JP4973544B2 - ステータ用波巻コイルの製造方法 - Google Patents
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Description
一方、角部ごとに順次折曲加工を行う場合には、絶縁被膜を損傷させるおそれは少ないが、生産性に優れない。
上記波巻コイルを形成するためのコイル素材において、上記軸方向一端側に位置させるコイルエンド導体部を形成するための部位である一端側形成部位を、当該コイル素材の一端側及び他端側から一端側用クランパーによって挟持すると共に、上記軸方向他端側に位置させるコイルエンド導体部を形成するための部位である他端側形成部位を、当該コイル素材の一端側及び他端側から他端側用クランパーによって挟持し、かつ、上記一端側形成部位と上記他端側形成部位との間の部位である中間形成部位が上記スロット導体部に対応する長さになるよう、上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとの間隔を設定し、
上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとの平行状態を維持して、当該一端側用クランパーと当該他端側用クランパーとを相対的に円弧状の軌跡に沿って接近させて互いに嵌合させることにより、上記中間形成部位に上記スロット導体部を形成することを特徴とするステータ用波巻コイルの製造方法にある(請求項1)。
具体的には、まず、コイル素材における一端側形成部位を一端側用クランパーによって挟持すると共に、コイル素材における他端側形成部位を他端側用クランパーによって挟持する。このとき、コイル素材に対して、一端側用クランパーの先端側における挟持面と、他端側用クランパーの先端側における挟持面とが平行に配置され、一端側用クランパー及び他端側用クランパーは、それらの先端側における挟持面が平行な状態で、それぞれコイル素材を挟持する。
そして、形成するスロット導体部及びコイルエンド導体部の数に合わせて、コイル素材に対して上記一端側用クランパー及び他端側用クランパーの相対移動を行うことにより、波巻形状を有する波巻コイルを形成することができる。
また、一端側用クランパーと他端側用クランパーとを相対的に円弧状の軌跡に沿って接近させることにより、上記中間形成部位に生じる塑性変形を最小限にすることができる。そのため、コイル素材の表面に絶縁被膜が形成されている場合には、この絶縁被膜が損傷することを効果的に抑制することができる。
さらに、一端側用クランパーと他端側用クランパーとの相対移動を利用することにより、波巻コイルを短時間で成形することができ、その生産性を向上させることができる。
本発明において、上記軸方向一端側と上記軸方向他端側とに形成する上記コイルエンド導体部の数に応じて、上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとを交互に隣接して配置すると共に、該一端側用クランパー及び該他端側用クランパーによって、上記コイル素材における上記中間形成部位が上記スロット導体部に対応する長さになる状態で、それぞれ上記コイル素材における上記一端側形成部位及び上記他端側形成部位を挟持し、すべての上記一端側用クランパーとすべての上記他端側用クランパーとの平行状態を維持して、互いに隣接する上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとを相対的に円弧状の軌跡に沿って接近させて、すべての上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとを同時に嵌合させることにより、上記波巻形状を有するステータ用波巻コイルを成形することが好ましい(請求項2)。
この場合には、交互に配置した複数の一端側用クランパーと他端側用クランパーとを、同時に嵌合させることにより、安定した波巻形状を有するステータ用波巻コイルを、極めて短時間で成形することができる。
この場合には、いずれかの一端側用クランパーと他端側用クランパーとから、順次スロット導体部を形成していくことができ、安定した波巻形状を有するステータ用波巻コイルを、短時間で成形することができる。
この場合には、一端側用クランパーを構成する一端側用メインクランパー及び一端側用サブクランパーと、他端側用クランパーを構成する他端側用メインクランパー及び他端側用サブクランパーとを用いることによって、安定した波巻形状を有するステータ用波巻コイルを一層容易に成形することができる。
