JP7354548B2 - 電機子の製造方法 - Google Patents
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(ステータの全体構造)
図1~図13を参照して、第1実施形態によるステータ100の構造について説明する。ステータ100は、中心軸線Cを中心に円環形状を有する。なお、ステータ100は、特許請求の範囲の「電機子」の一例である。
図3に示すように、ステータコア10は、中心軸線C(図1参照)を中心軸とした円筒形状を有する。また、ステータコア10は、たとえば、複数枚の電磁鋼板(たとえば、珪素鋼板)が軸方向に積層されることにより、形成されている。
図3に示すように、コイル部30は、軸方向他方側(Z2方向側)に設けられた第1アッセンブリ30aと、軸方向一方側(Z1方向側)に設けられた第2アッセンブリ30bとが、軸方向に組み合わされるとともに、接合されて形成されている。
図3に示すように、第1アッセンブリ30aは、複数の第1セグメント導体70(以下、「第1導体70」とする)から構成されている。また、第2アッセンブリ30bは、複数(たとえば、3つ)の動力導体50と、複数(たとえば、2つ)の中性点導体60と、第2セグメント導体80(以下、「第2導体80」とする)とを含む。
図3に示すように、コイル部30は、ステータコア10の軸方向の一方側(Z2方向側)に配置された第1導体70と、他方側(Z1方向側)に配置された第2導体80とを含む。第1導体70は、軸方向に沿って延びる一対の第1脚部71を含む。第2導体80は、軸方向に沿って延びる一対の第2脚部81を含む。第1脚部71の軸方向の長さL1(図10参照)は、第2脚部81の軸方向の長さL2(図11参照)よりも小さい。また、長さL1は、ステータコア10の軸方向の長さL3(端面10aと端面10bとの距離)よりも小さい。また、長さL2は、長さL3よりも小さい。
次に、第1実施形態によるステータ100の製造方法について説明する。図14には、ステータ100の製造工程のフローチャートが示されている。
まず、ステップS1において、複数相のセグメント導体40が形成される。すなわち、動力導体50と、中性点導体60と、第1導体70と、第2導体80とが形成される。具体的には、図10および図11に示すように、直線状の一対の第1脚部71(第2脚部81)と、一対の第1脚部71(第2脚部81)同士を接続する第1渡り部72(第2渡り部82)とにより構成された第1導体70(第2導体80)が形成される。なお、この工程の説明において、「第1脚部71が延びる方向」とは、図15中の「E方向」を意味するものとし、「周方向となる方向」とは、図15中の「F方向」を意味するものとし、「径方向となる方向」とは、図15中の「G方向」を意味するものとする。
ステップS2において、複数相のセグメント導体40のそれぞれの第1渡り部72(第2渡り部82)のうちの、少なくとも、異なる相の第1渡り部72(第2渡り部82)に隣接する部分の絶縁被膜31bの表面に、付加絶縁部31cが設けられる(形成される)。たとえば、全ての第1導体70の渡り部72の第1直線部72bの全体に、付加絶縁部31cが設けられるとともに、全ての第2導体80の渡り部82の第2直線部82bの全体に付加絶縁部31cが設けられる。また、第1屈曲部72aおよび第2屈曲部82aにも、付加絶縁部31cが設けられる。
ステップS3において、第1導体70の先端部分71aおよび第2導体80の先端部分81aの少なくとも一方に導電性接合剤91が塗布される。たとえば、先端部分71aの第1面71bおよび先端部分81aの第2面81bの両方に、導電性接合剤91が塗布される。
ステップS4において、第1アッセンブリ30aおよび第2アッセンブリ30bが形成される。第1実施形態では、図12に示すように、第1渡り部72同士(第2渡り部82同士)の距離D1が、第1脚部71同士(第2脚部81同士)の距離D2よりも大きくなるように、複数相のセグメント導体40を円環状に組み合わせることにより、軸方向に一対の第1アッセンブリ30aおよび第2アッセンブリ30bが形成される。
ステップS5において、図2に示すように、スロット絶縁部材20が各スロット12に挿入される。
