JP5748569B2

JP5748569B2 - ステータ製造用治具及び製造方法

Info

Publication number: JP5748569B2
Application number: JP2011129840A
Authority: JP
Inventors: 吉田　尚; 尚吉田; 昭生裙坂
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: JP2012257422A

Description

本発明は、ステータを製造する際に用いられる治具、及びステータの製造方法に関する。特に、バスリングレスモータの渡り線を加熱接着することに適するものである。

電動機や発電機などの回転電機はステータとロータとで構成される。ステータは、外面に融着層を有する導線をコアに巻き回して構成される複数のコイルを環状に並べてステータホルダに圧入することにより製造される。また、ステータの端子は、端子を備えるバスリングをコイルの外側に取り付けることにより構成されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３１２１５１号公報

コストダウン等の観点からステータのバスリングを省略することが考えられる。この場合、ステータの端子を形成すべく、各コイルの導線をステータの外側に引き出して渡り線とし、この渡り線をステータの外周を沿わせて各相毎に１箇所にまとめた後、ヒュージング結合により各相の端子を形成することが考えられる。

このとき、渡り線は、ステータの外周に位置するため、導線が径方向外方に広がり易く、導線が密集しておらず、放熱性が高い。このため、導線を加熱して導線の外面に設けられた融着層を溶融させて導線同士を固定する製造工程において、渡り線を十分な温度（例えば、２００℃）まで加熱することが困難である。

また、渡り線同士が密集していなければ、仮に十分な温度で加熱することができても、渡り線同士が固着されない虞がある。渡り線同士が固着されていない場合、振動の影響により渡り線同士が擦り合い、導線の絶縁被膜が剥がれる虞がある。

本発明は、以上の点に鑑み、バスリングレスモータのステータの渡り線同士を適切に固着できるステータ製造治具及び製造方法を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、外面に融着層を有する導線をコアに巻き回して構成される複数のコイルを環状に並べて配置して構成される回転電機のステータの製造に用いられる治具であって、前記ステータは、各コイルから引き出された導線を前記ステータの外周に沿わせて渡り線とし、該渡り線を一端部で束ねて形成された端子と、前記渡り線を位相電流毎に隔てて収容する複数の収容溝とを備えるものであり、前記治具は、前記ステータの径方向内側に変位して前記収容溝に収容された前記渡り線を前記収容溝に押し付ける押付機構を備えることを特徴とする。

本発明のステータ製造用治具によれば、押付機構により渡り線を収容溝に押し付けるため、渡り線同士を確実に密集させることができる。そして、この状態で渡り線を加熱させることにより、渡り線同士を確実に固着させることができる。また、渡り線が収容溝内で密集するため、渡り線の放熱性が低下し、渡り線を効率よく加熱させることができる。

［２］本発明においては、ステータを載置する載置台を備え、押付機構は、載置台上に載置されたステータの外周に沿って周方向に間隔を存するように載置台に複数設けられ、押付機構は、押付機構が押し付ける渡り線の本数に応じて、押付機構の長さを異ならせることが好ましい。

同一の収容溝に収容される渡り線の本数は、一般的に端子に近づくに従って多くなる。また、例えば、三相モータのステータで、中点をステータの外周に配置する場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相に対応する収容溝で収容される渡り線の本数と比較して、中点の渡り線を収容する収容溝内の渡り線の本数が多くなる。そこで、上述したように、押付機構を渡り線の本数に応じて長さを異ならせれば、押付機構で渡り線をより適切に押し付けることができる。

［３］本発明においては、押付機構は、収容溝に対応して独立して設けられた複数の押付コマを備え、当該押付コマは、ステータの径方向に独立してスライド可能に夫々構成されることが好ましい。かかる構成によれば、各押付コマが独立してスライドできるため、押付コマの長さを高精度に設定しなくても、対応する収容溝内の渡り線を適切に押し付けることができる。

［４］本発明においては、押付機構を加熱する加熱部を設けることが好ましい。かかる構成によれば、押付機構が発熱するため、押付機構によって押し付けられて密集した状態となる渡り線が局所的に加熱されて、渡り線を効率よく固着できる。

