JP6332044B2

JP6332044B2 - 固定子製造装置

Info

Publication number: JP6332044B2
Application number: JP2015004235A
Authority: JP
Inventors: 祐治坂田; 大輔島内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: JP2016131424A

Description

本発明は、固定子製造装置に関する。

特許文献１には、平角導体を曲げ加工して形成したセグメントコイルが固定子コアに挿入された固定子構成部品の、固定子コアの端面から突出するリード部分同士のピッチを拡張する固定子製造装置が開示されている。特許文献１にかかる固定子製造装置は、固定子コアの外周側から前記リード部分群の先端側部分を支持する外径加圧手段を備える。

特開２０１４−１０７８７７号公報

特許文献１においては、固定子コアに挿入されたリード部分群は、固定子コアの外周側のリード部分（コイル線）が内周側のリード部分よりも長くなるようになっている。しかしながら、固定子コアのスロットによっては、最も外周側のリード部分が隣接するリード部分よりも短くなることがある。この場合、外径加圧手段がリード部分群の先端側部分を加圧すると、最も外周側のリード部分の先端が、隣接するリード部分のエナメル（絶縁被膜）に接触し、エナメルに傷がついてしまうおそれがある。これにより、エナメルの必要膜厚を確保することが困難となるおそれがある。

本発明は、固定子コアに挿入されたコイル線を曲げ加工する際に、コイル線に被覆された絶縁被膜に対する損傷を抑制することが可能な固定子製造装置を提供することにある。

本発明にかかる固定子製造装置は、複数のコイル線で構成されたコイルが固定子コアに挿入された状態で前記固定子コアの端面から突出した前記コイル線を前記固定子コアの外周側に拡張する拡張手段と、前記固定子コアの外周側に拡張された前記コイル線の先端を前記固定子コアの外周側から内周側に加圧する外径加圧手段とを有し、前記外径加圧手段は、前記複数のコイル線のうち前記固定子コアの最も外周側に位置する一層目コイル線に接触する第一接触部と、前記複数のコイル線のうち前記一層目コイル線に隣接する二層目コイル線に接触する第二接触部とを有し、前記外径加圧手段が前記コイル線の先端を加圧するとき、前記第二接触部が前記二層目コイル線に接触した後、前記第一接触部が前記一層目コイル線に接触する。

本発明にかかる固定子製造装置においては、第一接触部が一層目コイル線に接触する前に第二接触部が二層目コイル線に接触するので、一層目コイル線が内周側に変形する前に二層目コイル線が内周側に変形する。これによって、一層目コイル線の先端部と二層目コイル線の絶縁被膜が施された部分との間の間隔が広がる。したがって、第一接触部が一層目コイル線に接触し一層目コイル線が内周側に変形したときに、一層目コイル線の先端部の、二層目コイル線の絶縁被膜が施された部分への接触が回避される。よって、二層目コイル線の絶縁被膜に傷がつくことが回避される。また、仮に接触したとしても、接触の程度はわずかである。したがって、コイル線に被覆された絶縁被膜に対する損傷を抑制することが可能となる。

本発明によれば、固定子コアに挿入されたコイル線を曲げ加工する際に、コイル線に被覆された絶縁被膜に対する損傷を抑制することが可能な固定子製造装置を提供できる。

本実施の形態にかかる固定子製造装置によって製造される固定子の断面図を示す。本実施の形態にかかる固定子製造装置によって製造される固定子の断面図を示す。実施の形態１にかかる固定子製造装置を示す図である。実施の形態１にかかる外径クランプ部が二層目コイル線及び一層目コイル線を加圧している状態を示す図である。実施の形態１にかかる外径クランプ部が二層目コイル線及び一層目コイル線を加圧している状態を示す図である。実施の形態１にかかる固定子製造装置を、図１に示すコイルに適用した場合を示す図である。比較例にかかる固定子製造装置を示す図である。比較例にかかる外径クランプ部が一層目コイル線及び二層目コイル線を加圧している状態を示す図である。比較例にかかる外径クランプ部が一層目コイル線及び二層目コイル線を加圧している状態を示す図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態にかかる固定子製造装置によって製造される固定子１について説明する。

