JP6299722B2

JP6299722B2 - コイルエンド折曲治具及びコイルエンド折曲方法

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Publication number: JP6299722B2
Application number: JP2015208323A
Authority: JP
Inventors: 泰之平尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: CN106849528A; JP2017085678A; US20170117780A1; DE102016119779A1; US10361611B2; CN106849528B

Description

本発明は、コイルエンド折曲治具及びコイルエンド折曲方法に関する。

特許文献１は、ステータコアのスロットに挿入され、同一円周上に並んでいる複数のコイルエンドをそれぞれ円周方向に押し倒すようにしてコイルエンドを折曲する技術を開示している。具体的には、複数のコイルエンドの先端に捻り治具を接触させ、捻り治具を回転及び昇降させることで、複数のコイルエンドを円周方向に押し倒している。捻り治具は、円周方向において隣り合う２つのコイルエンドの間に挿入される凸部を有している。

特開２００４−２３６３７５号公報

上記特許文献１では、複数のコイルエンドが同一円周上で狭ピッチで並べられているので、捻り治具でコイルエンドを押し倒す際、凸部は、他のコイルエンドと物理的に干渉してしまう虞があった。

本発明の目的は、コイルエンドを押し倒す際に、治具とコイルエンドとの意図しない物理的な干渉を防止する技術を提供することにある。

本願発明の観点によれば、円環状のステータコアに保持される各コイルセグメントにおいて、同一円周上に並んでいる複数のコイルエンドを押し倒すコイルエンド折曲治具であって、各コイルエンドに対して接触可能な折曲歯を有する複数の折曲ユニットと、前記複数の折曲ユニットが夫々挿入されている複数のガイドスリットを有するガイド部材と、を備え、前記複数のガイドスリットは、前記ステータコアの軸方向で見て、前記複数のコイルエンドが並んでいる円に対する接線方向に沿って延びている、コイルエンド折曲治具が提供される。以上の構成によれば、同一円周上に並んでいる複数のコイルエンドを押し倒す際、治具とコイルエンドとの意図しない物理的な干渉を防止することができる。
本願発明の他の観点によれば、上記コイルエンド折曲治具を用いて、円環状のステータコアに保持される各コイルセグメントにおいて、同一円周上に並んでいる複数のコイルエンドを円周方向に押し倒す、コイルエンド折曲方法であって、前記複数のコイルエンドを前記ステータコアの外周側に押し倒す第１の工程と、前記ステータコアの外周側に押し倒された前記複数のコイルエンドが円周方向に沿うように、前記複数のコイルエンドを前記ステータコアの内周側に向けて押し込む第２の工程と、を含む、コイルエンド折曲方法が提供される。以上の方法によれば、円環状のステータコアに保持されて同一円周上に並んでいる複数のコイルエンドを円周方向に押し倒す際、治具とコイルエンドとの意図しない物理的な干渉を防止することができる。
また、前記第２の工程の前に予め、リング形状であって外周面を有する抑え部材を、前記外周面が前記複数のコイルエンドに対して前記ステータコアの径方向で対向するように、且つ、前記抑え部材の中心軸が前記ステータコアの中心軸と一致するように、前記複数のコイルエンドよりも前記ステータコアの内周側に挿入しておき、前記第２の工程では、前記複数のコイルエンドを前記抑え部材の前記外周面に対して押し付ける。以上の方法によれば、前記第２の工程において前記複数のコイルエンドが過度に内周側に押し込まれることがない。

本発明によれば、同一円周上に並んでいる前記複数のコイルエンドを押し倒す際に、治具とコイルエンドとの意図しない物理的な干渉を防止することができる。

ステータの斜視図である。コイルエンドの折曲方法のフローチャートである。ステータの斜視図である。コイルエンド折曲治具の斜視図である。コイルエンド折曲治具の部分拡大斜視図である。ガイド板の斜視図である。ガイド板の部分拡大平面図である。折曲ユニットの斜視図である。駆動板の斜視図である。コイルエンドを折曲する様子を示す正面図である。コイルエンドを折曲する様子を示す正面図である。コイルエンドを折曲する様子を示す正面図である。コイルエンドを折曲する様子を示す正面図である。コイルエンドを折曲する様子を示す正面図である。コイルエンドを折曲する様子を示す正面図である。コイルエンドを折曲する様子を示す正面図である。接線方向に押し倒されたコイルエンドの平面図である。接線方向に押し倒されたコイルエンドの平面図である。接線方向に押し倒されたコイルエンドの平面図である。