この場合には、上記各リンク部材を用いることによって、一端側用サブクランパーと他端側用メインクランパーとを直接又は間接的に連結することにより、一端側用クランパーと他端側用クランパーとの円弧状の軌跡に沿った相対移動を安定して行うことができる。
この場合には、直線形状のコイル素材における各一端側形成部位及び各他端側形成部位を挟持した一端側用クランパー及び他端側用クランパーを、同時に相対移動させることにより、安定した波巻形状の波巻コイルを1回の動作で成形することができる。
なお、上記円形状のコイル素材は、完全なリング形状にする必要はなく、両端部に所定の隙間を形成した円弧形状(略円形状)とすることができる。
(実施例1)
本例のステータ用波巻コイル1の製造方法は、図5、図6に示すごとく、ステータコア2のスロット21内に配置する複数のスロット導体部11同士を、ステータコア2の軸方向一端側D1の外方と軸方向他端側D2の外方とにおいて周方向Cに配置するコイルエンド導体部12によって交互に繋いだ波巻形状を有すると共に、ステータコア2の周方向Cを一巡して配置されるステータ用波巻コイル1を製造するものである。
本例のステータ用波巻コイル1は、図5、図6に示すごとく、ハイブリッドカー、電気自動車等に使用する三相交流のモータ、ジェネレータ、モータジェネレータ等のステータ3に用いるものである。また、本例の波巻コイル1は、内周側にロータを回転可能に配置してなるインナーロータタイプのステータ3に用いる。
また、波巻コイル1は、ステータ3におけるU相、V相及びW相の3相のコイルを構成するものである。また、各相のコイルは、波巻コイル1を複数用いて、ステータコア2の周方向Cを一巡するターンを複数形成してなる。また、各スロット21には、複数の波巻コイル1のスロット導体部11が径方向Rに重なって配置される。
本例の一端側用クランパー4Aは、コイル素材10における中間形成部位102及び一端側形成部位101Aに対面すると共に、スロット導体部11とコイルエンド導体部12との間の角部13を成形するための一端側用メインクランパー41Aと、一端側形成部位101Aに対面して一端側用メインクランパー41Aと共に一端側形成部位101Aを挟持するための一端側用サブクランパー42Aとからなる。
また、他端側用メインクランパー41Bは、長尺方向Lの一方側に隣接する一端側用サブクランパー42Aと直接又は間接的にリンク部材43で連結してある。他端側形成部位101Bを挟持する他端側用クランパー4Bは、リンク部材43による回転半径に倣って、一端側形成部位101Aを挟持する一端側用クランパー4Aに対して相対的に円弧状の軌跡に沿って接近して互いに嵌合するよう構成してある。
また、例えば、リンク部材43は、一端側用クランパー4Aと他端側用クランパー4Bとを相対的にスライドさせる挟持方向スライド機構52に対して回動可能に連結し、一端側用クランパー4Aと他端側用クランパー4Bとの位置関係を、挟持方向Vへフローティングさせることができる。
まず、図1、図2に示すごとく、すべての一端側用メインクランパー41Aの先端側挟持面411と一端側用サブクランパー42Aの先端側挟持面421との隙間、及びすべての他端側用メインクランパー41Bの先端側挟持面411と他端側用サブクランパー42Bの先端側挟持面421との隙間に、絶縁被膜を有する直線形状のコイル素材10を配置する。このとき、各クランパーはコイル素材10を挟持するときの原位置401にあり、コイル素材10における各一端側形成部位101Aが各一端側用クランパー4Aによって挟持され、また、コイル素材10における各他端側形成部位101Bが各他端側用クランパー4Bによって挟持される。また、このとき、コイル素材10に対して、一端側用メインクランパー41A及び一端側用サブクランパー42Aにおける各先端側挟持面411、421と、他端側用メインクランパー41B及び他端側用サブクランパー42Bにおける各先端側挟持面411、421とは、いずれも平行に配置され、この状態で直線形状のコイル素材10が一端側及び他端側から挟持される。
