JPWO2017159866A1

JPWO2017159866A1 - クランプ治具、固定子製造装置、及び、固定子の製造方法

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Publication number: JPWO2017159866A1
Application number: JP2018506050A
Authority: JP
Inventors: 司米山; 恵太郎桃崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2019-01-17
Also published as: CN108886306A; US20190084098A1; WO2017159866A1

Abstract

長期にわたって使用することができるクランプ治具、固定子製造装置、及び、当該クランプ治具又は固定子製造装置を用いた固定子の製造方法を提供する。固定子コアの径方向に延び、固定子コアに挿入されて溶接される電気導体の端部を固定子コアの周方向における両側からクランプする一対のクランプ本体４１と、クランプ本体４１に対して回転可能に支持され、一対のクランプ本体４１に電気導体の端部がクランプされているときに、電気導体の端部に当接する挟持部４６３と、を有し、挟持部４６３は、挟持部４６３の回転方向に電気導体の端部に当接可能な複数の当接面部４６４を有するクランプ治具４０である。

Description

本発明は、固定子コアに挿入されたコイルセグメントの端部を溶接する前にクランプするクランプ治具、固定子製造装置、及び、固定子の製造方法に関する。

従来より、自動車に搭載される小型化及び高出力化されたモータとして、固定子コアにコイルセグメントを挿入したものが知られている。モータの固定子は、固定子コアに挿入されたコイルセグメントの端部がクランプされて２本ずつ溶接されることにより製造される。セグメントの端部のクランプには、様々なクランプ治具が用いられる（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−１０７８７６号公報

上記特許文献１に記載のクランプ治具を何度も繰り返し使用していると、クランプ治具によりセグメントの端部をクランプする際のクランプ治具の開閉時に、セグメントの端部に対してクランプ治具が摺動する。このため、クランプ治具におけるセグメントの端部をクランプする部分が摩耗する。また、セグメントの端部をクランプした状態でセグメントの端部を溶接することにより、セグメントの端部を介して溶接熱がクランプ治具に伝わり、クランプ治具はダメージを受ける。

このため、所定回数使用したクランプ治具は交換が必要となる。クランプ治具は、複雑な形状を有しているため単価が高い。また、クランプ治具の交換時には、固定子を製造する製造ラインを停止しなければならないため、頻繁に交換を行わないことが好ましい。

本発明は、長期にわたって使用することができるクランプ治具、固定子製造装置、及び、当該クランプ治具又は固定子製造装置を用いた固定子の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、固定子コア（例えば、後述の固定子コア２１）の径方向に延び、前記固定子コアに挿入されて溶接される電気導体（例えば、後述のセグメント３０）の端部（例えば、後述の端部３１）を前記固定子コアの周方向における両側からクランプする一対のクランプ本体（例えば、後述のクランプ本体４１）と、前記一対のクランプ本体に電気導体の端部がクランプされているときに、電気導体の端部に当接する挟持部（例えば、後述の挟持部４６３）と、を有するクランプ治具であって、前記挟持部は、クランプ治具が回転することにより電気導体の端部にそれぞれ当接可能な複数の当接面部（例えば、後述の当接面部４６４）を有するクランプ治具（例えば、後述のクランプ治具４０）を提供する。

本発明によれば、クランプ本体に支持された挟持部一の当接面部が磨耗してきた際に、クランプ治具の挟持部の他の当接面部を使用して、電気導体の端部に当接させて、電気導体の端部をクランプすることができる。このため、クランプ治具の挟持部の一の当接面部が磨耗した場合であっても、クランプ治具を交換せずに引き続き使用することができ、クランプ治具を長期にわたり使用することができる。

また、本発明は、固定子コア（例えば、後述の固定子コア２１）に挿入された電気導体（例えば、後述のセグメント３０）の端部（例えば、後述の端部３１）を溶接して固定子を製造する固定子製造装置（例えば、後述の溶接装置１０）であって、前記固定子コアの径方向に延び、溶接される電気導体の端部を前記固定子コアの周方向における両側からクランプする一対のクランプ治具（例えば、後述のクランプ治具４０）と、前記固定子コアと前記クランプ治具とを相対的に前記固定子コアの軸方向に移動させる移動手段と、前記一対のクランプ治具を移動させて前記一対のクランプ治具を開閉するクランプ治具開閉手段と、を有し、前記クランプ治具は、クランプ本体（例えば、後述のクランプ本体４１）と、前記一対のクランプ本体に電気導体の端部がクランプされているときに、電気導体の端部に当接する挟持部（例えば、後述の挟持部４６３）と、を有し、前記挟持部は、クランプ治具が回転することにより電気導体の端部に当接可能な当接面部（例えば、後述の当接面部４６４）を複数有する固定子製造装置を提供する。