図１には、ステータ１の斜視図を示している。図１に示すように、ステータ１は、ステータコア２と、端部が折り曲げられた複数のコイルセグメント３を備える。ステータコア２は、円環状の電磁鋼板を複数積層して構成されている。ステータコア２の内周面２ａには、ステータコア２の軸方向に貫通する複数のコイルスロット４が形成されている。１つのコイルスロット４に例えば８つのコイルセグメント３がステータコア２の径方向に並んで挿入される。図１には、説明の便宜上、１つのコイルスロット４に２つのコイルセグメント３が挿入されている状態を示している。

以降、本明細書において、単に径方向と言う場合はステータコア２の径方向を意味し、軸方向と言う場合はステータコア２の軸方向を意味し、内周側という場合はステータコア２の内周側を意味し、外周側と言う場合はステータコア２の外周側を意味し、円周方向と言う場合はステータコア２の円周方向を意味するものとする。

コイルセグメント３のうちコイルスロット４から露出した部分は、コイルエンド５と呼ばれている。コイルエンド５は、ステータコア２の軸方向における端面２ｂから突出している。複数のコイルセグメント３のコイルエンド５同士を溶接等により電気的に接続することで、複数のコイルセグメント３はコイルを構成する。

図１に示すように、複数のコイルエンド５は、内周側から外周側に向かって層状に並べられている。即ち、内周側から数えて１周目に相当する円ｃ１上に複数のコイルエンド５が、円周方向に倒れ互いに折り重なるように、並べられている。内周側から数えて２周目に相当する円ｃ２上に他の複数のコイルエンド５が、円周方向に倒れ互いに折り重なるように、並べられている。３周目、４周目、５周目、６周目、７周目、８周目についても同様である。従って、内周側から数えて１周目に相当する円ｃ１上に並べられている複数のコイルエンド５に着目すると、複数のコイルエンド５は、円環状のステータコア２に保持されて、同一円周（円ｃ１）上に並べられていることになる。

また、複数のコイルエンド５は、何れも、円周方向に所定の角度にて押し倒されて、円周方向に沿うように延びている。具体的には、内周側から数えて１周目に相当する円ｃ１上に並べられている複数のコイルエンド５は、時計回りに押し倒されている。内周側から数えて２周目に相当する円ｃ２上に並べられている複数のコイルエンド５は、反時計回りに押し倒されている。このように、内周側から数えて奇数周となる円上に並べられている複数のコイルエンド５は時計回りに、内周側から数えて偶数周となる円上に並べられている複数のコイルエンド５は反時計回りに、それぞれ押し倒されている。

以下、図２〜図１９を参照して、ステータコア２に保持されて同一円周上に並んでいる複数のコイルエンド５を円周方向に押し倒す、コイルエンド５の折曲方法を説明する。

図２には、コイルエンド５の折曲方法のフローチャートを示している。先ず、図３に示すように、内周側から数えて１周目の複数のコイルセグメント３をステータコア２のコイルスロット４に挿入する（S310）。複数のコイルセグメント３のコイルエンド５は、ステータコア２の端面２ｂから離間する方向にコイルスロット４から突出すると共に、同一円周（円ｃ１）上に並んでいる。複数のコイルセグメント３のコイルエンド５は、何れも、ステータコア２の軸方向に対して平行に延びている。

次に、１周目の複数のコイルセグメント３を外周側に押し倒す（S320）。以下、このステップS320について詳細に説明する。

先ず、図４〜図９を参照して、１周目の複数のコイルエンド５を外周側に押し倒すためのコイルエンド折曲治具６について説明する。図４及び図５に示すように、コイルエンド折曲治具６は、ガイド板７（ガイド部材）と、複数の折曲ユニット８、駆動板９を備えている。

図６に示すように、ガイド板７は、中央に貫通孔７ａを有する円盤状に形成されている。ガイド板７は、複数のガイドスリット１０を有する。複数のガイドスリット１０は、貫通孔７ａの近傍に形成されている。複数のガイドスリット１０は、同一円周上に所定ピッチで配置されている。図７では、複数のガイドスリット１０のうち１つのガイドスリット１０を実線で描いており、他のガイドスリット１０を破線で描いている。図７には、ステータコア２の軸方向で見たガイド板７の平面図を示している。各ガイドスリット１０は、直線的に延びるように形成されている。各ガイドスリット１０は、円周方向に対して傾斜して形成されている。各ガイドスリット１０は、内端１０ａと外端１０ｂを有する。外端１０ｂは、内端１０ａよりもガイド板７の外周側に位置している。外端１０ｂは、内端１０ａから見て時計回りの方角に位置している。それぞれのガイドスリット１０の内端１０ａは、同一円周（円ｄ１）上に位置している。それぞれのガイドスリット１０の外端１０ｂも、同様に、同一円周（円ｄ２）上に位置している。各ガイドスリット１０は、ステータコア２の軸方向で見て、円ｃ１（図１を併せて参照）に対する接線方向に沿って延びている。