ステップS6において、複数相のセグメント導体40がステータコア10に配置される。具体的には、第1アッセンブリ30aおよび第2アッセンブリ30bが軸方向両側からステータコア10に向かって軸方向に移動されることにより、第1アッセンブリ30aおよび第2アッセンブリ30bがステータコア10に配置される。すなわち、第1実施形態では、全ての第1導体70が一斉にステータコア10に配置され、全ての第2導体80が一斉にステータコア10に配置される。
ステップS7において、第1脚部71と第2脚部81とが接合される。具体的には、図6に示すように、加熱装置(たとえば、誘導加熱装置)により、接合部90が加熱されながら、押圧治具110により、接合部90径方向に押圧されることにより、導電性接合剤91が硬化される。詳細には、押圧治具110により、第1渡り部72および第2渡り部82は押圧されずに、接合部90(第1脚部71または第2脚部81)を押圧治具110とバックヨーク11の壁部11aとにより径方向に挟み込むように、接合部90が径方向に押圧される。これにより、径方向に対向して配置されている第1面71bと第2面81bとが径方向に押圧し合う状態となり、硬化される導電性接合剤91により、第1面71bと第2面81bとが接合される。これにより、第1アッセンブリ30aと第2アッセンブリ30bとが電気的に接続され、コイル部30が完成する。その後、ステータ100が完成する。また、ステータ100がロータ101と組み合わされることにより、回転電機102が完成される。
次に、図16を参照して、第2実施形態によるステータ100の製造方法について説明する。この第2実施形態の製造方法では、第1アッセンブリ30aおよび第2アッセンブリ30bを形成する前に、第1渡り部72(第2渡り部82)に付加絶縁部31cが形成されていた第1実施形態の製造方法と異なり、第1アッセンブリ30aおよび第2アッセンブリ30bが形成された後に、第1渡り部72(第2渡り部82)に付加絶縁部31cが形成される。なお、上記第1実施形態と同一の構造および工程については、同じ符号(ステップ番号)を付し、その説明を省略する。
次に、図17を参照して、第3実施形態によるステータ100の製造方法について説明する。この第3実施形態の製造方法では、セグメント導体40がステータコア10に配置される前に、第1渡り部72(第2渡り部82)に付加絶縁部31cが形成されていた第1実施形態および第2実施形態の製造方法と異なり、セグメント導体40がステータコア10に配置された後に、第1渡り部72(第2渡り部82)に付加絶縁部31cが形成される。なお、上記第1および第2実施形態と同一の構造および工程については、同じ符号(ステップ番号)を付し、その説明を省略する。
上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
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特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。
たとえば、上記実施形態では、接合部90(第1脚部71および第2脚部81の両方)がスロット12内に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図18(A)に示す上記実施形態の第1変形例によるステータ200のように、接合部90の一部がスロット12内に配置されていてもよい。また、図18(B)に示す上記実施形態の第2変形例によるステータ300のように、接合部90の全体がスロット12の外側に配置されていてもよい。また、接合部90の全体がスロット12の外側に配置されている場合、第1脚部71と第2脚部81とを接合する工程(S7)は、第1脚部71および第2脚部81の径方向両側に押圧部材111が配置された状態で、第1脚部71および第2脚部81が押圧された状態で加熱されることにより、接合部90が形成される。
また、上記実施形態では、1つのスロット12において、径方向に配列されている複数の第1渡り部72(第2渡り部82)のうち、最も径方向内側の第1渡り部72(第2渡り部82)の傾斜角度θを略0とする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、最も径方向内側の第1渡り部72(第2渡り部82)の傾斜角度θを略0ではない大きさとしてもよい。たとえば、最も径方向外側の第1渡り部72(第2渡り部82)の傾斜角度θを略0として、径方向内側の第1渡り部72(第2渡り部82)ほど、傾斜角度θを大きくしてもよい。また、図19の第3変形例のステータ400のように、スロット12における径方向の中央部の渡り部472の傾斜角度を略0として、径方向内側および外側の渡り部472ほど、傾斜角度を大きくしてもよい。