本発明によれば、上述のクランプ治具に関する発明と同様の作用・効果を奏する。

また、本発明は、上記クランプ治具、又は、上記固定子製造装置を用いて固定子を製造する固定子の製造方法を提供する。

本発明によれば、長期にわたって使用することができるクランプ治具、固定子製造装置、及び、当該クランプ治具又は固定子製造装置を用いた固定子の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る固定子製造装置としての溶接装置１０を用いて固定子２０を製造する様子を示す模式図である。本発明の一実施形態に係るクランプ治具４０を示す平面図である。本発明の一実施形態に係るクランプ治具４０を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る固定子製造装置１０を用いて固定子２０を製造する様子を示す図である。（ａ）は、クランプ治具４０によりセグメント３０の端部３１をクランプする前の状態を示す平面図である。（ｂ）は、クランプ治具４０によりセグメントの端部３１をクランプした状態を示す平面図である。（ｃ）は、（ａ）のｃ−ｃ線に沿った断面図である。（ｄ）は、（ｂ）のｄ−ｄ線に沿った断面図である。（ｅ）は、セグメントの端部３１を溶接した様子を示す断面図である。

本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、クランプ治具４０、及び、固定子製造装置としての溶接装置１０により溶接されるセグメント３０を有する固定子２０について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る固定子製造装置としての溶接装置１０を用いて固定子２０を製造する様子を示す模式図である。

溶接装置１０は、固定子用治具１１と、溶接トーチ１２と、クランプ治具４０と、を備えている。
固定子用治具１１は、固定子２０の軸心を中心として回転可能に固定子２０を支持する。固定子用治具１１が回転することにより、固定子２０が回転させられ、溶接トーチ１２に対する、固定子２０に挿入されたセグメント３０の端部３１の位置を変えることができるように構成されている。

溶接トーチ１２は、上下方向及び固定子２０の径方向に移動可能に支持されている。溶接トーチ１２は、ＴＩＧ溶接の電極１２１と、シールドガスの吹き出し口１２３とを備えている。本実施形態では、溶接方法としてＴＩＧ溶接が用いられる。後述のように一のセグメント３０の端部３１の一列において、８本の端部３１が２本ずつＴＩＧ溶接により溶接される。その後に、固定子用治具１１によって固定子２０が回転させられて、当該一のセグメント３０の端部３１の一列に隣接する他のセグメント３０の端部３１の一列において、８本の端部３１が２本ずつＴＩＧ溶接により溶接される。これが繰り返されることにより、複数のセグメント３０の端部３１は、２本ずつ電気的に接続されるように構成されている。

固定子２０は、固定子コア２１と、複数のスロット２２と、電気導体としての複数のセグメント３０とを備えている。固定子コア２１は、円筒状を有しており、複数のスロット２２は、固定子コア２１に形成されている。複数のスロット２２は、固定子コア２１の軸方向へ固定子コア２１を貫通する貫通孔により構成されており、固定子コア２１の軸心を中心として放射状に且つ、周方向の全体にわたって複数形成されている。

セグメント３０は、通電する導体３２と、導体３２を覆うことにより周囲を絶縁する絶縁被膜３３と、を有している。導体３２は、銅により構成された平角線材により構成されている。絶縁被膜３３は、軟質で絶縁性を有する材料により構成されており、例えば、本実施形態では、導体３２の表面を覆うエナメル被膜と、エナメル被膜の外側を覆うＰＥＥＫ材被膜とにより構成されている。セグメント３１の端部３１においては、絶縁被膜３３は剥離されており、平角線材が露出している。

複数のセグメント３０は、固定子２０に形成された複数のスロット２２にそれぞれ挿入されている。セグメント３０は、固定子コア２１に挿入された状態とされることにより、複数のセグメント３０の端部３１は、８本ずつ固定子コア２１の半径方向に一列に並べられる。８本ずつ並べられたセグメント３０の端部３１の列は、固定子コア２１の軸心を中心として放射状に複数列並べられている。