図１及び図２は、本実施の形態にかかる固定子製造装置によって製造される固定子１の断面図を示す。固定子１は、円環状の固定子コア２にコイル１０が挿入されて構成されている。ここで、図１及び図２において、右側は、コイル１０の端部が拡張される前の状態を示し、左側は、コイル１０の端部が固定子コア２の外周側に拡張された後の状態を示す。コイル１０を構成する複数のコイル線それぞれは、拡張された後、先端部分を他のコイル線等と溶接される。なお、以後、「外周側」とは固定子コア２の外周側を意味し、「内周側」とは固定子コア２の内周側を意味する。

ここで、固定子コア２に挿入されるコイル１０を構成する各コイル線は、一般的には、外周側の方が内周側よりも、コア端面２ａから突出する長さが長くなるように構成されている。したがって、一般的には、図１に示すように、コイル１０を構成する各コイル線のうち最も外周側にあるコイル線が、最も長くなる。一方、図２に示すように、固定子コア２に挿入されるコイル１０には、最も外周側にあるコイル線が、隣接するコイル線（つまり外周側から２番目のコイル線）よりも短いものがある。本実施の形態にかかる固定子製造装置は、以下に説明するように、図２に示すコイル１０についても、適切に変形処理を施すように構成されている。

次に、図３〜図５を用いて実施の形態１にかかる固定子製造装置１００について説明する。図３は、実施の形態１にかかる固定子製造装置１００を示す図である。固定子製造装置１００は、１つ以上のブレード１１０（拡張手段）と、根元クランプ部１２０（根元加圧手段）と、外径クランプ部１４０（外径加圧手段）とを有する。

また、図３において、一層目コイル線１１は、最も外周側のコイル線である。また、二層目コイル線１２は、一層目コイル線１１に隣接する、外周側から２番目のコイル線である。なお、図３には、説明の明確化のため、一層目コイル線１１及び二層目コイル線１２のみが示されているが、実際には、図１及び図２に示すように、三層目コイル線及び四層目コイル線等も存在する。

一層目コイル線１１は、絶縁被膜であるエナメルが被覆されたエナメル被覆部１１ｂと、エナメルが剥離された剥離部１１ａとを有する。同様に、二層目コイル線１２は、エナメル被覆部１２ｂと、剥離部１２ａとを有する。そして、図２及び図３に示すように、一層目コイル線１１は、二層目コイル線１２よりも短い。具体的には、剥離部１１ａの先端の位置が、二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂと相対するようになっている。

ブレード１１０の先端は楔形形状となっている。ブレード１１０は、矢印Ａで示すように、二層目コイル線１２の内周側（つまり二層目コイル線１２と三層目コイル線との間）に挿入される。これによって、ブレード１１０は、固定子コア２に挿入されコア端面２ａから突出した二層目コイル線１２及び一層目コイル線１１を、外周側に変形させる。なお、図示していないが、コイル１０のその他のコイル線（三層目コイル線等）についても、ブレード１１０と同様の構成要素によって、外周側に変形する。

根元クランプ部１２０は、矢印Ｂで示すように、一層目コイル線１１の固定子コア２のコア端面２ａの近傍の根元を、外周側から加圧する。また、外径クランプ部１４０は、外周側から、一層目コイル線１１及び二層目コイル線１２の先端を加圧する。これによって、図２に示すような各コイル線の屈曲点を設けることが可能となる。つまり、根元クランプ部１２０で加圧された位置を起点として、コイル線を曲げることが可能となる。

外径クランプ部１４０は、一層目コイル線接触部１４２（第一接触部）と、プランジャ部１４４とを有する。プランジャ部１４４は、プランジャ機構となっており、二層目コイル線接触部１４４ａ（第二接触部）と、弾性部材であるバネ１４４ｂとを有する。二層目コイル線接触部１４４ａは、バネ１４４ｂによって内周側に付勢されている。これによって、プランジャ部１４４は、一層目コイル線接触部１４２よりも内周側に突出可能に構成されている。また、二層目コイル線接触部１４４ａが内周側から押圧されることによって、バネ１４４ｂが圧縮される。したがって、二層目コイル線接触部１４４ａは、外周側に（外径クランプ部１４０内に）退避可能に構成されている。