そして、一端側用メインクランパー41Aの先端側挟持面411と一端側用サブクランパー42Aの先端側挟持面421との間には、一端側形成部位101Aから軸方向一端側D1のコイルエンド導体部12が形成され、他端側用メインクランパー41Bの先端側挟持面411と他端側用サブクランパー42Bの先端側挟持面421との間には、他端側形成部位101Bから軸方向他端側D2のコイルエンド導体部12が形成される。また、一端側用メインクランパー41Aの中間挟持面412と、他端側用メインクランパー41Bの中間挟持面412との間に、中間形成部位102からスロット導体部11が形成される。
さらに、各一端側用クランパー4Aと各他端側用クランパー4Bとの相対移動を利用して、すべてのスロット導体部11及びコイルエンド導体部12を同時に形成することができ、波巻コイル1の生産性を格段に向上させることができる。
本例は、図9〜図16に示すごとく、絶縁被膜を有する円形状のコイル素材10を用いて、軸方向Dにおける波巻形状を有すると共に周方向Cにコイルエンド導体部12が並ぶ波巻コイル1を製造する方法について示す例である。
図9、図10に示すごとく、本例のコイル成形治具4は、複数の一端側用クランパー4Aと他端側用クランパー4Bとを、仮想円周上に交互に繰り返し配置してなる。コイル成形治具4は、すべての一端側用クランパー4Aとすべての他端側用クランパー4Bとを互いに反対方向へ移動させる第1駆動手段601によって移動させることができる。
また、軸方向Dにおける波巻形状を有すると共に周方向Cにコイルエンド導体部12が並ぶ波巻コイル1を成形したときには、各一端側用メインクランパー41Aと、各他端側用メインクランパー41Bとが互いに嵌合して、円形状を形成するよう構成してある。
なお、各クランパー41A、42A、41B、42Bにおけるコイル素材10の挟持面には、コイル素材10を保持するための保持溝45を、成形前のコイル素材10の周方向と、成形後の波巻コイル1の周方向とに沿って形成することができる。この保持溝45は、成形前のコイル素材10の曲率半径と、成形後の波巻コイル1の曲率半径とのいずれにも適合する溝形状で形成することができる。
具体的には、一方の治具構成部6Aは、ベース60に対して軸方向D(挟持方向V)へスライド可能なスライダー66と、スライダー66に配設したブラケット65Aと、ブラケット65Aに対してスライド可能であると共に一端側用クランパー4A及び他端側用クランパー4Bの全体の中心に設けた一方側スライド軸部61Aと、ブラケット65Aと一端側用メインクランパー41Aとの間に回転支点によって掛け渡した互いに平行な2つの平行リンク63Aと、平行リンク63Aの一方と一方側スライド軸部61Aとの間に回転支点によって掛け渡した操作リンク64Aとを用いて構成する。
また、一方側スライド軸部61Aと他方側スライド軸部61Bとの相対的な位置関係は、第2駆動手段602によって、第1駆動手段601の駆動時、駆動後等の適宜タイミングにおいて、スライダー66を介してブラケット65Aを軸方向Dへスライドさせることによって調整することができる。なお、第1駆動手段601による一方側スライド軸部61A及び他方側スライド軸部61Bのスライド量、及び第2駆動手段602によるスライダー66のスライド量は、コンピュータによる位置制御を行って調整することができる。
また、図16に示すごとく、第1駆動手段601の駆動を行う際には、第2駆動手段602によって、すべての一端側用クランパー4Aとすべての他端側用クランパー4Bとの間の軸方向Dの距離を任意に調整することができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例は、図17に示すごとく、上記直線形状のコイル素材10から波巻形状を有する波巻コイル1を成形するに当たり、いずれかの一端側用クランパー4A及び他端側用クランパー4Bから、順次コイル素材10を挟持して成形を行う製造方法を示す例である。
本例の一端側用クランパー4A及び他端側用クランパー4Bの構造は、上記実施例1と同様である。ただし、本例においては、実施例1のリンク部材43を用いておらず、本例のコイル成形治具4は、互いに隣接する一端側用クランパー4Aと他端側用クランパー4Bとをセットにして、順次コイル素材10の挟持を行い、スロット導体部11の成形を行うよう構成してある。
本例のコイル成形治具4は、互いに隣接する一端側用クランパー4Aと他端側用クランパー4Bとをセットにし、これらを位置制御を行って送り出すことができる駆動手段603を用いる。
なお、端部形成用クランパー4Cは、一端側用クランパー4Aと同様の向きにメインクランパー41Cとサブクランパー42Cとを配置して構成してある。
