JP6954148B2

JP6954148B2 - コイル溶接装置

Info

Publication number: JP6954148B2
Application number: JP2018008592A
Authority: JP
Inventors: 優瀬野; 烈松尾; 崇行馬場
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2021-10-27
Anticipated expiration: 2038-01-23
Also published as: JP2019129562A

Description

本発明は、ティースにコイルが装着されたステータコアを支持台上に設置し、対応する２つのコイルの端部同士を溶接してステータコイルを形成するコイル溶接装置に関する。

従来、この種のコイル溶接装置としては、ステータコアのスロットに挿入されたセグメント導体のコイルエンド部をベースプレート（位置決め治具）と押し付け治具とにより位置決めし、対応する２つのセグメント導体の端部同士を溶接してステータコイルを形成するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−２３１２７７号公報

上述したコイル溶接装置では、コイルエンド部の寸法が異なる複数種類のステータコイルを形成する場合には、コイルエンド部の寸法ごとに専用の位置決め治具や押し付け治具を用意して治具の取り替えを行なわなければならず、生産効率が大きく低下してしまう。

本発明のコイル溶接装置は、生産効率を低下させることなく、コイルエンド部の寸法が異なる複数種類のステータコイルの形成に対応することを主目的とする。

本発明のコイル溶接装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のコイル溶接装置は、
ステータコアおよび該ステータコアのティースに装着されたコイルを支持する支持台を備え、前記ティースに装着されたコイルのうち対応する２つのコイルの端部同士を溶接するコイル溶接装置であって、
前記支持台は、前記スタータコアの下面を支持するコア支持部材と、前記コア支持部材に嵌合した状態で前記コイルの下面を支持するコイル支持部材と、を有し、
前記コア支持部材および前記コイル支持部材は、周方向に位相が異なる複数の嵌め合い位置を有し、
前記コイル支持部材は、前記コア支持部材に嵌合させる嵌め合い位置を切り替えることで、前記コア支持部材に対する高さ方向の位置を変更可能である、
ことを要旨とする。

この本発明のコイル溶接装置では、ステータコアの下面を支持するコア支持部材とステータコアに装着されたコイルの下面を支持するコイル支持部材とを、周方向に位相が異なる複数の嵌め合い位置を有するように形成する。そして、コア支持部材に対して嵌合させる嵌め合い位置を切り替えることで、コア支持部材に対してコイル支持部材の高さ方向の位置を変更可能とする。これにより、専用の位置決め治具（支持台）が不要となり、生産効率を低下させることなく、コイルエンド部の寸法が異なる複数種類のステータコイルの形成に対応することができる。

本発明の一実施例としてのコイル溶接装置２０の構成の概略を示す構成図である。コイル溶接装置２０の構成の概略を示す構成図である。寸法が異なる２種類のステータ１０Ａ，１０Ｂの断面図である。コア受け３０の外観を示す外観斜視図である。コイル受け４０の外観を示す外観斜視図である。コア受け３０，コイル受け４０および押し上げピン６２の外観を示す外観斜視図である。コイル受け４０の高さ方向の位置を切り替える様子を示す説明図である。コイル受け４０の高さ方向の位置を切り替える様子を示す説明図である。コイル受け４０の高さ方向の位置を切り替える様子を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１および図２は、本発明の一実施例としてのコイル溶接装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、寸法が異なる２種類のステータ１０Ａ，１０Ｂの断面図である。実施例のコイル溶接装置２０は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される三相交流電動機のステータを製造するステータ製造装置の一部を構成するものである。ステータ製造装置は、１本の平角線をエッジワイズ方向に曲げて巻回した集中巻式の矩形コイルを形成し、矩形コイルをスタータコアのティースに例えば樹脂製のインシュレータ等と共に装着する。そして、矩形コイルの端子と対応する他の矩形コイルの端子とを実施例のコイル溶接装置２０を用いて電気的に接続することにより、ステータコアにＵ相，Ｖ相およびＷ相の各ステータコイルを有するステータを製造する。

実施例のコイル溶接装置２０は、例えばレーザ溶接装置であり、図１〜図３に示すように、ステータコア１２Ａ，１２Ｂの外径ｄ１，ｄ２とステータコア１２Ａ，１２Ｂに装着されるコイル１４Ａ，１４Ｂのコイルエンド部の高さｈ１，ｈ２とが異なる２種類のステータ１０Ａ，１０Ｂの製造に対応できるように構成されている。コイル溶接装置２０は、溶接ヘッド２２と、支持台としてのコア受け３０およびコイル受け４０と、回転装置５２と、昇降装置５４と、押し上げピン６２と、制御装置２４と、を備える。