次に、クランプ治具４０について説明する。クランプ治具４０を構成する一対のクランプ本体４１は、左右対称形状を有しているため、一方についてのみ説明し、他方については、説明を省略する。
図２は、本発明の一実施形態に係るクランプ治具４０を示す平面図である。図３は、本発明の一実施形態に係るクランプ治具４０を示す斜視図である。

クランプ治具４０は、クランプ本体４１を有しており、クランプ本体４１は、中心側支持部４４と、外径側支持部４５と、中間挟持部４６とを有している。中心側支持部４４と、中間挟持部４６と、外径側支持部４５とは、この順で並んだ位置関係を有しており、銅により構成されて一体成形されて接続され、固定子コア２１の径方向に延びる位置関係とされて使用される。クランプ治具４０は、固定子コア２１に対して相対的に固定子コア２１の軸方向（図１において矢印Ａで示す方向及びその逆方向）にクランプ治具４０を移動可能とする移動手段としての移動装置部（図示せず）により支持されている。

中心側支持部４４は、略直方体形状を有しており、中心側支持部４４の長手方向に沿って２つの貫通孔４４１が形成されている。２つの貫通孔４４１には、それぞれボルト（図示せず）が貫通して、クランプ治具４０を支持する溶接装置１０の移動装置部（図示せず）に、中心側支持部４４は固定される。溶接装置１０の移動装置部は、クランプ治具開閉手段としてのクランプ治具開閉装置部（図示せず）を備えている。移動装置部（図示せず）は、固定子コア２１の周方向（図４（ａ）の略上下方向）へ、一対のクランプ治具４０を互いに離間したり接近したりして一対のクランプ治具４０を開閉して、クランプ治具４０が、固定子２０に挿入されるセグメント３０の端部３１をクランプ（挟持）することができるように構成されている。

外径側支持部４５は、略直方体形状を有しており、中間挟持部４６に接続されている側に対する反対側の端部寄りの部分には、貫通孔４５１が形成されている。貫通孔４５１には、ボルト（図示せず）が貫通して、クランプ治具４０を支持する溶接装置１０の移動装置部（図示せず）に、外径側支持部４５は固定される。

中間挟持部４６は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、溶接されるセグメント３０の端部３１を固定子コア２１の周方向両側（図４（ａ）の略上下両側）からクランプする。図２等に示すように、中間挟持部４６は、支持軸４６１と、挟持部４６３と、を有している。

図３等に示すように、支持軸４６１は、四角柱形状を有している。支持軸４６１の一端部及び他端部は、中心側支持部４４、外径側支持部４５にそれぞれ形成された四角柱形状を有する穴に、着脱可能に挿入されている。これにより、支持軸４６１は、中心側支持部４４、外径側支持部４５に対して回転不能である。

挟持部４６３は、載頭角錐の底面同士が互いに２つずつ接続されたような形状の５つの部分４６６の、当該載頭角錐の上面同士が互いに接続されて、当該５つの部分４６６が一体成形されて１つとされたような形状を有している。換言すれば、挟持部４６３は、そろばんの珠を５つ一体的に接続したような形状を有している。挟持部４６３の軸心位置には、支持軸４６１を挿入可能な四角柱形状を有する貫通孔（図示せず）が形成されている。

２つの載頭角錐の底面を互いに接続した形状の部分４６６は、支持軸４６１の軸方向に対して傾斜した複数の側面である当接面部４６４を有している。当接面部４６４は、支持軸４６１の軸方向であって当該載頭角錐の上面をから底面に向う方向で見ると、支持軸４６１を中心とする放射状に広がるように配置されている。当接面部４６４は、それぞれ平面により構成されており、クランプ治具４０によってセグメント３０の端部３１をクランプしているときに、セグメント３０の端部３１に当接する。一対のクランプ治具４０において互いに対向する挟持部４６３の一の当接面部４６４−１は、挟持部４６３を支持軸４６１から抜き取り、挟持部４６３の軸心を中心として挟持部４６３を回転させることにより、互いに対向しない位置関係となり、他の当接面部４６４−２同士が互いに対向する位置関係となるように構成されている。挟持部４６３において支持軸４６１の軸方向へ直交する方向へ突出している部分は、ガイド突部４３を構成する。