次いで、上記端部形成用クランパー4C、他端側用クランパー4B及び一端側用クランパー4Aを固定し、駆動手段603によって、固定した一端側用クランパー4Aに対して、他端側用クランパー4Bを円弧状の軌跡に沿って接近させて嵌合させると同時に、その他端側用クランパー4Bに対して、次の一端側用クランパー4Aを長尺方向Lに沿って接近させて嵌合させることができる。
本例においては、いずれかの一端側用クランパー4Aと他端側用クランパー4Bとから、順次スロット導体部11を形成していくことができ、安定した波巻形状を有するステータ用波巻コイル1を、短時間で成形することができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
10 コイル素材
101A 一端側形成部位
101B 他端側形成部位
102 中間形成部位
11 スロット導体部
12 コイルエンド導体部
13 角部
2 ステータコア
3 ステータ
4 コイル成形治具
4A 一端側用クランパー
41A 一端側用メインクランパー
42A 一端側用サブクランパー
4B 他端側用クランパー
41B 他端側用メインクランパー
42B 他端側用サブクランパー
43 リンク部材
D 軸方向
D1 軸方向一端側
D2 軸方向他端側
C 周方向
R 径方向
L 長尺方向
V 挟持方向
Claims (7)
- ステータコアのスロット内に配置する複数のスロット導体部同士を、上記ステータコアの軸方向一端側の外方と軸方向他端側の外方とにおいて周方向に配置するコイルエンド導体部によって交互に繋いだ波巻形状を有すると共に、上記ステータコアの周方向を一巡して配置されるステータ用波巻コイルを製造する方法において、
上記波巻コイルを形成するためのコイル素材において、上記軸方向一端側に位置させるコイルエンド導体部を形成するための部位である一端側形成部位を、当該コイル素材の一端側及び他端側から一端側用クランパーによって挟持すると共に、上記軸方向他端側に位置させるコイルエンド導体部を形成するための部位である他端側形成部位を、当該コイル素材の一端側及び他端側から他端側用クランパーによって挟持し、かつ、上記一端側形成部位と上記他端側形成部位との間の部位である中間形成部位が上記スロット導体部に対応する長さになるよう、上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとの間隔を設定し、
上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとの平行状態を維持して、当該一端側用クランパーと当該他端側用クランパーとを相対的に円弧状の軌跡に沿って接近させて互いに嵌合させることにより、上記中間形成部位に上記スロット導体部を形成することを特徴とするステータ用波巻コイルの製造方法。 - 請求項1において、上記軸方向一端側と上記軸方向他端側とに形成する上記コイルエンド導体部の数に応じて、上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとを交互に隣接して配置すると共に、該一端側用クランパー及び該他端側用クランパーによって、上記コイル素材における上記中間形成部位が上記スロット導体部に対応する長さになる状態で、それぞれ上記コイル素材における上記一端側形成部位及び上記他端側形成部位を挟持し、
すべての上記一端側用クランパーとすべての上記他端側用クランパーとの平行状態を維持して、互いに隣接する上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとを相対的に円弧状の軌跡に沿って接近させて、すべての上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとを同時に嵌合させることにより、上記波巻形状を有するステータ用波巻コイルを成形することを特徴とするステータ用波巻コイルの製造方法。 - 請求項1において、上記軸方向一端側と上記軸方向他端側とに形成する上記コイルエンド導体部の数に応じて、交互に配置する上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとを用い、
