WO2014185376A1 - 回転電機用のステータの製造方法 - Google Patents

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stator
teeth
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outer peripheral
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Inventor
橋本　伸吾
横山　剛
田中　宏幸
和也 岩月
敬弘 橋本
久生 宮田
桐香 吉川
貴憲 太田
弘貴 川浦
赤尾　憲彦
哲也 杉本
幸彦 中上
Original Assignee
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
トヨタ自動車株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/085—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted stators
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062—Windings in slots; salient pole windings

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine by arranging a coil in a stator core.
  • Patent Document 1 discloses a motor stator manufacturing apparatus in which a plurality of trapezoidal coils formed by bending a rectangular conductor having a rectangular cross section are inserted into a plurality of teeth in a stator core. This manufacturing apparatus has a coil shape regulating member that regulates the trapezoidal coil to an obliquely deformed state. And the trapezoid coil is inserted in the tooth in the state which prevented the twist by the coil shape control member.
  • the trapezoidal coil is always restricted to the obliquely deformed state by the coil shape restricting member until the trapezoidal coil is inserted into the regular position in the tooth. Therefore, when it is desired to increase the circumferential width of the proximal end portion of the tooth, it is difficult to insert a trapezoidal coil into the tooth depending on Patent Document 1.
  • the present invention has been made in view of such a background, and even if the circumferential width of the base end side portion of the teeth is increased, the rotation that can smoothly arrange the final coil disposed at the end of the teeth is possible. It was obtained in an attempt to provide a method for manufacturing a stator for an electric machine.
  • One aspect of the present invention is a method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine by arranging a coil in a stator core, In the stator core, the plurality of teeth formed radially on the inner peripheral side of the annular yoke portion are connected to the tip parallel side surface formed at the tip side portion and having a constant circumferential width, and the tip parallel side surface.
  • An intermediate inclined side surface that is formed in such a manner that the width in the circumferential direction increases toward the outer peripheral side, and a proximal parallel side surface that is formed on the proximal end side portion connected to the intermediate inclined side surface and has a constant circumferential width.
  • a method of arranging a final coil arranged last is devised on a tooth having a tip parallel side surface, an intermediate inclined side surface, and a base end parallel side surface.
  • the final coil is deformed, and the outer peripheral end of the one-side conductor portion located on one side in the circumferential direction of the final coil, and the periphery of the final coil.
  • An acute corner is formed at the inner peripheral end of the other conductor portion located on the other side in the direction.
  • an obtuse corner is formed at the inner peripheral end of the one-side conductor portion and the outer peripheral end of the other-side conductor portion.
  • the amount by which the final coil is deformed is an amount by which the one-side conductor portion can be inserted into the one-side slot.
  • the outer peripheral side edge part of one side conductor part is inserted in the opening part of the one side slot located in the circumferential direction one side with respect to the teeth.
  • the deformed state of the final coil is maintained, and the outer peripheral side end of the one side conductor portion is inserted to the boundary position between the intermediate inclined side surface and the base end parallel side surface in the one side slot. Moreover, the outer peripheral side edge part of the other side conductor part is inserted in the opening part of the other side slot located in the circumferential direction other side with respect to the teeth.
  • the second insertion step by disposing the final coil on the tooth in a deformed state, the one-side conductor portion of the final coil does not interfere with the tooth or the coil disposed on the previous tooth. Can do.
  • the deformed state of the final coil is returned to the initial state without the original deformation starting from the outer peripheral end of the one-side conductor portion.
  • the outer peripheral side end of the other side conductor portion is inserted to the boundary position between the intermediate inclined side surface and the base end parallel side surface in the other side slot.
  • the other side conductor portion of the final coil can be prevented from interfering with the coil initially arranged in the tooth by disposing the final coil on the tooth while returning the deformation of the final coil.
  • the fourth insertion step after the final coil faces the teeth, the one-side conductor portion and the other-side conductor portion are moved radially outward and simultaneously inserted into the one-side slot and the other-side slot, respectively. To do.
  • the base end side portion of the tooth has a base end parallel side surface with a large circumferential width
  • the first coil to the fourth insertion step are performed to interfere with the tooth in the tooth. It can be arranged easily avoiding.
  • the tip parallel side surface on the tooth By forming the tip parallel side surface on the tooth, the magnetic flux passing through the tooth when energizing the coil can be less likely to be saturated at the tip of the tooth. Further, by forming the base end parallel side surface on the tooth, the width in the circumferential direction at the base end side portion of the tooth can be increased, and more magnetic flux can pass therethrough. And the performance of a rotary electric machine can be improved by using the stator core which has the said teeth shape. Therefore, according to the above method for manufacturing a stator for a rotating electrical machine, even when the circumferential width of the proximal end portion of the tooth is increased, the final coil disposed last in the tooth can be arranged smoothly. it can.
