JP6783318B2 - ステータおよびステータの製造方法 - Google Patents
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Description
(ステータの構造)
図1〜図7を参照して、第1実施形態によるステータ10について説明する。ステータ10は、ロータ20を備える回転電機100の一部を構成する。回転電機100は、たとえば、モータまたはジェネレータとして構成されている。なお、本願明細書では、「軸方向」は、ステータ10(回転電機100)の軸線Cに沿った方向(矢印Z方向)を意味する。また、「径方向」は、ステータ10の径方向(半径方向:矢印R方向)を意味する。また、「径方向内側」は、ステータ10の径方向内側を意味し、「径方向外側」は、ステータ10(ステータコア11)の径方向外側を意味する。また、「周方向」は、ステータ10(ステータコア11)の周方向(矢印A方向)を意味する。
次に、図5、図6、図8〜図16を参照して、ステータ10の製造方法について説明する。
ここで、第1実施形態におけるステータ10の製造方法では、ウェッジ40を形成する工程が行われる。ウェッジ40を形成する工程は、後述するウェッジ40をウェッジ挿入溝12eに配置する工程に先立って行われる。具体的には、図8に示すように、ウェッジ40を形成する工程において、スロット12の開口部12aの幅W3以下の幅W7を有するウェッジ40が形成される。なお、図8では、幅W7を幅W3と等しい大きさに図示しているが、幅W7は幅W3以下であればよい。また、幅W7は、請求の範囲の「第1の周方向幅」の一例である。
図5に示すように、丸線30aを巻回することにより、コイル30が形成される。具体的には、図示しない巻枠に丸線30aが複数回巻回される。そして、コイル30の少なくとも一対のスロット収容部31を覆うように、コイル30に絶縁部材36が取り付けられる。具体的には、一対のスロット収容部31と、コイルエンド部32とを覆うように、コイル30に絶縁部材36が取り付けられる。また、絶縁部材36は、コイル30を覆った状態で、環形状(六角形形状)を有する。
次に、コイル30をスロット12に挿入する工程が行われる。まず、図9に示すように、電磁鋼板が軸方向に沿って積層されることにより形成されたステータコア11が形成される。また、図10に示すように、ステータコア11のスロット12に対応するように設けられる溝部51を有するコイル挿入冶具50が準備される。
次に、第1実施形態におけるステータ10の製造方法では、ウェッジ40をウェッジ挿入溝12eに配置する工程が行われる。ウェッジ40をウェッジ挿入溝12eに配置する工程では、熱可塑性樹脂を含むウェッジ40を加熱変形させながら、ウェッジ40をステータコア11の径方向内側から開口部12aを介して径方向外側に移動させることにより、ステータコア11の径方向内側から見て開口部12aを塞ぐように、ウェッジ40がウェッジ挿入溝12eに配置される。
次に、ウェッジ40をウェッジ挿入溝12eに配置する工程の後、ウェッジ40への加熱を完了(停止)することにより、ウェッジ40の一対の係合部41がウェッジ挿入溝12eに係合した状態のウェッジ40の形状を固定する工程が行われる。すなわち、軟化していたウェッジ40の変形部42に含まれる熱可塑性樹脂の温度が低下することにより、ウェッジ40が硬化される。言い換えると、屈曲形状が広がり、幅W6を有するとともに一対の係合部41がウェッジ挿入溝12eに係合した状態で、ウェッジ40が硬化して、ウェッジ40の形状が固定される。これにより、ウェッジ40が開口部12aを介して径方向内側に脱離されるのが防止されるとともに、ウェッジ40により、コイル30が開口部12aを介して径方向内側に脱離されるのが防止される。
図1および図17を参照して、第2実施形態によるステータ210について説明する。第2実施形態によるステータ210では、第1樹脂部分43と第2樹脂部分44とにより2色成形により構成されていた第1実施形態によるウェッジ40とは異なり、第1樹脂243からなるウェッジ240を備える。なお、上記第1実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
図18〜図20を参照して、第3実施形態によるステータ310について説明する。第3実施形態によるステータ310には、ウェッジ340同士をステータコア11の周方向に互いに連結する連結部350が設けられている。なお、上記第1または第2実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