図８は、折曲ユニット８の斜視図を示している。折曲ユニット８は、駆動梁１１、保持梁１２、カムフォロワ１３、折曲歯１４を有する。

駆動梁１１は、軸方向に対して直交する方向に延びている。保持梁１２は、駆動梁１１の端部１１ａから下方に向かって延びている。カムフォロワ１３は、駆動梁１１の端部１１ｂから上方に突出している。折曲歯１４は、折曲歯１４が保持梁１２から内周側に突出するように、保持梁１２に保持されている。折曲歯１４は、上下方向に細長く形成されている。

図９に示すように、駆動板９は、中央に貫通孔９ａを有する円盤状に形成されている。駆動板９は、複数の駆動スリット１５を有する。複数の駆動スリット１５は、同一円周上に並べて形成されている。複数の駆動スリット１５は、駆動板９の外周面９ｂの近傍に形成されている。

図５に戻り、コイルエンド折曲治具６を組み立てるには、先ず、複数の折曲ユニット８の保持梁１２をガイド板７の複数のガイドスリット１０にそれぞれ挿入する。このとき、保持梁１２に折曲歯１４が取り付けられていると保持梁１２をガイドスリット１０に挿入できないので、保持梁１２に折曲歯１４を取り付ける前に保持梁１２をガイドスリット１０に挿入し、挿入後、保持梁１２に折曲歯１４を例えばボルト締結などにより取り付ける。

次に、ガイド板７と駆動板９で複数の折曲ユニット８の駆動梁１１を上下に挟み込むように、駆動板９をガイド板７に対向させる。このとき、図８に示す各折曲ユニット８のカムフォロワ１３を、図９に示す駆動板９の各駆動スリット１５に挿入する。

以上の構成によれば、図５において、ガイド板７に対して駆動板９を相対的に時計回りに回転させると、各折曲歯１４が矢印Pで示すように各ガイドスリット１０に沿って移動することになる。同様に、ガイド板７に対して駆動板９を相対的に反時計回りに回転させると、各折曲歯１４が矢印Qで示すように各ガイドスリット１０に沿って移動することになる。

続けて、図１０〜図１８を参照して、コイルエンド折曲治具６を用いて、１周目の複数のコイルエンド５を外周側に押し倒す工程（S320）を説明する。

先ず、図１０及び図１１に示すように、コイルエンド折曲治具６を下降させて、コイルエンド折曲治具６の複数の折曲歯１４を、ステータ１の複数のコイルエンド５の間にそれぞれ挿入する。これにより、図１１に示すように、各折曲歯１４の下端部１４ａが各コイルエンド５の根本５ａと円周方向で対向する。また、これにより、各折曲歯１４の下端部１４ａは、ステータコア２の軸方向における端面２ｂと対向する。

次に、図１２〜図１４に示すように、コイルエンド折曲治具６を徐々に上昇させながら、駆動板９をガイド板７に対して相対的に時計回りに回転させる。これにより、各折曲歯１４が各コイルエンド５に対して滑りながら、各折曲歯１４が各コイルエンド５を押し倒す。

そして、図１４に示すように、各折曲歯１４の下端部１４ａが各コイルエンド５の先端５ｂ近傍に至ったら、図１４〜図１６に示すように、コイルエンド折曲治具６を徐々に下降させながら、駆動板９をガイド板７に対して相対的に時計回りに回転させる。これにより、１周目の複数のコイルエンド５が時計方向に押し倒されることになる。

そして、コイルエンド折曲治具６を上昇させてステータ１から離し、ガイド板７に対して駆動板９を相対的に反時計回りに回転させることで、各折曲歯１４を各ガイドスリット１０の内端１０ａ（図７を併せて参照）に戻す。

図１７及び図１８には、時計回りに押し倒された１周目の複数のコイルエンド５を平面視で示している。図７に示すように、ステータコア２の軸方向で見て、各ガイドスリット１０は円周方向に対して傾斜して延びているので、ガイド板７に対して駆動板９を相対的に時計回りで回転させると、各折曲歯１４は時計回りに移動すると共に外周へ向かって移動する。従って、図１７及び図１８に示すように、各コイルエンド５は、円周方向に沿って押し倒されるのではなく、若干外周側に押し倒されている。