コア受け３０は、ステータコア１２Ａ，１２Ｂの下面の外周縁部を支持してステータコア１２Ａ，１２Ｂの位置決めを行なうものである。図４は、コア受け３０の外観を示す外観斜視図である。コア受け３０は、図示するように、第１環状支持部３２と、第１環状支持部３２の外径側に第１環状支持部３２よりも一段高い位置に形成された第２環状支持部３４と、第１環状支持部３２の内径側に第１環状支持部３２よりも一段低い位置に形成された環状嵌合部３６と、を有する。第１環状支持部３２は、外径ｄ１，ｄ２が異なる２つのステータコア１２Ａ，１２Ｂのうち小径側（外径ｄ１側）のステータコア１０Ａを支持するための支持部であり、第２環状支持部３４は、大径側（外径ｄ２側）のステータコア１０Ｂを支持するための支持部である。環状嵌合部３６は、コイル受け４０が嵌合され、コイル受け４０の位置決めを行なう。環状嵌合部３６の上面には、所定深さの第１凹部３６ａと、第１凹部３６ａよりも浅い深さの第２凹部３６ｂと、周方向に沿って円弧状に湾曲すると共に上下方向に貫通した長穴３６ｏとが同一円周上に設けられている。第１凹部３６ａおよび第２凹部３６ｂは、それぞれ等角度間隔で複数かつ同数（例えば３つ）設けられ、両者は互いに周方向に所定量だけ位相がズレている。長穴３６ｏは、周方向の長さが第１凹部３６ａおよび第２凹部３６ｂの位相ズレ量に相当する長さに形成されている。

コイル受け４０は、コア受け３０の環状嵌合部３６と嵌合された状態でステータコアに装着されたコイルのコイルエンド部の下面を支持して各コイルの位置決めを行なうものである。図５は、コイル受け４０の外観を示す外観斜視図であり、図６は、コア受け３０，コイル受け４０および押し上げピン６２の外観を示す外観斜視図である。コイル受け４０は、図示するように、環状嵌合部３６と略同じ外径で環状に形成された本体４２と、本体４２の下面から下方に突出した脚部４４と、を有する。本体４２の上面には、図示しないが、ステータコアに装着された各コイルのコイルエンド部が周方向に位置ズレしないように径方向に放射状に延びる複数のリブが設けられている。脚部４４は、第１凹部３６ａおよび第２凹部３６ｂと同数（例えば３つ）かつ同一角度間隔で設けられており、コア受け３０に対して周方向に位相合わせすることで、第１凹部３６ａおよび第２凹部３６ｂのいずれにも嵌合させることができる。コイル受け４０は、脚部４４が第１凹部３６ａに嵌合した状態では、小径側（外径ｄ１側）のステータコア１２Ａを支持する第１環状支持部３２の上面と対応するコイル１４Ａのコイルエンド部を支持する本体４２の上面との間の距離が、コイル１４Ａのコイルエンド部の高さｈ１と略一致するようにコア受け３０に対して所定高さの位置（第１高さ）で位置決めされる。一方、脚部４４が第１凹部３６ａよりも浅い第２凹部３６ｂに嵌合した状態では、大径側（外径ｄ２側）のステータコア１２Ｂを支持する第２環状支持部３４の上面と対応するコイル１４Ｂのコイルエンド部を支持する本体４２の上面との間の距離が、コイル１４Ｂのコイルエンド部の高さｈ２と略一致するようにコア受け３０に対して所定高さよりも高い位置（第２高さ）で位置決めされる。

回転装置５２は、回転軸５２ａがコア受け３０の中心軸に取り付けられた駆動モータを有し、回転軸５２ａを回転駆動することにより、コア受け３０を中心軸周りに回転させる。昇降装置５４は、例えば油圧シリンダなどのアクチュエータによりスライダ５０を昇降させるものである。スライダ５０には回転装置５２が固定されており、昇降装置５４は、スライダ５０を昇降させることで、コア受け３０を昇降させることができる。

押し上げピン６２は、コイル受け４０をコア受け３０に対して相対的に上方に押し上げて両者の嵌合を解除するものであり、図６に示すように、長穴３６ａと同数かつ同一角度間隔で設けられている。押し上げピン６２の基端部は、図１および図２に示すように、先端部が上方に向くようにコイル溶接装置２０のフレーム６０に固定されており、昇降装置５４によりコア受け４０を下降させることにより、対応する長穴３６ｏを貫通し、先端部が環状嵌合部３６に設置されたコイル受け４０の本体４２の下面に当接するようになっている。これにより、コイル受け４０をコア受け３０に対して相対的に押し上げて、両者の嵌合を解除することができる。そして、押し上げピン６２によりコイル受け４０が押し上げられた状態で、回転装置５２によりコア受け３０を回転させることにより、コイル受け４０の周方向の位相をコア受け３０に対してずらすことができる。これにより、コア受け３０の第１凹部３６ａおよび第２凹部３６ｂのうちコイル受け４０の脚部４４を嵌合させる凹部を変更することができる。第１凹部３６ａおよび第２凹部３６ｂは、それぞれ異なる深さに形成されているから、脚部４４を嵌合させる凹部を変更することにより、コア受け３０に対するコイル受け４０の高さ方向の位置を変更することができる。