第3実施形態では、図20に示すように、複数の屈曲形状を有するウェッジ340と連結部350とが一体的に形成される。そして、複数のウェッジ340が連結部350により連結された状態で、ステータコア11の径方向内側に配置された後、第1実施形態のステータ10の製造方法と同様に、加熱押圧装置70(図14および図15参照)により各々のウェッジ340がウェッジ挿入溝12eに挿入される。なお、ステータ310のその他の製造方法は、上記第1実施形態のステータ10の製造方法と同様である。
上記第1〜第3実施形態では、ウェッジ(40、240、340)を、熱可塑性樹脂を含むように構成する。これにより、ウェッジ(40、240、340)を加熱することにより、ウェッジ(40、240、340)の周方向の幅を変化させることができる。その結果、ウェッジ(40、240、340)をコイル挿入用開口部(12a)の周方向の幅よりも小さく形成することにより、コイル挿入用開口部(12a)を介してウェッジ(40、240、340)をスロット(12)に径方向から挿入することができるとともに、挿入中または挿入後に、ウェッジ(40、240、340)を加熱変形させてウェッジ(40、240、340)の周方向の幅をコイル挿入用開口部(12)の周方向の幅よりも大きくして、ウェッジ(40、240、340)を凹部(12e)に係合させることができる。この結果、ウェッジ(40、240、340)を加熱変形させずに軸方向に沿って移動させてウェッジ(40、240、340)を凹部(12e)に係合させる場合と異なり、スロット(12)に対するコイル(30)の占積率を高めて、ステータコア(11)の軸方向の長さを比較的大きく構成した場合にも、ウェッジ(40、240、340)とコイル(30)とが軸方向に摩擦することを防止することができる。その結果、スロット(12)に対するコイル(30)の占積率を高めた場合にも、コイル(30)に負荷を与えることなく、ウェッジ(40、240、340)をスロット(12)の凹部(12e)に容易に配置することができる。
上記第1〜第3実施形態では、熱可塑性樹脂を含むウェッジ(40、240、340)を加熱変形させながら、ウェッジ(40、240、340)をステータコア(11)の径方向一方側からコイル挿入用開口部(12a)を介して径方向他方側に移動させる。これにより、ウェッジ(40、240、340)を加熱変形させずに軸方向に沿って移動させてウェッジ(40、240、340)を凹部(12e)に係合させる場合と異なり、スロット(12)に対するコイル(30)の占積率を高めて、ステータコア(11)の軸方向の長さを比較的大きく構成した場合にも、ウェッジ(40、240、340)とコイル(30)とが軸方向に摩擦することを防止することができる。その結果、スロット(12)に対するコイル(30)の占積率を高めた場合にも、コイル(30)に負荷を与えることなく、ウェッジ(40、240、340)をスロット(12)の凹部(12e)に容易に配置することが可能なステータ(10、210、310)の製造方法を提供することができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
12 スロット 12a 開口部(コイル挿入用開口部)
12d 側壁 12e ウェッジ挿入溝(凹部)
30 コイル 31 スロット収容部
40、240、340 ウェッジ
41、241、341 係合部 41a 外周面
42、242、342 変形部
43、243 第1樹脂部分(第1樹脂)
44 第2樹脂部分(第2樹脂) 350 連結部
Claims (10)
- 径方向に開口するコイル挿入用開口部を有する複数のスロットと、周方向の側壁に設けられ軸方向に延びる凹部とを有する円環状のステータコアと、
前記複数のスロットに収納されるスロット収容部を含むコイルと、
前記ステータコアの径方向から見て前記コイル挿入用開口部の少なくとも一部を塞ぐように前記凹部に係合されており、熱可塑性樹脂を含むウェッジとを備え、
前記ウェッジは、前記ステータコアの周方向において前記ウェッジの両端部近傍に設けられ前記凹部に係合する一対の係合部と、前記ステータコアの周方向において前記ウェッジの中央部に設けられ、加熱変形可能な変形部とを含み、
前記一対の係合部は、前記ステータコアの軸方向の一方側から見て、前記コイルに向かって凸状でかつ弧状に形成された外周面を有する、ステータ。 - 前記ステータコアの径方向において、前記変形部の径方向厚みは、前記一対の係合部の径方向厚みよりも小さい、請求項1に記載のステータ。
- 前記ウェッジは、前記変形部を構成する第1樹脂と、前記一対の係合部を構成するとともに磁性を有する材料を含む第2樹脂とにより、一体的に形成されている、請求項1または2に記載のステータ。