［５］また、本発明のステータの製造方法としては、コアに導線を巻き付けてコイルを形成するコイル製造工程と、前記コイルを環状に配列してステータホルダに圧入するホルダ圧入工程と、前記ステータホルダの外周側で各コイルから前記導線を引き出して渡り線とし、ステータの外周に位相電流毎に設けられた収容溝に前記渡り線を収容する渡り線形成工程と、前記渡り線の端部で端子を形成する端子形成工程と、前記ステータの径方向内側に変位する押付機構で前記渡り線を前記収容溝に押し付ける押付工程と、前記押付機構に設けられた加熱部により前記渡り線を加熱して固着させる渡り線固着工程と、を備えることを特徴とする。

この方法の発明によれば、押付機構により渡り線を収容溝に押し付けるため、渡り線同士を確実に密集させることができる。そして、この状態で渡り線を加熱させることにより、渡り線同士を確実に固着させることができる。また、渡り線が収容溝内で密集するため、渡り線の放熱性が低下し、渡り線を効率よく加熱させることができる。

本発明の実施形態のステータ製造用治具を下方から示す説明図。本実施形態のステータ製造用治具を示す断面図。本実施形態の押付機構を示す説明図。（ａ）は押付機構を下方から示す説明図。（ｂ）は押付機構の断面図。（ｃ）は押付機構のシーソー部材の作動を示す説明図。

図１及び図２は、本発明の実施形態のステータ製造用治具１を示している。このステータ製造用治具１は、中央にステータ２を載置する載置台３と、載置台３に載置されたステータ２の外周面に沿うように配置された複数の押付機構４とを備える。

ステータ２は、発電機や電動機としての回転電機たる三相モータに用いられるものであり、外面に融着層を有する導線をコアに巻き回して構成される複数のコイル５を環状に並べて配置され、ステータホルダ６に圧入したものである。コアには、ステータ２の外周側に位置させて、ステータ２の周方向に延びる４つの収容溝７が設けられている。この収容溝７は、コアからステータ２の外周側に引き出した導線の両端部を渡り線８とし、この渡り線８を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、及び中点の何れかにに隔てて夫々収容するものである。各収容溝７に収容された渡り線８は、各収容溝７毎にステータ２の外周における一箇所で径方向外方に突出した束とし、ヒュージング結合によって各端子９及び中点９’が形成される。

押付機構４は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、４つの収容溝７に対応する４つの板状の押付コマ１０を備える。４つの押付コマ１０は、板厚方向に積層され、夫々独立してステータ２の径方向にスライド自在とされている。４つの押付コマ１０は、有底角筒状部材１５に収容されている。各押付コマ１０は板圧方向に貫通する貫通孔１０ａを備える。この貫通孔１０ａは、押付コマ１０のスライド方向に長手となるように穿設されている。角筒状部材１５には、押付コマ１０の貫通孔１０ａに挿通される棒状体１５ａが設けられている。これにより、押付コマ１０が、角筒状部材１５内でスライド可能とされると共に、角筒状部材１５から脱落することを防止している。

押付コマ１０の基端側には、角筒状部材１５の底壁１５ｂとの間の位置にシーソー部材１１が配置されている。シーソー部材１１は、２つの小板部１１ａと１つの大板部１１ｂとで構成される。各小板部１１ａは、２つの押付コマ１０の基端に当接している。大板部１１ｂの先端側の面には、各小板部１１ａの基端側の面に当接するように一対の第１突起が設けられている。また、大板部１１ｂの基端側の面には、一対の第１突起の間に位置するように１つの第２突起が設けられている。このシーソー部材１１により、図３（ｃ）に示すように、隣接する押付コマ１０同士の押し付け方向の移動量の差（渡り線８同士の隙間の相違等により生じる差）が許容される。シーソー部材１１の基端側には、底壁１５ｂとの間に位置させて、ゴム等からなる弾性体１２が配置されいる。

