ａの間には段差部４２０Ｂが存在する。分割側面４２０Ｄと分割側面４２０Ｆの間にも段差部４２０Ｅが存在する。分割側面４２０Ｃと段差部４２０Ｂによって区画される部分が、外側に凸となる段付き部を形成している。また、分割側面４２０Ｃが特許請求の範囲における凸側面に対応する。

このような形状を有するチャック爪部４２０は、セグメントセットＳ１、Ｓ２を保持する前は径方向外側（図１０において右側）に待避した状態にある。この状態でカム４３０を回転駆動し、カム４３０に形成されたカム溝３４１を反時計回り方向に回転させることにより、チャック爪部４２０の先端を径方向内側（図１０において左側、正確には、チャック爪部４２０の長手方向に沿った向きに図示しない案内溝が形成されており、この案内溝に沿って左側方向）に移動させ、セグメントセットＳ１、Ｓ２を構成する合計８本のスロット導体部（導体）を保持する。このとき、一方のセグメントセットＳ１を構成する４本のスロット導体部が、一のチャック爪部４２０の分割側面４２０Ａと、隣接する他のチャック爪部４２０の側面４２０Ｇによって周方向に挟み込まれて保持される。また、他方のセグメントセットＳ２を構成する４本のスロット導体部が、一のチャック爪部４２０の分割側面４２０Ｄと、隣接する他のチャック爪部４２０の側面４２０Ｇによって周方向に挟み込まれて保持される。なお、２つの側面４２０Ａ、４２０Ｄ間には分割側面４２０Ｃと段差部４２０Ｂが存在するため、セグメントセットＳ１の径方向外側端部（右側端部）の位置が段差部４２０Ｂで規制されるとともに、セグメントセットＳ２の径方向内側端部（左側端部）の位置が側面４２０Ｃの右側端部で規制され、セグメントセットＳ１、Ｓ２の間には側面４２０Ｃに対応する距離が確保される。

なお、２本のチャック爪部４２０によって保持されるセグメントセットＳ１に含まれる４本のスロット導体部は、１つのセグメントセットＳ１に含まれる場合の他、２つのセグメントセットＳ１に含まれる場合が考えられる。例えば、１スロット分前工程で周方向に捻って成形した変則的なセグメントセットＳ１を、それ以外の規則的なセグメントセットＳ１と組み合わせるために保持する場合には、２本のチャック爪部４２０によって保持されるセグメントセットＳ１に対応する４本のスロット導体部は、内径側の２本と外径側の２本のそれぞれが別々のセグメントセットＳ２に属することになる。セグメントセットＳ２についても同様である。すなわち、２つのセグメントセットＳ１、Ｓ２を周方向に沿って投影したときに、２つのセグメントセットＳ１、Ｓ２の間に径方向に沿った隙間を確保できるものであれば、各セグメントセット内のスロット導体部の配置は保持の際に周方向にずれていてもよい。

このように、本実施形態の導体チャック装置４００では、先細りとなるテーパ形状の複数のチャック爪部４２０を用いて導体を挟んで保持する際に、その途中の段差部を挟んで径方向に複数の導体を分離することができる。したがって、多層の複数導体をリング状に、しかも層間に隙間を設けて保持することが可能になる。

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、２つのセグメントセットＳ１、Ｓ２の間に隙間を設けるようにしたが、３組以上のセグメントセットの間に隙間を設ける場合にも本発明を適用することができる。また、チャック爪部４２０の側面４２０Ｇと分割側面４２０Ｃを平行に形成したが、必ずしも平行である必要はない。また、側面４２０Ｃには、スロット導体部が接しないため、必ずしも平面である必要はなく、曲面としてもよい。

また、上述した実施形態では、各セグメントセットを２本のＵ字状のセグメントで構成した場合について説明したが、各セグメントセットを１本のＵ字状のセグメントで構成したり、１本以上の直線状のセグメントで構成するようにしてもよい。また、上述した実施形態では、チャック爪部４２０の一方の側面４２０Ｇを１つの平面としたが、他方の側面に形成された分割側面４２０Ｃと段差部４２０Ｂからなる凸形状を側面４２０Ｇ側にも設けるようにしてもよい。

車両エアコンのコンプレッサー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。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。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。大セグメントと小セグメントとからなるセグメントセットをスロットに挿入する状態を示す図である。捻り装置の平面図である。捻り装置にセグメントセットの一部をセットする状態を示す図である。導体チャック装置の主要部の縦断面図である。導体チェック装置の部分的な形状を示す平面図である。チャック爪部の詳細な先端形状を示す図である。チャック爪部によってセグメントセットを保持する動作の概略を示す図である。セグメントセットの詳細な保持状態を示す図である。

符号の説明

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
３３セグメント
１００モータ
３３１大セグメント
３３２小セグメント
４００導体チャック装置
４１０チャック本体部
４２０チャック爪部
４２０Ａ、４２０Ｃ、４２０Ｄ、４２０Ｆ分割側面
４２０Ｂ、４２０Ｅ段差部
４２０Ｇ側面
４２１ピン
４３０カム
４３１カム溝
４４０駆動部

Claims

放射状に形成された案内部を有してベースとなるチャック本体部と、前記案内部に沿って放射状に移動可能な複数のチャック爪部と、前記複数のチャック爪部を放射状に移動させる駆動部とを備え、前記複数のチャック爪部を内径側に移動させた状態でこれら複数のチャック爪部間に複数の導体を保持する導体チャック装置において、
前記チャック爪部の先端は、途中に外側に凸となる段付き部を有し、周方向に沿った幅が先端になるほど細くなるテーパ形状を有し、
一方の周方向側面は、１つの平面で構成され、
他方の周方向側面は、前記段付き部を除いて全体として１直線上に配置され、それぞれが平面で構成された複数の分割側面を有することを特徴とする導体チャック装置。
請求項１において、
前記段付き部は、外径側に配置された一の前記分割側面に対して段差がなく連続し、かつ、傾斜が異なる凸側面を有し、この凸側面と内径側に配置された他の前記分割側面との間に段差が形成されていることを特徴とする導体チャック装置。
請求項１において、
一の前記チャック爪部の前記複数の分割側面は、前記複数の導体を保持する際に、周方向に隣接する他の前記チャック爪部の対向する前記周方向側面と平行となるように形成されていることを特徴とする導体チャック装置。