具体的には、各コイルエンド５の押し倒される方向は、図１８に示すように、ステータコア２の軸方向で見て、複数のコイルエンド５の根本５ａが並んでいる円ｃ１に対する接線方向である。即ち、各コイルエンド５は、ステータコア２の軸方向で見ると、根本５ａを通り、円ｃ１に対して接線方向に延びるように押し倒されている。このように、各コイルエンド５を若干外周側に押し倒すことで、各コイルエンド５を押し倒す際の各折曲歯１４と各コイルエンド５との意図しない物理的な干渉を防止することができる。

次に、図１９に示すように、１周目の複数のコイルエンド５よりも内周側に抑え部材２０を挿入する（S330）。抑え部材２０は、リング形状である。抑え部材２０は、外周面２０ａを有する。抑え部材２０は、同心円状に配置される複数のコイルセグメント３に対してステータコア２の内周側（径方向内側）に配置される。抑え部材２０の外周面２０ａは、同心円状に配置される複数のコイルセグメント３に対してステータコア２の内周側（径方向内側）に位置する。抑え部材２０の外周面２０ａは、ステータコア２の径方向において、複数のコイルエンド５と対向している。抑え部材２０は、抑え部材２０の中心軸２０Cがステータコア２の中心軸２Cと一致するように、ステータコア２の内周側に挿入される。

次に、外周側に押し倒された複数のコイルエンド５が円周方向に沿うように、複数のコイルエンド５を複数の押し付け治具２１を用いて内周側に向けて押し込む（S340）。各押し付け治具２１の内周側の面である押し付け面２１ａは、抑え部材２０の外周面２０ａと同様に、外周側に向かって凸となるように若干湾曲している。そして、複数のコイルエンド５は、押し付け治具２１の押し付け面２１ａによって内周側に押し込まれることで、抑え部材２０の外周面２０ａと押し付け治具２１の押し付け面２１ａによってステータコア２の径方向で挟まれる。これにより、複数のコイルエンド５は外周側に向かって凸となるように若干湾曲しつつ、円周方向に沿って延びることになる。

次に、２周目（S350）の複数のコイルセグメント３をステータコア２の複数のコイルスロット４にそれぞれ挿入する（S360）。

次に、２周目の複数のコイルエンド５を、１周目の複数のコイルエンド５と同様に、外周側に押し倒す（S370）。ただし、２周目の複数のコイルエンド５は、反時計回りに押し倒す。このとき用いるコイルエンド折曲治具６は、２周目の複数のコイルエンド５を反時計回りに押し倒すために、１周目の複数のコイルエンド５を外周側に押し倒す際に用いたコイルエンド折曲治具６を左右反転させた別のものを用いる。

次に、２周目の複数のコイルエンド５を、１周目の複数のコイルエンド５と同様に、内周側に押し込む（S380）。

S360〜S380のステップを、３〜８周目の複数のコイルセグメント３についても同様に実行する（S390、S400）。

なお、２周目の複数のコイルセグメント３を押し倒すべく、各折曲歯１４を移動させるに際し、各保持梁１２の各ガイドスリット１０における始動位置は、１周目の複数のコイルセグメント３を押し倒すべく各折曲歯１４を移動させる際の始動位置と比較して、若干外周側となる。３周目以降についても同様である。

最後に、抑え部材２０をステータコア２から取り除き（S410）、複数のコイルエンド５同士を適宜溶接することでコイルを形成する。

以上に、好適な実施形態を説明したが、上記実施形態は、以下の特徴を有する。

コイルエンド折曲治具６を用いて、ステータコア２に保持される各コイルセグメント３において、同一円周（円ｃ１）上に並んでいる複数のコイルエンド５を円周方向に押し倒す、コイルエンド折曲方法は、複数のコイルエンド５を外周側に押し倒す第１の工程（S320）と、外周側に押し倒された複数のコイルエンド５が円周方向に沿うように、複数のコイルエンド５を内周側に向けて押し込む第２の工程（S340）と、を含む。以上の方法によれば、複数のコイルエンド５を円周方向に沿ってワンステップで押し倒す場合と比較して、同一円周（円ｃ１）上に並んでいる複数のコイルエンド５を円周方向に押し倒す際に、コイルエンド折曲治具６とコイルエンド５との意図しない物理的な干渉を防止することができる。

また、第１の工程（S320）において、各コイルエンド５を押し倒す方向は、ステータコア２の軸方向で見て、複数のコイルエンド５が並んでいる円ｃ１に対する接線方向である。以上の方法によれば、複数のコイルエンド５を内周側に向けて押し込む第２の工程（S340）を簡素化することができる。