押付機構４は、弾性体１２の弾性力により、押付コマ１０を適切な押圧力で収容溝７内の渡り線８を押し付ける。

また、押付機構４は、弾性体１２を押圧可能なエアシリンダー等のアクチュエータ１３を備える。角筒状部材１５の底壁１５ｂは、アクチュエータ１３の進退自在なピストン１３ａの先端に取り付けられる。押付機構４は、アクチュエータ１３により、弾性体１２、シーソー部材１１、押付コマ１０を介して、収容溝７内の渡り線８を押し付ける。押付コマ１０は、耐熱、耐蝕の観点からステンレス鋼製であり、また、渡り線８の融着層が付着しないようにフッ素樹脂でコーティングされている。

各押付コマ１０は、対応する収容溝７に収容される渡り線８の本数に応じて、その長さを異ならせている。これを具体的に説明すると、１８個のコイル５でステータ２を構成する場合、ステータ２の端子９側では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の渡り線８の本数が各６本、中点の渡り線８の本数が１８本となる。また、一般的に、渡り線８の本数は、ステータ２の各端子９及び中点９’から離れるほど本数が少なくなる。これは、ステータ２の端子９及び中点９’と対向する位置から端子９及び中点９’側に向かって各コイル５から引き出された渡り線８が伸びるからである。

従って、収容される収容溝７、及びステータ２の周方向の位置に応じて渡り線８の本数が異なる。従って、同じ長さの押付コマ１０を用いると、渡り線８を適切に押し付けることができない虞がある。本実施形態の押付コマ１０は、収容溝７に収容される渡り線８の本数に応じて、その長さを異ならせているため、渡り線８を適切に押し付けることができる。本実施形態においては、押付機構４が押し付ける渡り線８の本数に応じて、押付機構４毎に押付コマ１０の長さを異ならせることが、本発明の、押付機構が押し付ける渡り線の本数に応じて、押付機構の長さを異ならせることに該当する。

また、押付機構４には、押付コマ１０を加熱するヒータからなる加熱部１４が設けられている。この加熱部１４で押付コマ１０を加熱することにより、押付コマ１０で押し付けられて密集した渡り線８が直接的に加熱される。これにより、渡り線８の密集状態となった部分が直接加熱され、加熱炉等を用いて渡り線８を全体的に加熱する場合と比較して、渡り線８同士を局所的に効率よく固着させることができる。

また、３つの端子９及び中点９’に対応する押付機構４’は、対応する端子９又は中点９’用の収容溝７に渡り線８を押し付けるための１つの押付コマ１０’を夫々備えている。押付コマ１０’は、押し付け方向先端側が二股状に分かれており、この分れた部分の間に端子９又は中点９’が位置するようにされている。これにより、端子９及び中点９’の周方向両側の渡り線８を適切に押し付けることができる。

押付機構４’は、１つの押付コマ１０’のみを備えるものであり、押付機構４のように複数の押付コマ１０’を備えていないため、押付機構４のようなシーソー部材１１及び弾性体１２を備えておらず、アクチュエータ１３は直接押付コマ１０’を押圧する。押付機構４’にも押付機構４と同様に加熱部１４が設けられている。尚、押付機構４’を、弾性体を介して押付コマ１０’をアクチュエータ１３で押圧させるように構成してもよい。

これにより、渡り線８が確実に固着されるため、渡り線８同士が振動によりこすれ、渡り線８の絶縁被膜が剥がれることを防止できる。尚、本実施形態において、渡り線８の絶縁被膜は融着層によって構成されている。また、押付機構４は、その位置によって、押し付ける渡り線８の本数が異なるため、押付機構４毎に加熱部１４で加熱する温度を調整することが好ましい。また、加熱部１４の熱が押付コマ１０に効率よく伝達されるように、加熱部１４の押付コマ１０側の部分以外は断熱材で覆われている。また、このときコイル５に電流を流し、通電固着によりコアに巻き回された導線同士を同時に固着させてもよい。

次に、ステータ２の製造方法を説明する。まず、コアに導線を巻き付けてコイル５を形成する（コイル製造工程）。次いで、コイル５を環状に配列してステータホルダ６に圧入する（ホルダ圧入工程）。次いで、ステータホルダ６の外周側で各コイル５から導線を引き出して渡り線８とし、ステータ２の外周に位相電流毎に設けられた収容溝７に、渡り線８を収容する（渡り線形成工程）。次いで、渡り線８の端部を束ねてヒュージング結合により端子９及び中点９’を形成する（端子形成工程）。次いで、押付機構４で渡り線８を収容溝７に押し付ける（押付工程）。そして、渡り線８を加熱して固着させる（渡り線固着工程）。このようにして、ステータ２が製造される。