- 前記ステータコアの軸方向の一方側に配置され、複数の前記ウェッジ同士を前記ステータコアの周方向に互いに連結する連結部をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載のステータ。
- 径方向に開口するコイル挿入用開口部を有する複数のスロットと、周方向の側壁に設けられ軸方向に延びる凹部とを有する円環状のステータコアと、前記複数のスロットに収容されるスロット収容部を含むコイルと、前記凹部に配置されるウェッジとを備えるステータの製造方法であって、
前記ステータコアの径方向から前記コイル挿入用開口部を介して前記複数のスロットに前記コイルの前記スロット収容部を挿入する工程と、
前記コイルを挿入する工程の後、熱可塑性樹脂を含み、前記ステータコアの周方向において前記ウェッジの両端部近傍に設けられ前記凹部に係合するとともに前記ステータコアの軸方向の一方側から見て前記コイルに向かって凸状でかつ弧状に形成された外周面を有する一対の係合部と、前記ステータコアの周方向において前記ウェッジの中央部に設けられ、加熱変形可能な変形部とを含む前記ウェッジを加熱変形させながら、前記ウェッジを前記ステータコアの径方向一方側から前記コイル挿入用開口部を介して径方向他方側に移動させることにより、前記ステータコアの径方向から見て前記コイル挿入用開口部の少なくとも一部を塞ぐように、前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程とを備える、ステータの製造方法。 - 前記ウェッジを前記凹部に配置する工程に先立って、前記ステータコアの周方向における前記コイル挿入用開口部の周方向幅未満の第1の周方向幅を有する前記ウェッジを形成する工程をさらに備え、
前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程は、前記ウェッジの幅方向を前記ステータコアの周方向に沿うように配置し、前記ウェッジの周方向幅が前記第1の周方向幅を有する状態から、前記コイル挿入用開口部の周方向幅よりも大きい第2の周方向幅を有する状態に変化するように前記ウェッジを加熱変形させながら、前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程である、請求項5に記載のステータの製造方法。 - 前記ウェッジを形成する工程は、前記一対の係合部と前記変形部とが屈曲形状を構成する前記ウェッジを形成する工程であって、
前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程は、前記ステータコアの軸方向の一方側から見て屈曲形状を有するように前記ウェッジを前記ステータコアの径方向一方側に配置した状態から、前記ウェッジの前記一対の係合部が前記ステータコアの周方向に広げられた状態に変化するように前記ウェッジを加熱変形させながら、前記ウェッジを径方向他方側に移動させることにより前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程である、請求項6に記載のステータの製造方法。 - 前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程は、前記ウェッジを前記ステータコアの径方向一方側から加熱しながら押圧して、前記一対の係合部が前記コイルにより前記凹部にガイドされることにより、前記一対の係合部と前記凹部とを係合させるように、前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程である、請求項7に記載のステータの製造方法。
- 前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程は、前記変形部が前記ステータコアの径方向一方側に突出するように配置された屈曲形状を有する前記ウェッジの前記変形部を、前記ステータコアの径方向一方側から加熱しながら押圧することにより、前記ウェッジの前記一対の係合部が前記ステータコアの周方向に広げられた状態に変化するように前記変形部を加熱変形させながら、前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程である、請求項7または8に記載のステータの製造方法。
- 前記ウェッジを前記凹部に係合させる工程の後、前記ウェッジへの加熱を完了することにより、前記ウェッジの前記一対の係合部が前記凹部に係合した状態の前記ウェッジの形状を固定する工程をさらに備える、請求項7〜9のいずれか1項に記載のステータの製造方法。
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