  • Explanatory drawing which shows the state which arrange
  • Explanatory drawing which shows the state which arrange
  • Explanatory drawing which shows the state which arrange
  • Explanatory drawing which shows the state which arrange
  • Explanatory drawing which shows the state which has arrange
  • Explanatory drawing which shows the state which has arrange
  • Explanatory drawing which shows the stator concerning an Example.
  • Explanatory drawing which shows notionally the operation
  • the perspective view which shows the holding part in the movable jig part of the assembly
  • the outer peripheral side end of the one side conductor portion and the outer peripheral side end of the other side conductor portion are the yoke side when disposed on the outer peripheral side of the teeth of the stator core.
  • the coils arranged in the teeth prior to the final coil with respect to the stator core can be sequentially arranged in the circumferential direction for each of the teeth of the stator core.
  • the final coil has a rectangular wire on the inner and outer circumferences along the side surface shape of the teeth by the tip parallel side surface, the intermediate inclined side surface, and the base end parallel side surface. It may be formed by being wound around a plurality of layers. In this case, the space factor of the coil in the stator core slot can be increased by using the rectangular wire.
  • the final coil may be arranged with respect to an insulator made of an insulating resin, which is first attached to the teeth of the stator core. In this case, the final coil separated from the insulator can be easily deformed.
  • an assembly having a movable jig part that holds the final coil so as to face the inner peripheral side of the teeth, and a base jig part that the movable jig part is movably arranged.
  • the movable jig is moved by moving a roller provided in the movable jig section along a guide rail provided in the base jig section.
  • positions the last coil can be appropriately formed by moving a roller along a guide rail.
  • the stator 1 is manufactured by arranging the coil 3 on the stator core 2 as shown in FIG.
  • a plurality of teeth 21 that are radially formed on the inner peripheral side of the annular yoke portion 23 are formed on the tip side portion and have a constant circumferential width.
  • the base end parallel side surface 213 has a constant width.
  • the final coil 3C to be disposed on the tooth 21 is disposed on the tooth 21.
  • the final coil 3C is deformed into a rhombus shape, and the outer peripheral side end 321 of the one-side conductor portion 32A located on the one side C1 in the circumferential direction of the final coil 3C, and the final An acute corner is formed on the inner peripheral end 323 of the other conductor portion 32B located on the other circumferential side C2 of the coil 3C, and the outer peripheral end 321 of the one conductor portion 32A is connected to the teeth 21. It inserts into the opening part of 22 A of one side slots located in the circumferential direction one side C1.
  • the deformed state of the final coil 3C is maintained, and the outer peripheral side end 321 of the one side conductor portion 32A is connected to the intermediate inclined side surface 212 and the base end in the one side slot 22A.
  • the outer peripheral side edge part 321 of the other side conductor part 32B is inserted in the opening part of the other side slot 22B located in the circumferential direction other side C2 with respect to the teeth 21.
  • the deformation of the final coil 3 ⁇ / b> C is restored from the outer peripheral side end 321 of the one side conductor portion 32 ⁇ / b> A, and the outer periphery of the other side conductor portion 32 ⁇ / b> B is restored.
  • the side end portion 321 is inserted to the boundary position between the intermediate inclined side surface 212 and the base end parallel side surface 213 in the other side slot 22B.
  • the final coil 3C is directly opposed to the teeth 21, and the one side conductor portion 32A and the other side conductor portion 32B are respectively connected to the one side slot 22A and the other side slot. Insert into 22B at the same time.
  • “Directly facing” means facing from the front.
  • the stator 1 of this example is used for a three-phase rotating electrical machine, and includes a U-phase, V-phase, and W-phase three-phase coils 3U, 3V, and 3W, and a plurality of teeth in the stator core 2.
  • 21 is repeatedly arranged a plurality of times in the same arrangement order.
  • Each phase of the coil 3 includes a coil main body 31 formed by winding a rectangular wire 301 a plurality of times, one end 33 ⁇ / b> A drawn to one axial side L ⁇ b> 1 of the stator core 2 at one end of the coil main body 31, and the coil main body 31.
  • the other end portion 33B of the stator core 2 is pulled out to one axial side L1 of the stator core 2.
  • the axial direction L of the stator core 2 extends across the outer side in the axial direction L of the coil 3 of the other phase with respect to the coil body 31 so that the one end 33A of the coil 3 of each phase is aligned with the other end 33B of the coil 3 of the same phase. It is pulled out in the direction orthogonal to.