本実施形態のステータ製造用治具１によれば、押付機構４により渡り線８を収容溝７に押し付けるため、渡り線８同士を確実に密集させることができる。そして、この状態で渡り線８を加熱させることにより、渡り線８同士を確実に固着させることができる。また、渡り線８が収容溝７内で密集するため、渡り線８の放熱性が低下し、渡り線８を効率よく加熱させることができる。

また、同一の収容溝７に収容される渡り線８の本数は、一般的に端子９及び中点９’に近づくに従って多くなる。また、例えば、三相モータに用いられるステータ２で、中点９’をステータ２の外周に配置する場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相に対応する収容溝７で収容される渡り線８の本数と比較して、中点９’の渡り線８を収容する収容溝７内の渡り線８の本数が多くなる。そこで、上述したように、押付機構４を渡り線８の本数に応じて長さを異ならせれば、押付機構４で渡り線８をより適切に押し付けることができる。

また、各押付コマ１０が独立してスライドできるため、押付コマ１０の長さを高精度に設定しなくても、対応する収容溝７内の渡り線８を適切に押し付けることができる。

また、押付機構４は加熱部１４で加熱されるため、押付機構４によって押し付けられて密集した状態となる渡り線８が局所的に加熱されて、渡り線８を効率よく固着できる。

１…ステータ製造用治具、２…ステータ、３…載置台、４，４’…押付機構、５…コイル、６…ステータホルダ、７…収容溝、８…渡り線、９…端子、９’…中点、１０，１０’…押付コマ、１０ａ…貫通孔、１１…シーソー部材、１１ａ…小板部、１１ｂ…大板部、１２…弾性体、１３…アクチュエータ、１３ａ…ピストン、１４…加熱部、１５…角筒状部材、１５ａ…棒状体、１５ｂ…底壁。

Claims

外面に融着層を有する導線をコアに巻き回して構成される複数のコイルを環状に並べて配置して構成される回転電機のステータの製造に用いられる治具であって、
前記ステータは、各コイルから引き出された導線を前記ステータの外周に沿わせて渡り線とし、該渡り線を一端部で束ねて形成された端子と、前記渡り線を位相電流毎に隔てて収容する複数の収容溝とを備えるものであり、
前記治具は、前記ステータの径方向内側に変位して前記収容溝に収容された前記渡り線を前記収容溝に押し付ける押付機構を備えることを特徴とするステータ製造用治具。
請求項１記載のステータ製造用治具であって、
前記ステータを載置する載置台を備え、
前記押付機構は、前記載置台上に載置された前記ステータに対して周方向に間隔を存するように前記載置台に複数設けられ、
前記押付機構は、前記押付機構が押し付ける前記渡り線の本数に応じて、前記押付機構の長さが異なることを特徴とするステータ製造用治具。
請求項１又は請求項２記載のステータ製造用治具であって、
前記押付機構は、前記収容溝に対応して独立して設けられた複数の押付コマを備え、
該押付コマは、前記ステータの径方向に独立してスライド可能に夫々構成されることを特徴とするステータ製造用治具。
請求項１から請求項３の何れか１項記載のステータ製造用治具であって、
前記押付機構を加熱する加熱部を備えることを特徴とするステータ製造用治具。
コアに導線を巻き付けてコイルを形成するコイル製造工程と、
前記コイルを環状に配列してステータホルダに圧入するホルダ圧入工程と、
前記ステータホルダの外周側で各コイルから前記導線を引き出して渡り線とし、ステータの外周に位相電流毎に設けられた収容溝に前記渡り線を収容する渡り線形成工程と、
前記渡り線の端部で端子を形成する端子形成工程と、
前記ステータの径方向内側に変位する押付機構で前記渡り線を前記収容溝に押し付ける押付工程と、
前記押付機構に設けられた加熱部により前記渡り線を加熱して固着させる渡り線固着工程と、
を備えることを特徴とするステータの製造方法。