制御装置２６は、コイル溶接装置２０の全体の制御を司るものであり、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力ポート等を含むマイクロプロセッサとして構成されている。制御装置２６からは、溶接ヘッド２２への駆動信号や回転装置５２への駆動信号、昇降装置５４への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。

こうして構成された実施例のコイル溶接装置２０の動作、特に、コイル受け４０の高さ方向の位置を変更して製造するステータ１０Ａ，１０Ｂを切り替える際の動作について説明する。図７〜図９は、コイル受け４０の高さ方向の位置を切り替える様子を示す説明図である。以下、コア受け３０に対してコイル受け４０を第１高さで位置決めして小径のステータ１０Ａを支持し対応する２つのコイル１２Ａを溶接する図１の状態からコア受け３０に対してコイル受け４０を第２高さで位置決めして大径のステータ１０Ｂを支持し対応する２つのコイル１２Ｂを溶接する図２の状態に切り替える際の動作について説明する。図７に示すように、まず、昇降装置５４を制御してコア受け３０を下降させ、押し上げピン６２をコア受け３０の長穴３６ｏに貫通させてその先端部をコイル受け４０の下面に当接させる。コイル受け４０は、押し上げピン６２によりコア受け３０に対して相対的に押し上げられ、コア受け３０との嵌合が解除される。続いて、図８に示すように、コイル受け４０の脚部４４がコア受け３０の第２凹部３６ｂの真上に来るように、回転装置５２を制御してコイル受け４０の周方向の位相をコア受け３０に対して所定量だけずらす。そして、図９に示すように、昇降装置５４を制御してコア受け３０を上昇させることにより、コア受け３０に対して押し上げピン６２を相対的に下降させ、押し上げピン６２をコア受け３０の長穴３６ｏから引き抜く。これにより、コイル受け４０は、脚部４４が第２凹部３６ｂと嵌合し、コア受け３０に対して第２高さで位置決めされる。なお、図２の状態から図１の状態へ切り替える際には、以下のように行なうことができる。すなわち、コア受け３０を下降させてコイル受け４０をコア受け３０から離間させ、脚部４４が第１凹部３６ａの真上に来るように回転装置５２を逆転させてコイル受け４０の周方向の位相をコア受け３０に対して所定量だけずらし、コア受け３０を上昇させて脚部４４を第１凹部３６ａに嵌合させればよい。

以上説明した本実施例のコイル溶接装置２０では、ステータコア１２Ａ，１２Ｂの下面を支持するコア受け３０とステータコア１２Ａ，１２Ｂに装着されたコイル１４Ａ，１４Ｂの下面を支持するコイル受け４０とを、周方向に位相が異なる複数の嵌め合い位置を有するように形成する。そして、コア受け３０に対して嵌合させる嵌め合い位置を切り替えることで、コイル受け４０の高さ方向の位置を変更可能とする。これにより、ステータごとに専用の位置決め治具（支持台）が不要となるため、製造効率を低下させることなく、コイルエンド部の寸法が異なる複数種類のステータコイルの製造に対応することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、スタータコア１２Ａ，１２Ｂが「ステータコア」に相当し、コイル１４Ａ，１４Ｂが「コイル」に相当し、コア受け３０およびコイル受け４０が「支持台」に相当し、コア受け３０が「コア支持部材」に相当し、コイル受け４０が「コイル支持部材」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、コイル溶接装置の製造産業に利用可能である。

１０Ａ，１０Ｂステータ、１２Ａ，１２Ｂステータコア、１４Ａ，１４Ｂコイル、２０コイル溶接装置、２２溶接ヘッド、２４制御装置、３０コア受け、３２第１環状支持部、３４第２環状支持部、３６環状嵌合部、３６ａ第１凹部、３６ｂ第２凹部、３６ｏ長穴、４０コイルエンド受け、４２本体、４４脚部。５０スライダ、５２回転装置、５４昇降装置、６０フレーム、６２押し上げピン。

Claims

ステータコアおよび該ステータコアのティースに装着されたコイルを支持する支持台を備え、前記ティースに装着されたコイルのうち対応する２つのコイルの端部同士を溶接するコイル溶接装置であって、
前記支持台は、前記スタータコアの下面を支持するコア支持部材と、前記コア支持部材に嵌合した状態で前記コイルの下面を支持するコイル支持部材と、を有し、
前記コア支持部材および前記コイル支持部材は、周方向に位相が異なる複数の嵌め合い位置を有し、
前記コイル支持部材は、前記コア支持部材に嵌合させる嵌め合い位置を切り替えることで、前記コア支持部材に対する高さ方向の位置を変更可能である、
コイル溶接装置。