  • an intermediate position 331 of a portion passed from the coil 3 to the adjacent coil 3 as a connecting wire is bent outward.
  • each phase of the continuous coil is joined to each other by one end portion 33A and the other end portion 33B to form U-phase, V-phase, and W-phase continuous coils. Further, each phase of the continuous coil is star-connected, and a neutral point 34 in which the one end 33A of each phase coil 3 is joined to each other is formed at one end 33A of each phase continuous coil. The other end portion 33B of the continuous coil 3 is formed with a lead portion 35 connected to the outside.
  • the rectangular wire 301 forming the coil 3 of each phase has a substantially rectangular cross-sectional shape, and is formed by covering the outer periphery of a conductor layer made of a copper material or the like with a coating layer made of a resin material or the like. Yes.
  • the cross-sectional shape of the flat wire 301 may be a flat shape having flat surfaces parallel to each other.
  • the coil 3 of each phase in this example is a concentrated winding coil formed by drawing out one end 33A and the other end 33B from a coil body 31 formed by winding a rectangular wire 301 a plurality of times.
  • the coils 3 for each phase are individually attached to the outer periphery of the teeth 21 so as to be disposed in the slots 22A and 22B located on both sides of the teeth 21 in the circumferential direction.
  • the coil body 31 of each phase of the coil 3 expands toward the outer peripheral side along the side shape of the tooth 21 by the tip parallel side surface 211, the intermediate inclined side surface 212 and the base end parallel side surface 213. It is formed in the shape of a square ring with a diameter.
  • the coil body 31 of each phase coil 3 is formed by winding a rectangular wire 301 in a rectangular shape with a portion facing the distal end parallel side surface 211 and a portion facing the proximal end parallel side surface 213, and an intermediate inclined side surface 212. Is formed by winding a flat wire 301 in a trapezoidal shape.
  • the coil body 31 in each phase coil 3 is formed by winding a rectangular wire 301 in two layers on the inner and outer peripheries.
  • the final coil 3C that is deformed in the first insertion step is strictly close to a rhombus shape.
  • Transformed into The coils 3 of each phase are disposed on the outer periphery of an insulator 4 that is a resin that insulates the stator core 2.
  • the insulator 4 holds the coil body 31 on its outer periphery and is attached to the teeth 21.
  • the movable jig portion 52 that holds the final coil 3 ⁇ / b> C and is disposed to face the inner peripheral side with respect to the teeth 21,
  • An assembling jig 5 having a base jig portion 51 disposed so as to be movable is used.
  • the movable jig portion 52 has a grip portion 521 that supports the upper and lower conductor portions 32C of the intermediate coil 3B.
  • the movable jig portion 52 can be rotated with respect to the base jig portion 51 by a rotation shaft portion 522, and is linear. It can slide with respect to the base jig part 51 with a guide.
  • the base jig portion 51 is provided with two guide rails (guide grooves) 511 for forming the movement path X of the intermediate coil 3 ⁇ / b> B when being arranged on the teeth 21 of the stator core 2.
  • the movable jig portion 52 is provided with two rollers 523 arranged on the two guide rails 511.
  • the movable jig portion 52 when the movable jig portion 52 is slid by the linear guide, the movable jig portion 52 rotates about the rotation shaft portion 522, and the two By moving the roller 523 along the two guide rails 511, the grip portion 521 of the movable jig portion 52 can be moved along the movement path X of the intermediate coil 3B. Then, the intermediate coil 3B can be disposed on the tooth 21 by performing the first to fourth insertion steps.
  • the position of the biaxial moving part is controlled and the coils are arranged on the teeth. Therefore, when the assembly position of the coil by the assembly jig has changed when the assembly of the coil is repeated using the assembly jig, a program for controlling the position of the biaxial moving part, etc. It was necessary to correct each time the assembly position changed.
  • the position of the base jig part 51 provided with the guide rail 511 can be adjusted with respect to the attachment part to which the base jig part 51 is attached. be able to.
  • the clearance formed between the through hole and the screw is changed to a guide rail.
  • the clearance formed between the roller 51 and the roller 523 can be made larger.
  • the insulator 4 for holding the final coil 3C finally disposed on the tooth 21 of the stator core 2 is attached to the tooth 21 (see FIG. 6).
  • the three-phase coils 3U, 3V, 3W held on the outer periphery of the insulator 4 are sequentially arranged around the circumferential direction (arrangement direction) D in each of the teeth 21 of the stator core 2 (see FIG. 7).
  • the circumferential direction D in which the three-phase coils 3U, 3V, and 3W are sequentially arranged one by one is the same as the other circumferential side C2.