また、上記実施形態では、円環状の1つの第1アッセンブリ30aに全ての第1導体70が含まれ、円環状の1つの第2アッセンブリ30bに全ての第2導体80が含まれる例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、互いに径が異なる円環状の複数の第1アッセンブリのそれぞれに第1導体70が含まれ、互いに径が異なる円環状の複数の第2アッセンブリのそれぞれに第2導体80が含まれるように、第1アッセンブリおよび第2アッセンブリが形成されてもよい。この場合、図20に示す第3変形例のステータ100の製造方法のように、第1導体70(第2導体80)同士の機械的干渉を防止するために、傾斜角度が最も大きい第1渡り部72(第2渡り部82)を含む第1アッセンブリ330a(第2アッセンブリ)が、まず、ステータコア10に配置され、その後、傾斜角度が小さい第1渡り部72(第2渡り部82)を含む第1アッセンブリ330b(第2アッセンブリ)が、ステータコア10に配置される。
また、上記実施形態では、3相のY結線を形成するように、コイル部30を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、3相のΔ結線を形成するように、コイル部30を構成してもよいし、2相または4相以上の電力が供給されるようにコイル部30を構成してもよい。
30 コイル部
30a、330a、330b 第1アッセンブリ(環状アッセンブリ)
30b 第2アッセンブリ(環状アッセンブリ) 31 平角導線(導線)
31a 内部導体(導体部分) 31b 絶縁被膜(被膜)
31c 付加絶縁部(絶縁部) 40 セグメント導体
70 第1導体(セグメント導体) 71 第1脚部(脚部)
71a 先端部分(先端部) 71b 第1面
72、472 第1渡り部(渡り部) 73 第1接続部(接続部)
80 第2導体(セグメント導体) 81 第2脚部(脚部)
81a 先端部分(先端部) 81b 第2面
82 第2渡り部(渡り部) 83 第2接続部(接続部)
100、200、300、400 ステータ(電機子)
Claims (10)
- 軸方向に沿って延びるスロットを有する電機子コアと、前記電機子コアの軸方向に沿って延びる一対の脚部および前記一対の脚部同士を接続する渡り部を有する複数相のセグメント導体を含み、前記軸方向の一方側に配置された前記脚部と前記軸方向の他方側に配置された前記脚部とが接合された、互いに異なる相の前記渡り部同士が径方向に隣り合うコイルとを備える、電機子の製造方法であって、
前記径方向となる方向において、前記一対の脚部と前記渡り部との相対位置が互いに異なる複数の種類の前記セグメント導体を含む、前記複数相のセグメント導体を形成する工程と、
前記複数相のセグメント導体を形成する工程の後、互いに異なる前記スロットに配置された前記セグメント導体の前記径方向に隣り合う互いに異なる相の前記渡り部同士の第1距離が、同一の前記スロットに配置された前記セグメント導体の前記径方向に隣り合う互いに同じ相の前記脚部同士の第2距離よりも大きくなり、かつ、前記軸方向の一方側の前記脚部または前記軸方向の他方側の前記脚部の少なくとも一方が前記スロットに配置されるように、前記相対位置が互いに異なる複数の種類の前記複数相のセグメント導体を前記電機子コアの一方側および他方側にそれぞれ配置する工程と、
前記複数相のセグメント導体を配置する工程の後、前記軸方向の一方側に配置された前記脚部と前記軸方向の他方側に配置された前記脚部とを接合する工程とを備え、
前記複数相のセグメント導体を配置する工程は、前記複数相のセグメント導体を前記電機子コアの一方側および他方側にそれぞれ配置する前に前記軸方向の一方側および他方側の各々の前記渡り部の同じ部分に、絶縁部を設ける工程を含む、電機子の製造方法。 - 前記複数相のセグメント導体を形成する工程は、前記径方向となる方向において、前記渡り部の前記脚部に対する接続部の傾斜度合が互いに異なる前記複数のセグメント導体を形成することにより、前記相対位置が互いに異なる前記複数の種類のセグメント導体を含む、前記複数相のセグメント導体を形成する工程である、請求項1に記載の電機子の製造方法。