図４及び図５は、実施の形態１にかかる外径クランプ部１４０が二層目コイル線１２及び一層目コイル線１１を加圧している状態を示す図である。図４の矢印Ｃに示すように、外径クランプ部１４０は、外周側から内周側に移動する。このとき、プランジャ部１４４の二層目コイル線接触部１４４ａは、一層目コイル線接触部１４２よりも突出している。したがって、まず、プランジャ部１４４の二層目コイル線接触部１４４ａが、二層目コイル線１２の剥離部１２ａに接触する。そして、外径クランプ部１４０が内周側に移動することで、プランジャ部１４４は、二層目コイル線１２の剥離部１２ａを内周側に加圧する。これによって、二層目コイル線１２の先端は、内周側に変形する。

このとき、一層目コイル線接触部１４２は、一層目コイル線１１に接触していない。つまり、一層目コイル線１１は、外径クランプ部１４０によって加圧されていない。したがって、一層目コイル線１１は、このとき、内周側に変形しない。これにより、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端と二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂとの間の距離が広がり、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端と二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂとの間に隙間１９０が生じる。

そして、図５の矢印Ｄで示すように、外径クランプ部１４０がさらに内周側に移動すると、一層目コイル線接触部１４２が、一層目コイル線１１の先端に接触する。そして、一層目コイル線接触部１４２は、一層目コイル線１１を内周側に加圧する。これによって、一層目コイル線１１の先端は、内周側に変形する。

ここで、図４に示したように、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端と二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂとの間には隙間１９０が設けられている。そして、二層目コイル線１２の先端は、プランジャ部１４４の二層目コイル線接触部１４４ａに支持されている。したがって、二層目コイル線１２が外周側（一層目コイル線１１の側）に移動することが抑制される。したがって、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端が二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂと接触することが回避される。これによって、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端によって二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂが損傷を受けることが抑制される。

図６は、実施の形態１にかかる固定子製造装置１００を、図１に示すコイル１０に適用した場合を示す図である。一層目コイル線１１が二層目コイル線１２よりも長い場合、プランジャ部１４４が一層目コイル線１１の先端に接触する。ここで、一層目コイル線１１の内周側には二層目コイル線１２がある。したがって、一層目コイル線１１及び二層目コイル線１２の剛性によって、二層目コイル線接触部１４４ａが内周側から押圧される。これによって、バネ１４４ｂが圧縮され、二層目コイル線接触部１４４ａは外周側に退避する。したがって、図１に示したような、一層目コイル線１１が二層目コイル線１２よりも長い場合であっても、本実施の形態にかかる固定子製造装置１００を用いて、コイルの変形処理を行うことが可能となる。

（比較例）
次に、本実施の形態と比較例との対比について、図７〜図９を用いて説明する。図７は、比較例にかかる固定子製造装置２００を示す図である。固定子製造装置２００は、固定子製造装置１００と同様に、１つ以上のブレード１１０と、根元クランプ部１２０とを有する。さらに、固定子製造装置２００は、外径クランプ部１４０の代わりに外径クランプ部２４０を有する。外径クランプ部２４０は、コイル線接触部２４２を有する。実施の形態１と同様に、ブレード１１０が、矢印Ａで示すように二層目コイル線１２の内周側に挿入され、根元クランプ部１２０が、矢印Ｂで示すように一層目コイル線１１の固定子コア２のコア端面２ａの近傍の根元を外周側から加圧する。

図８及び図９は、比較例にかかる外径クランプ部２４０が一層目コイル線１１及び二層目コイル線１２を加圧している状態を示す図である。図８の矢印Ｃに示すように、外径クランプ部２４０は、外周側から内周側に移動する。このとき、外径クランプ部２４０のコイル線接触部２４２は、先に、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端に接触する。これによって、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端が内周側に変形し、図８の矢印Ｅに示すように、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端が二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂに接近する。