  • the first coil 3 ⁇ / b> A initially disposed on the teeth 21 of the stator core 2 does not interfere with the adjacent other-phase coil 3. Therefore, the stator core 2 can be directly attached to the inner peripheral side of the tooth 21, moved to the outer peripheral side in a state parallel to the radial direction, and attached to the tooth 21.
  • the first coil 3A of this example is subjected to the first to fourth insertion steps in the same manner as the intermediate coil 3B described later. 21.
  • the coils 3 ⁇ / b> A and 3 ⁇ / b> C arranged first and last on the teeth 21 of the stator core 2 and the intermediate coil 3 ⁇ / b> B arranged second on the teeth 21 are for forming a neutral point 34. .
  • the second and subsequent intermediate coils 3B arranged with respect to the teeth 21 of the stator core 2 are inclined and opposed to the teeth 21, and are arranged to face the teeth 21 while returning the inclination angle. (See FIG. 1).
  • This intermediate coil 3 ⁇ / b> B is disposed on the tooth 21 in a state wound around the outer periphery of the insulator 4.
  • the final coil 3C is disposed on the teeth 21 of the stator core 2, the following first to fourth insertion steps are performed. 1 to 5, the movement path X of the final coil 3C when arranged on the tooth 21 is shown with reference to the outer peripheral side center portion 322 of the final coil 3C.
  • the final coil 3C is deformed into a rhombus shape, and the outer peripheral side end 321 of the one-side conductor portion 32A located on the one side C1 in the circumferential direction of the final coil 3C; An acute corner is formed on the inner peripheral end 323 of the other conductor portion 32B located on the other circumferential side C2 of the final coil 3C.
  • an obtuse angled corner is formed at the inner peripheral side end 323 of the one side conductor portion 32A and the outer peripheral side end 321 of the other side conductor portion 32B.
  • the amount by which the final coil 3C is deformed is an amount by which the one-side conductor portion 32A can be inserted into the one-side slot 22A.
  • the outer peripheral end 321 of the one-side conductor portion 32A is inserted into the opening of the one-side slot 22A located on the one circumferential side C1 with respect to the tooth 21.
  • the deformed state of the final coil 3C is maintained, and the outer peripheral side end 321 of the one-side conductor portion 32A is parallel to the intermediate inclined side surface 212 and the base end in the one-side slot 22A. Insert up to the boundary with the side surface 213. Further, the outer end 321 of the other side conductor portion 32B is inserted into the opening of the other side slot 22B located on the other side C2 in the circumferential direction with respect to the tooth 21.
  • the second insertion step by placing the final coil 3C on the tooth 21 in a deformed state, the one-side conductor portion 32A of the final coil 3C is disposed on the tooth 21 or on the tooth 21 before the coil 3B. Can be prevented from interfering with.
  • the deformed state of the final coil 3 ⁇ / b> C is returned from the outer peripheral side end 321 of the one-side conductor portion 32 ⁇ / b> A to the initial state without the original deformation.
  • the outer peripheral side end portion 321 of the other side conductor portion 32B is inserted to the boundary position between the intermediate inclined side surface 212 and the base end parallel side surface 213 in the other side slot 22B.
  • the other side conductor portion 32B of the final coil 3C is prevented from interfering with the coil initially arranged on the tooth 21 by disposing the final coil 3C on the tooth 21 while returning the deformation of the final coil 3C. Can do.
  • the final coil 3C is removed by performing the first to fourth insertion steps.
  • the teeth 21 can be easily arranged avoiding interference. Further, by forming the tip parallel side surface 211 on the tooth 21, the magnetic flux passing through the tooth 21 when the coil is energized can be less likely to be saturated at the tip portion of the tooth 21. Further, by forming the base end parallel side surface 213 on the tooth 21, the circumferential width of the base end side portion of the tooth 21 can be increased, and more magnetic flux can pass therethrough. And the performance of a rotary electric machine can be improved by using the stator core 2 which has the said teeth 21 shape.
  • the manufacturing method of the stator 1 for the rotating electrical machine of the present example even if the circumferential width of the proximal end portion of the tooth 21 is increased, the final coil 3 ⁇ / b> C disposed at the end of the tooth 21 is disposed. Can be made smooth.