- 前記複数相のセグメント導体を配置する工程は、前記複数相のセグメント導体のうちの前記傾斜度合が小さい前記セグメント導体ほど、前記径方向の一方側に配置され、かつ、前記傾斜度合が大きい前記セグメント導体ほど、前記径方向の他方側に配置されることにより、前記渡り部同士の前記第1距離が前記脚部同士の前記第2距離よりも大きくなるように、前記複数相のセグメント導体を配置する工程である、請求項2に記載の電機子の製造方法。
- 前記複数相のセグメント導体を形成する工程は、前記傾斜度合が0の前記セグメント導体が、最も前記径方向の一方側に配置され、前記径方向の一方側から他方側に向かって徐々に前記傾斜度合が大きい前記セグメント導体が配置されるように、前記複数のセグメント導体を配置する工程である、請求項3に記載の電機子の製造方法。
- 前記複数相のセグメント導体を形成する工程は、絶縁性を有する被膜が設けられた複数の導線をそれぞれ屈曲させることにより、前記相対位置が互いに異なる前記複数の種類のセグメント導体を含む、前記複数相のセグメント導体を形成する工程である、請求項1~4のいずれか1項に記載の電機子の製造方法。
- 前記複数相のセグメント導体のそれぞれの前記渡り部のうちの、少なくとも、異なる相の前記渡り部に隣接する部分の前記被膜の表面に、絶縁部を設ける工程をさらに備える、請求項5に記載の電機子の製造方法。
- 前記絶縁部を設ける工程は、前記複数相のセグメント導体を形成する工程の後、前記複数相のセグメント導体を配置する工程に先立って、前記渡り部に前記絶縁部を設ける工程であり、
前記複数相のセグメント導体を配置する工程は、前記径方向に隣り合う前記絶縁部が設けられた前記渡り部の導体部分同士の距離である前記第1距離が前記径方向に隣り合う前記脚部の導体部分同士の前記第2距離よりも大きくなるように、前記複数相のセグメント導体を前記電機子コアの一方側および他方側にそれぞれ配置する工程である、請求項6に記載の電機子の製造方法。 - 前記複数相のセグメント導体を形成する工程の後で、かつ、前記複数相のセグメント導体を配置する工程に先立って、前記渡り部同士の前記第1距離が前記脚部同士の前記第2距離よりも大きくなるように、前記複数相のセグメント導体を円環状に組み合わせることにより、軸方向に一対の環状アッセンブリを形成する工程をさらに備え、
前記複数相のセグメント導体を配置する工程は、前記一対の環状アッセンブリを軸方向両側から前記電機子コアに対して軸方向に移動させることにより、前記一対の環状アッセンブリを前記電機子コアに配置する工程である、請求項1~7のいずれか1項に記載の電機子の製造方法。 - 前記複数相のセグメント導体を形成する工程の後で、かつ、前記複数相のセグメント導体を配置する工程に先立って、前記渡り部同士の前記第1距離が前記脚部同士の前記第2距離よりも大きくなるように、前記複数相のセグメント導体を円環状に組み合わせることにより、軸方向に一対の環状アッセンブリを形成する工程と、
前記一対の環状アッセンブリを形成する工程の後、前記複数相のセグメント導体を配置する工程に先立って、前記環状アッセンブリに含まれる互いに異なる相の前記渡り部同士の間に、絶縁部を設ける工程とをさらに備え、
前記複数相のセグメント導体を配置する工程は、前記一対の環状アッセンブリを軸方向両側から前記電機子コアに対して軸方向に移動させることにより、前記一対の環状アッセンブリを前記電機子コアに配置する工程である、請求項1~5のいずれか1項に記載の電機子の製造方法。 - 前記複数相のセグメント導体を配置する工程は、前記軸方向の一方側に配置された前記脚部の先端部の第1面と前記軸方向の他方側に配置された前記脚部の先端部の第2面とが径方向に対向するように、前記複数相のセグメント導体を配置する工程であり、
前記軸方向の一方側に配置された前記脚部と前記軸方向の他方側に配置された前記脚部とを接合する工程は、前記渡り部を押圧せずに、前記軸方向の一方側に配置された前記脚部の先端部の第1面と前記軸方向の他方側に配置された前記脚部の先端部の第2面とを径方向に押圧することにより、前記軸方向の一方側に配置された前記脚部と前記軸方向の他方側に配置された前記脚部とを接合する工程である、請求項1~9のいずれか1項に記載の電機子の製造方法。
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