互いに隣接するいずれかの上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとによって、上記コイル素材における上記中間形成部位が上記スロット導体部に対応する長さになる状態で、上記コイル素材における上記一端側形成部位及び上記他端側形成部位をそれぞれ挟持し、
上記いずれかの上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとにおける平行状態を維持して、当該いずれかの上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとを相対的に円弧状の軌跡に沿って接近させて互いに嵌合させ、
かつ残りの上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとによっても、順次上記挟持及び上記嵌合を行うことにより、上記波巻形状を有するステータ用波巻コイルを成形することを特徴とするステータ用波巻コイルの製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項において、上記一端側用クランパーは、上記中間形成部位及び上記一端側形成部位に対面すると共に、上記スロット導体部と上記コイルエンド導体部との間の角部を成形するための一端側用メインクランパーと、上記一端側形成部位に対面して上記一端側用メインクランパーと共に上記一端側形成部位を挟持するための一端側用サブクランパーとからなり、
上記他端側用クランパーは、上記中間形成部位及び上記他端側形成部位に対面すると共に、上記一端側用メインクランパーと共に上記スロット導体部と上記コイルエンド導体部との間の角部を成形するための他端側用メインクランパーと、上記他端側形成部位に対面して上記他端側用メインクランパーと共に上記他端側形成部位を挟持するための他端側用サブクランパーとからなることを特徴とするステータ用波巻コイルの製造方法。 - 請求項4において、上記一端側用メインクランパーは、上記コイル素材の長尺方向の一方側に隣接する上記他端側用サブクランパーと直接又は間接的にリンク部材で連結してあり、該リンク部材によって、上記一端側形成部位を挟持する上記一端側用クランパーは、上記他端側形成部位を挟持する上記他端側用クランパーに対して相対的に円弧状の軌跡に沿って接近して互いに嵌合し、
上記他端側用メインクランパーは、上記長尺方向の一方側に隣接する上記一端側用サブクランパーと直接又は間接的にリンク部材で連結してあり、該リンク部材によって、上記他端側形成部位を挟持する上記他端側用クランパーは、上記一端側形成部位を挟持する上記一端側用クランパーに対して相対的に円弧状の軌跡に沿って接近して互いに嵌合することを特徴とするステータ用波巻コイルの製造方法。 - 請求項4又は5において、上記コイル素材は、直線形状を有しており、
仮想直線上に交互に繰り返し配列した上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとによって、上記コイル素材における上記中間形成部位が上記スロット導体部に対応する長さになる状態で、上記直線形状のコイル素材を一端側及び他端側から挟持し、
すべての上記一端側用クランパーの上記一端側用メインクランパーと、すべての上記他端側用クランパーの上記他端側用メインクランパーとを同時に、上記一端側及び他端側の挟持方向へ互いに接近させると共に上記コイル素材の長尺方向へ互いに接近させて互いに嵌合させることによって、上記波巻形状を有するステータ用波巻コイルを成形することを特徴とするステータ用波巻コイルの製造方法。 - 請求項4又は5において、上記コイル素材は、円形状を有しており、
仮想円周上に交互に繰り返し配置した上記一端側用クランパーと上記他端側用クランパーとによって、上記コイル素材における上記中間形成部位が上記スロット導体部に対応する長さになる状態で、上記円形状のコイル素材を一端側及び他端側から挟持し、
すべての上記一端側用クランパーの上記一端側用メインクランパーと、すべての上記他端側用クランパーの上記他端側用メインクランパーとを同時に、上記一端側及び他端側の挟持方向へ互いに接近させると共に上記コイル素材の径方向へ互いに接近させて互いに嵌合させることによって、上記波巻形状を有すると共に上記コイルエンド導体部が周方向に並ぶステータ用波巻コイルを成形することを特徴とするステータ用波巻コイルの製造方法。
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