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Abstract

　最後にティース２１に配置する最終コイル３Ｃを、次のようにして配置する。最終コイル３Ｃを菱形状に変形させ、一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１を一方側スロット２２Ａへ挿入する。一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１を一方側スロット２２Ａにおける中間傾斜側面２１２と基端平行側面２１３との境界位置まで挿入する。最終コイル３Ｃの変形を元に戻して、他方側導体部分３２Ｂの外周側端部３２１を他方側スロット２２Ｂにおける中間傾斜側面２１２と基端平行側面２１３との境界位置まで挿入する。一方側導体部分３２Ａ及び他方側導体部分３２Ｂを、それぞれ一方側スロット２２Ａ及び他方側スロット２２Ｂへ同時に挿入する。

Description

回転電機用のステータの製造方法
　本発明は、ステータコアにコイルを配置して、回転電機用のステータを製造する方法に関する。
　回転電機用のステータを製造する方法としては、一体形状のステータコアにコイルを配置する方法、ステータコアを分割して形成した分割コアにコイルを配置し、このコイルが配置された分割コアを互いに連結する方法等がある。また、コイルは、複数本の細径のマグネットワイヤをまとめて巻回して形成する場合と、１本の平角線を巻回して形成する場合とがある。
　例えば、特許文献１においては、固定子コアにおける複数のティースに、矩形断面の平角導体を曲げ加工して形成された複数の台形コイルを挿入するモータ固定子の製造装置が開示されている。この製造装置は、台形コイルを斜め変形状態に規制するコイル形状規制部材を有している。そして、コイル形状規制部材によって巻きひねりを防止した状態で、台形コイルをティースに挿入している。
特開２０１２－２５７４１０号公報
　しかしながら、特許文献１の製造装置においては、台形コイルをティースにおける正規位置に挿入するまで、コイル形状規制部材によって、常に台形コイルを斜め変形状態に規制している。そのため、ティースの基端側部分における周方向の幅を大きくしたい場合には、特許文献１によってはティースに台形コイルを挿入することが困難になる。
　本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、ティースの基端側部分における周方向の幅を大きくしても、ティースに最後に配置される最終コイルの配置を円滑にすることができる回転電機用のステータの製造方法を提供しようとして得られたものである。
　本発明の一態様は、ステータコアにコイルを配置して、回転電機用のステータを製造する方法であって、
　上記ステータコアにおいて、円環状のヨーク部の内周側に放射状に形成された複数のティースは、先端側部分に形成されて周方向の幅が一定である先端平行側面と、該先端平行側面に繋がって形成されて外周側へ行くに連れて周方向の幅が大きくなる中間傾斜側面と、該中間傾斜側面から繋がった基端側部分に形成されて周方向の幅が一定である基端平行側面とを有しており、
　上記ステータコアにおける上記ティースに対して最終コイルを配置するに当たり、
　該最終コイルを変形させて、該最終コイルの周方向一方側に位置する一方側導体部分の外周側端部と、該最終コイルの周方向他方側に位置する他方側導体部分の内周側端部とに鋭角状の角部を形成し、該一方側導体部分の外周側端部を、上記ティースに対する周方向一方側に位置する一方側スロットの開口部へ挿入する第１挿入工程と、
　上記最終コイルの変形状態を維持して、上記一方側導体部分の外周側端部を上記一方側スロットにおける上記中間傾斜側面と上記基端平行側面との境界位置まで挿入するとともに、上記他方側導体部分の外周側端部を上記ティースに対する周方向他方側に位置する他方側スロットの開口部へ挿入する第２挿入工程と、
　上記一方側導体部分の外周側端部を起点に上記最終コイルの変形を元に戻して、上記他方側導体部分の外周側端部を上記他方側スロットにおける上記中間傾斜側面と上記基端平行側面との境界位置まで挿入する第３挿入工程と、
　上記最終コイルを上記ティースに対して対向させ、上記一方側導体部分及び上記他方側導体部分を、それぞれ上記一方側スロット及び上記他方側スロットへ同時に挿入する第４挿入工程と、を行うことを特徴とする回転電機用のステータの製造方法にある。
　上記回転電機用のステータの製造方法においては、先端平行側面、中間傾斜側面及び基端平行側面を有するティースに、最後に配置される最終コイルの配置の仕方に工夫をしている。
　最終コイルをティースに配置するに当たっては、まず、第１挿入工程として、最終コイルを変形させて、最終コイルの周方向一方側に位置する一方側導体部分の外周側端部と、最終コイルの周方向他方側に位置する他方側導体部分の内周側端部とに鋭角状の角部を形成する。このとき、一方側導体部分の内周側端部と、他方側導体部分の外周側端部とには鈍角状の角部が形成される。ここで、最終コイルを変形させる量は、一方側導体部分を一方側スロットに挿入することができる量とする。そして、一方側導体部分の外周側端部を、ティースに対する周方向一方側に位置する一方側スロットの開口部へ挿入する。