図２等に示すように、ガイド突部４３は、支持軸４６１の軸方向へ直交する方向へ５つ突出している。ガイド突部４３の存在により、中間挟持部４６には、支持軸４６１の軸方向における、隣接するガイド突部４３間の空間として、端部収容凹部４２が形成されている。

端部収容凹部４２は、５つのガイド突部４３のうちの隣接するガイド突部４３の間に形成されており、計４つ固定子コア２１の半径方向（支持軸４６１の軸方向）に並んで形成されている。４つの端部収容凹部４２には、それぞれ２本ずつセグメント３０の端部３１が収容された状態とされて、クランプ本体４１により、計８本のセグメント３０の端部３１がクランプされた状態とされる。

次に、クランプ治具４０を有する溶接装置１０を用いた固定子の製造方法について説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る固定子製造装置１０を用いて固定子２０を製造する様子を示す図である。（ａ）は、クランプ治具４０によりセグメント３０の端部３１をクランプする前の状態を示す平面図である。（ｂ）は、クランプ治具４０によりセグメントの端部３１をクランプした状態を示す平面図である。（ｃ）は、（ａ）のｃ−ｃ線に沿った断面図である。（ｄ）は、（ｂ）のｄ−ｄ線に沿った断面図である。（ｅ）は、セグメントの端部３１を溶接した様子を示す断面図である。

先ず、固定子用治具１１を回転させることにより固定子２０を回転させて、クランプ治具４０の近傍へ、クランプするセグメント３０の端部３１の列を移動させる。そして、クランプ移動装置部の駆動により、クランプ治具４０の中間挟持部４６がクランプするセグメント３０の端部３１の列をクランプ可能な位置へ、クランプ治具４０を移動させる。クランプ本体４１は、図４（ａ）に示すように、固定子コア２１の周方向に複数形成されているセグメント３０の端部３１の列のうちの、クランプされるセグメント３０の端部３１の列と、この列の両隣のセグメント３０の端部３１の列との間に配置される。

次に、図４（ａ）に示すように、溶接装置１０のクランプ治具開閉装置部（図示せず）を駆動させることにより、一対のクランプ本体４１を矢印Ｃに示す方向へ互いに接近させる。これにより、図４（ｂ）、図４（ｄ）に示すように、８本のセグメント３０の端部３１が２本ずつ、端部収容凹部４２に収容された状態で、クランプ本体４１にクランプされる。

次に、クランプ本体４１によってクランプされたセグメント３０の端部３１に対して、トーチ１２が相対的に図１の矢印Ｂの方向へ移動し、図４（ｅ）に示すように、セグメント３０の端部３１の２本ずつの４つの組を順番に溶接する。これにより、セグメント３０の端部３１の先端部に溶接玉３４が形成され、セグメント３０の端部３１が２本ずつ溶接される。そして上述の工程が、固定子コア２１の半径方向に並べられた８本のセグメント３０の端部３１の各列に対して行われて、全てのセグメント３０の端部３１が、２本ずつ溶接される。その結果、固定子２０が製造される。

次に、クランプ治具４０の当接面部４６４−１をセグメント３０の端部３１に当接させて、セグメント３０の端部３１をクランプすることを所定回数行った後には、以下の工程が行われる。
先ず、外径側支持部４５に形成された穴から支持軸４６１の一端部を抜き取り、外径側支持部４５から支持軸４６１を取り外す。次に、挟持部４６３から支持軸４６１を抜き取り、挟持部４６３の軸心を中心として９０°回転させた後に、再び、支持軸４６１を挟持部４６３に挿入した状態とする。そして、外径側支持部４５に形成された穴に、再び支持軸４６１の一端部を挿入し、外径側支持部４５に対して支持軸４６１を、回転不能に固定する。これにより、セグメント３０の端部３１をクランプする際に、挟持部４６３の他の当接面部４６４−２が、セグメント３０の端部３１に当接する。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、クランプ治具４０は、固定子コア２１の径方向に延びて構成され、固定子コア２１に挿入されて溶接される電気導体としてのセグメント３０の端部３１を、固定子コア２１の周方向における両側からクランプする一対のクランプ本体４１と、一対のクランプ本体４１にセグメント３０の端部３１がクランプされているときに、セグメント３０の端部３１に当接する挟持部４６３と、を有する。挟持部４６３は、クランプ治具４０が回転することによりセグメント３０の端部３１にそれぞれ当接可能な複数の当接面部４６４を有する。