ただし、第１の工程（S320）において各コイルエンド５を押し倒す方向は、上記の接線方向に限定されず、例えばステータコア２の径方向に押し倒すようにしてもよい。

また、第２の工程（S340）の前に予め、リング形状であって外周面２０ａを有する抑え部材２０を、外周面２０ａが複数のコイルエンド５に対してステータコア２の径方向で対向するように、且つ、抑え部材２０の中心軸２０Cがステータコア２の中心軸２Cと一致するように、複数のコイルエンド５よりもステータコア２の内周側に挿入しておく。第２の工程（S340）では、複数のコイルエンド５を抑え部材２０の外周面２０ａに対して押し付ける。以上の方法によれば、第２の工程（S340）において複数のコイルエンド５が過度に内周側に押し込まれることがない。

ただし、抑え部材２０は省略することもできる。また、抑え部材２０の外周面２０ａに対して各コイルエンド５を押し付けることで各コイルエンド５には外周側に凸となる適度な湾曲が形成されることになる。

また、円環状のステータコア２に保持される各コイルセグメント３において、同一円周（円ｃ１）上に並んでいる複数のコイルエンド５を押し倒すコイルエンド折曲治具６は、各コイルエンド５に対して接触可能な折曲歯１４を有する複数の折曲ユニット８と、複数の折曲ユニット８が夫々挿入されている複数のガイドスリット１０を有するガイド板７（ガイド部材）と、を備える。複数のガイドスリット１０は、ステータコア２の軸方向で見て、複数のコイルエンド５が並んでいる円ｃ１に対する接線方向に沿って延びている。以上の構成によれば、同一円周（円ｃ１）上に並んでいる複数のコイルエンド５を押し倒す際、コイルエンド折曲治具６とコイルエンド５との意図しない物理的な干渉を防止することができる。

上記の実施形態は以下のように変更できる。

本実施形態では、コイルセグメント３は、ステータコア２の各コイルスロット４に挿入する前の状態で直線的に延びるものとしたが、これに代えて、２つのコイルセグメント３がU字状に連結された状態でステータコア２の各コイルスロット４に挿入されてもよい。

また、本実施形態では、コイルセグメント３は、ステータコア２の各コイルスロット４に挿入する前の状態で直線的に延びるものとした。この場合、コイルセグメント３は、２つのコイルエンド５を有する。何れのコイルエンド５についても、一旦外周側に押し倒し、次いで、内周側に押し込むように折り曲げることで、コイルエンド折曲治具６とコイルエンド５との意図しない物理的な干渉を防止することができる。

また、複数のコイルエンド５を押し倒す際、コイルエンド折曲治具６を軸方向に動かさなくてもよい。

１ステータ
２ステータコア
３コイルセグメント
４コイルスロット
５コイルエンド
６コイルエンド折曲治具
７ガイド板
１０ガイドスリット
１４折曲歯
ｃ１円
ｃ２円

Claims

円環状のステータコアに保持される各コイルセグメントにおいて、同一円周上に並んでいる複数のコイルエンドを押し倒すコイルエンド折曲治具であって、
各コイルエンドに対して接触可能な折曲歯を有する複数の折曲ユニットと、
前記複数の折曲ユニットが夫々挿入されている複数のガイドスリットを有するガイド部材と、
を備え、
前記複数のガイドスリットは、前記ステータコアの軸方向で見て、前記複数のコイルエンドが並んでいる円に対する接線方向に沿って延びている、
コイルエンド折曲治具。
請求項１に記載のコイルエンド折曲治具を用いて、円環状のステータコアに保持される各コイルセグメントにおいて、同一円周上に並んでいる複数のコイルエンドを円周方向に押し倒す、コイルエンド折曲方法であって、
前記複数のコイルエンドを前記ステータコアの外周側に押し倒す第１の工程と、
前記ステータコアの外周側に押し倒された前記複数のコイルエンドが円周方向に沿うように、前記複数のコイルエンドを前記ステータコアの内周側に向けて押し込む第２の工程と、
を含む、
コイルエンド折曲方法。
請求項２に記載のコイルエンド折曲方法であって、
前記第２の工程の前に予め、リング形状であって外周面を有する抑え部材を、前記外周面が前記複数のコイルエンドに対して前記ステータコアの径方向で対向するように、且つ、前記抑え部材の中心軸が前記ステータコアの中心軸と一致するように、前記複数のコイルエンドよりも前記ステータコアの内周側に挿入しておき、
前記第２の工程では、前記複数のコイルエンドを前記抑え部材の前記外周面に対して押し付ける、
コイルエンド折曲方法。