　次いで、第２挿入工程として、最終コイルの変形状態を維持して、一方側導体部分の外周側端部を一方側スロットにおける中間傾斜側面と基端平行側面との境界位置まで挿入する。また、他方側導体部分の外周側端部をティースに対する周方向他方側に位置する他方側スロットの開口部へ挿入する。第２挿入工程においては、最終コイルを変形させた状態でティースに配置することにより、最終コイルの一方側導体部分が、ティース又は１つ前にティースに配置されたコイルに干渉しないようにすることができる。
　次いで、第３挿入工程として、一方側導体部分の外周側端部を起点に最終コイルの変形状態を、元の変形がない初期状態に戻す。このとき、他方側導体部分の外周側端部が、他方側スロットにおける中間傾斜側面と基端平行側面との境界位置まで挿入される。第３挿入工程においては、最終コイルの変形を戻しながらティースに配置することにより、最終コイルの他方側導体部分が、ティースに最初に配置されたコイルに干渉しないようにすることができる。
　そして、第４挿入工程として、最終コイルがティースに対して対向した後、一方側導体部分及び他方側導体部分を、径方向外方へ移動させて、それぞれ一方側スロット及び他方側スロットへ同時に挿入する。
　こうして、ティースの基端側部分に、周方向の幅が大きい基端平行側面が形成されている場合であっても、第１～第４挿入工程を行うことによって最終コイルをティースに、干渉を避けて容易に配置することができる。
　ティースに先端平行側面を形成することにより、コイルに通電を行う際にティースを通過する磁束が、ティースの先端部において飽和しにくくすることができる。また、ティースに基端平行側面を形成することにより、ティースの基端側部分における周方向の幅を大きくして、磁束をより多く通過させることができる。そして、上記ティース形状を有するステータコアを用いることにより、回転電機の性能を向上させることができる。
　それ故、上記回転電機用のステータの製造方法によれば、ティースの基端側部分における周方向の幅を大きくしても、ティースに最後に配置される最終コイルの配置を円滑にすることができる。
実施例にかかる、第１挿入工程において最終コイルをティースに配置する状態を示す説明図。 実施例にかかる、第２挿入工程において最終コイルをティースに配置する状態を示す説明図。 実施例にかかる、第３挿入工程において最終コイルをティースに配置する状態を示す説明図。 実施例にかかる、第３挿入工程において最終コイルをティースに配置する状態を示す説明図。 実施例にかかる、第４挿入工程において最終コイルをティースに配置した状態を示す説明図。 実施例にかかる、１番目のコイルをティースに配置した状態を示す説明図。 実施例にかかる、ステータを示す説明図。 実施例にかかる、組付治具の動作を概念的に示す説明図。 実施例にかかる、組付治具の可動治具部における把持部を示す斜視図。
　上述した回転電機用のステータの製造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
　上記回転電機用のステータの製造方法において、上記一方側導体部分の外周側端部及び上記他方側導体部分の外周側端部とは、上記ステータコアのティースの外周側に配置された際のヨーク側の端部のことをいう。
　上記ステータコアに対して上記最終コイルよりも先にティースに配置されるコイルは、ステータコアのティースの１つずつに周方向に回って順番に配置することができる。
　また、上記回転電機用のステータの製造方法においては、上記最終コイルは、上記先端平行側面、上記中間傾斜側面及び上記基端平行側面による上記ティースの側面形状に沿って、平角線を内外周に複数層に巻回して形成されていてもよい。
　この場合には、平角線を用いることによって、ステータコアのスロットにおけるコイルの占積率を高めることができる。
　また、上記最終コイルは、上記ステータコアの上記ティースに最初に装着しておいた、絶縁樹脂からなるインシュレータに対して配置してもよい。
　この場合には、インシュレータから分離された最終コイルを容易に変形させることができる。
　また、上記最終コイルを把持して上記ティースに対する内周側に対向して配置される可動治具部と、該可動治具部が移動可能に配設されたベース治具部とを有する組付治具を用い、上記第１～第４挿入工程においては、上記ベース治具部に設けられたガイドレールに沿って、上記可動治具部に設けられたローラを移動させることにより、該可動治具部に把持した上記最終コイルを上記ティースへ配置してもよい。
　この場合には、可動治具部及びベース治具部を有する組付治具を用いることにより、ティースに対する最終コイルの配置を一層容易に行うことができる。また、ガイドレールに沿ってローラを移動させることにより、最終コイルを配置する経路を適切に形成することができる。