また、本実施形態では、固定子コア２１に挿入された電気導体としてのセグメント３０の端部３１を溶接して固定子２０を製造する固定子製造装置１０は、固定子コア２１の径方向に延び、溶接されるセグメント３０の端部３１を固定子コア２１の周方向における両側からクランプする一対のクランプ治具４０と、固定子コア２１とクランプ治具４０とを相対的に固定子コア２１の軸方向に移動させる移動手段としての移動装置部と、一対のクランプ治具４０を移動させて一対のクランプ治具４０を開閉するクランプ治具開閉手段としてのクランプ治具開閉装置部と、を有する。そして、クランプ治具４０は、クランプ本体４１と、一対のクランプ本体４１にセグメント３０の端部３１がクランプされているときに、セグメント３０の端部３１に当接する挟持部４６３と、を有する。挟持部４６３は、クランプ治具が回転することによりセグメント３０の端部３１にそれぞれ当接可能な当接面部４６４を複数有する。

これにより、クランプ治具４０の挟持部４６３の一の当接面部４６４−１が磨耗してきた際に、クランプ治具４０の挟持部４６３の他の当接面部４６４−２を使用して、セグメント３０の端部３１に当接させて、セグメント３０の端部３１をクランプすることができる。このため、クランプ治具４０の挟持部４６３の一の当接面部４６４−１が磨耗した場合であっても、クランプ治具４０を交換せずに引き続き使用することができ、クランプ治具４０を長期にわたり使用することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、固定子製造装置の各部の構成は、本実施形態における固定子製造装置１０の各部の構成に限定されない。例えば、挟持部４６３の構成は、本実施形態における挟持部４６３の構成に限定されない。例えば、支持軸４６１は、四角柱形状に限定されず、例えば、６角柱形状であってもよい。また、挟持部４６３は、そろばんの珠を５つ一体的に接続したような形状を有していたが、この形状に限定されない。

また、本実施形態では、溶接方法としてＴＩＧ溶接が用いられ、溶接トーチ１２を、ＴＩＧ溶接の電極及びシールドガスの吹き出し口を備える構成としたが、これに限定されない。例えば、溶接方法としてＭＩＧ溶接等が用いられてもよく、セグメント３０の端部３１を溶接できれば他の溶接方法を用いてもよい。また、スロット２２には、絶縁性のインシュレータが挿入され、当該インシュレータにセグメント３０が挿入されてもよい。

１０…溶接装置（固定子製造装置）
２１…固定子コア
３０…セグメント（電気導体）
３１…端部
４０…クランプ治具
４１…クランプ本体
４６３…挟持部
４６４…当接面部

Claims

固定子コアの径方向に延び、前記固定子コアに挿入されて溶接される電気導体の端部を前記固定子コアの周方向における両側からクランプする一対のクランプ本体と、
前記一対のクランプ本体に電気導体の端部がクランプされているときに、電気導体の端部に当接する挟持部と、を有するクランプ治具であって、
前記挟持部は、クランプ治具が回転することにより電気導体の端部にそれぞれ当接可能な複数の当接面部を有するクランプ治具。
固定子コアに挿入された電気導体の端部を溶接して固定子を製造する固定子製造装置であって、
前記固定子コアの径方向に延び、溶接される電気導体の端部を前記固定子コアの周方向における両側からクランプする一対のクランプ治具と、
前記固定子コアと前記クランプ治具とを相対的に前記固定子コアの軸方向に移動させる移動手段と、
前記一対のクランプ治具を移動させて前記一対のクランプ治具を開閉するクランプ治具開閉手段と、を有し、
前記クランプ治具は、クランプ本体と、前記一対のクランプ本体に電気導体の端部がクランプされているときに、電気導体の端部に当接する挟持部と、を有し、
前記挟持部は、クランプ治具が回転することにより電気導体の端部にそれぞれ当接可能な当接面部を複数有する固定子製造装置。
請求項１に記載のクランプ治具、又は、請求項２に記載の固定子製造装置を用いて固定子を製造する固定子の製造方法。