そして、図９の矢印Ｄに示すように、外径クランプ部２４０がさらに内周側に移動すると、コイル線接触部２４２が、二層目コイル線１２の先端に接触し、二層目コイル線１２の先端が内周側に変形する。しかしながら、このとき、コイル線接触部２４２は、一層目コイル線１１の先端をさらに内周側に加圧している。したがって、図９の矢印Ｆに示すように、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端が二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂに強く接触する。これにより、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端によって二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂに損傷が発生してしまう。このため、エナメル被覆部１２ｂのエナメルの必要膜厚を確保することができないおそれがある。

一方、上述したように、実施の形態１にかかる固定子製造装置１００を用いることによって、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端が二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂと接触することが回避される。これによって、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端による二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂに対する損傷が抑制される。したがって、実施の形態１にかかる固定子製造装置１００は、固定子コア２に挿入されたコイル線を曲げ加工する際に、コイル線（特に二層目コイル線１２）に被覆されたエナメルの必要膜厚を確保することができる。

なお、実施の形態１にかかる固定子製造装置１００を用いることによって、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端は、二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂと軽く接触してもよい。つまり、エナメル被覆部１２ｂのエナメルに損傷が発生しない程度の強さで、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端は、二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂと接触する。また、仮に損傷が発生したとしても、その損傷は微細なものである。つまり、エナメルの必要膜厚を確保できる程度に、一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端は、二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂと軽く接触してもよい。実施の形態１にかかる外径クランプ部１４０を用いることによって、たとえ一層目コイル線１１の剥離部１１ａの先端が二層目コイル線１２のエナメル被覆部１２ｂと接触したとしても、その接触の強さが抑制されるので、エナメルに対する損傷が抑制される。したがって、エナメルの必要膜厚を確保することができる。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、根元クランプ部１２０を用いなくても、固定子製造装置１００は、コイル線を曲げ加工することは可能である。

また、上述した実施の形態１においては、二層目コイル線接触部１４４ａはプランジャ機構によって突出及び退避可能に構成されているが、プランジャ機構である必要はない。二層目コイル線接触部１４４ａが突出及び退避可能に構成される任意の機構が採用され得る。また、バネ１４４ｂの代わりに、例えばゴム等の弾性部材を用いてもよい。

また、二層目コイル線接触部１４４ａが、駆動源を有していてもよい。そして、図１のように、一層目コイル線１１が二層目コイル線１２よりも長い場合に、駆動源が二層目コイル線接触部１４４ａを退避させてもよい。一方、図２のように、一層目コイル線１１が二層目コイル線１２よりも短い場合に、駆動源が二層目コイル線接触部１４４ａを突出させるようにしてもよい。

１固定子、２固定子コア、２ａコア端面、１０コイル、１１一層目コイル線、１１ａ剥離部、１１ｂエナメル被覆部、１２二層目コイル線、１２ａ剥離部、１２ｂエナメル被覆部、１００固定子製造装置、１１０ブレード、１２０根元クランプ部、１４０外径クランプ部、１４２一層目コイル線接触部、１４４プランジャ部、１４４ａ二層目コイル線接触部、１４４ｂバネ

Claims

複数のコイル線で構成されたコイルが固定子コアに挿入された状態で前記固定子コアの端面から突出した前記コイル線を前記固定子コアの外周側に拡張する拡張手段と、
前記固定子コアの外周側に拡張された前記コイル線の先端を前記固定子コアの外周側から内周側に加圧する外径加圧手段と
を有し、
前記複数のコイル線は、前記固定子コアの最も外周側に位置する一層目コイル線と、前記一層目コイル線に隣接し前記一層目コイル線よりも長い二層目コイル線とを有し、
前記外径加圧手段は、
前記一層目コイル線に接触する第一接触部と、
前記二層目コイル線に接触する第二接触部と
を有し、
前記外径加圧手段が前記コイル線の先端を加圧するとき、前記第二接触部が前記二層目コイル線に接触した後、前記第一接触部が前記一層目コイル線に接触する
固定子製造装置。