　以下に、回転電機用のステータの製造方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
　本例の回転電機用のステータ１の製造方法においては、図７に示すごとく、ステータコア２にコイル３を配置してステータ１を製造する。
　図１に示すごとく、ステータコア２において、円環状のヨーク部２３の内周側に放射状に形成された複数のティース２１は、先端側部分に形成されて周方向の幅が一定である先端平行側面２１１と、先端平行側面２１１に繋がって形成されて外周側へ行くに連れて周方向の幅が大きくなる中間傾斜側面２１２と、中間傾斜側面２１２から繋がった基端側部分に形成されて周方向の幅が一定である基端平行側面２１３とを有している。
　そして、以下の第１～第４挿入工程を行って、最後にティース２１に配置する最終コイル３Ｃをティース２１に配置する。
　図１に示すごとく、第１挿入工程においては、最終コイル３Ｃを菱形状に変形させて、最終コイル３Ｃの周方向一方側Ｃ１に位置する一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１と、最終コイル３Ｃの周方向他方側Ｃ２に位置する他方側導体部分３２Ｂの内周側端部３２３とに鋭角状の角部を形成し、一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１を、ティース２１に対する周方向一方側Ｃ１に位置する一方側スロット２２Ａの開口部へ挿入する。
　次いで、図２に示すごとく、第２挿入工程においては、最終コイル３Ｃの変形状態を維持して、一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１を一方側スロット２２Ａにおける中間傾斜側面２１２と基端平行側面２１３との境界位置まで挿入するとともに、他方側導体部分３２Ｂの外周側端部３２１をティース２１に対する周方向他方側Ｃ２に位置する他方側スロット２２Ｂの開口部へ挿入する。次いで、図３、図４に示すごとく、第３挿入工程においては、一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１を起点に最終コイル３Ｃの変形を元に戻して、他方側導体部分３２Ｂの外周側端部３２１を他方側スロット２２Ｂにおける中間傾斜側面２１２と基端平行側面２１３との境界位置まで挿入する。その後、図５に示すごとく、第４挿入工程においては、最終コイル３Ｃをティース２１に対して正対させ、一方側導体部分３２Ａ及び他方側導体部分３２Ｂを、それぞれ一方側スロット２２Ａ及び他方側スロット２２Ｂへ同時に挿入する。なお、「正対」とは、正面から対向することを示す。
　以下に、本例の回転電機用のステータ１の製造方法につき、図１～図９を参照して詳説する。
　図７に示すごとく、本例のステータ１は、３相回転電機に用いられるものであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを、ステータコア２における複数のティース２１に同じ配置順序で複数回繰り返し配置して形成されている。
　各相のコイル３は、平角線３０１を複数回巻回して形成されたコイル本体３１と、コイル本体３１の一端においてステータコア２の軸方向一方側Ｌ１に引き出された一端部３３Ａと、コイル本体３１の他端においてステータコア２の軸方向一方側Ｌ１に引き出された他端部３３Ｂとを有している。各相のコイル３における一端部３３Ａは、同相のコイル３における他端部３３Ｂに合わさるよう、他相のコイル３のコイル本体３１に対する軸方向Ｌの外方を跨ぐ状態でステータコア２の軸方向Ｌに対して直交する方向に引き出されている。
　各相の回転配置コイル３Ｂの一端部３３Ａは、渡り線としてコイル３から隣接するコイル３へ渡される部分の中間位置３３１が、外周側に屈曲している。これにより、回転配置コイル３Ｂを回転させながらティース２１に配置する際に、回転配置コイル３Ｂの一端部３３Ａが、これに隣接するコイル３の他端部３３Ｂに干渉しないようにしている。
　各相のコイル３は、一端部３３Ａと他端部３３Ｂとによって互いに接合され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の連コイルをそれぞれ形成している。また、各相の連コイルはスター結線されており、各相の連コイルにおける一端部３３Ａには、各相のコイル３の一端部３３Ａが互いに接合された中性点３４が形成され、各相の連コイル３における他端部３３Ｂには、外部に接続されるリード部３５が形成されている。
　各相のコイル３を形成する平角線３０１は、略矩形状の断面形状を有しており、銅材料等からなる導体層の外周を、樹脂材料等からなる被覆層によって被覆して形成されている。なお、平角線３０１の断面形状は、互いに平行な平坦面を有する扁平形状とすることもできる。
　本例の各相のコイル３は、平角線３０１を複数回巻回して形成されたコイル本体３１から、一端部３３Ａ及び他端部３３Ｂを引き出して形成された集中巻コイルである。各相のコイル３は、ティース２１の周方向両側に位置するスロット２２Ａ，２２Ｂに配置されるように、ティース２１の外周に１つずつ単独で装着される。
　図１に示すごとく、各相のコイル３のコイル本体３１は、先端平行側面２１１、中間傾斜側面２１２及び基端平行側面２１３によるティース２１の側面形状に沿って、外周側に行くに連れて拡径する四角環形状に形成されている。各相のコイル３のコイル本体３１は、先端平行側面２１１に対向する部分と基端平行側面２１３に対向する部分とが直方形状に平角線３０１を巻回して形成されており、中間傾斜側面２１２に対向する部分が台形状に平角線３０１を巻回して形成されている。各相のコイル３におけるコイル本体３１は、平角線３０１が内外周に２層に重なる状態で巻回されて形成されている。なお、最終コイル３Ｃのコイル本体３１が外周側に行くに連れて拡径する形状を有していることにより、第１挿入工程において変形される最終コイル３Ｃは、厳密には菱形状に近い形状に変形される。
　各相のコイル３は、ステータコア２との絶縁を行う樹脂であるインシュレータ４の外周に配置される。インシュレータ４は、その外周にコイル本体３１を保持し、ティース２１に対して装着される。
　図８、図９に示すごとく、本例の製造方法においては、最終コイル３Ｃを把持してティース２１に対する内周側に対向して配置される可動治具部５２と、可動治具部５２が移動可能に配設されたベース治具部５１とを有する組付治具５を用いる。可動治具部５２は、中間コイル３Ｂにおける上下の導体部分３２Ｃを支持する把持部５２１を有しており、回動軸部５２２によってベース治具部５１に対して回動可能であるとともに、リニヤガイドによってベース治具部５１に対してスライド可能である。
　また、ベース治具部５１には、ステータコア２のティース２１に配置する際の中間コイル３Ｂの移動経路Ｘを形成するための２本のガイドレール（ガイド溝）５１１が設けられている。また、可動治具部５２には、２本のガイドレール５１１に配置される２つのローラ５２３が設けられている。
　そして、製造方法における第１～第４挿入工程においては、可動治具部５２をリニヤガイドによってスライドさせる際に、可動治具部５２が回動軸部５２２を中心に回動しながら、２つのローラ５２３が２本のガイドレール５１１に沿って移動することにより、可動治具部５２の把持部５２１を中間コイル３Ｂの移動経路Ｘに沿って移動させることができる。そして、第１～第４挿入工程を行って、中間コイル３Ｂをティース２１へ配置することができる。
　また、従来の組付治具においては、集中巻されたコイルをティースに対して傾斜して対向させた後、２軸の移動部の位置制御を行って、コイルをティースに配置していた。そのため、組付治具を用いてコイルの組付を繰り返し行う際に、組付治具によるコイルの組付位置が変化してしまったとき、２軸の移動部の位置制御のプログラム等を、組付位置が変化するごとに修正する必要が生じていた。
　これに対し、本例の組付治具５においては、ガイドレール５１１が設けられたベース治具部５１は、ベース治具部５１を取り付ける取付部に対して位置の調整ができるようにしておくことができる。例えば、取付部に形成されたネジ穴に対して、ベース治具部５１に形成された貫通孔に挿通するネジを締め付ける構造において、貫通孔とネジとの間に形成されるクリアランスを、ガイドレール５１とローラ５２３との間に形成されるクリアランスよりも大きくしておくことができる。これにより、コイル３の組付位置が変化してしまったときでも、取付部に対するベース治具部５１の位置を調整することにより、組付位置の修正を容易に行うことができる。
　次に、３相のコイル３をステータコア２のティース２１に配置する方法及び本例の作用効果につき説明する。
　本例においては、まず、ステータコア２のティース２１に最後に配置される最終コイル３Ｃを保持するためのインシュレータ４を、ティース２１に装着しておく（図６参照）。そして、インシュレータ４の外周に保持された３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを、ステータコア２のティース２１の１つずつに周方向（配置方向）Ｄに回って順番に配置する（図７参照）。なお、３相のコイル３Ｕ，３Ｖ，３Ｗを１つずつ順番に配置する周方向Ｄは、周方向他方側Ｃ２と同じである。
　図６に示すごとく、ステータコア２のティース２１に最初に配置される１番目コイル３Ａは、隣接する他相のコイル３に干渉することがない。そのため、ステータコア２におけるティース２１の内周側に正対させ、径方向に対して平行な状態で外周側に移動させて、ティース２１に装着することができる。ただし、本例においては、使用する組付治具５の簡略化の観点より、本例の１番目コイル３Ａは、後述する中間コイル３Ｂと同様に、第１～第４挿入工程を行ってティース２１に配置する。
　本例においては、ステータコア２のティース２１に最初と最後に配置されるコイル３Ａ，３Ｃ、及びティース２１に２番目に配置される中間コイル３Ｂは、中性点３４を形成するためのものである。
　次いで、ステータコア２のティース２１に対して２番目以降に配置される中間コイル３Ｂについては、ティース２１に対して傾斜して対向させ、この傾斜角度を戻しながら、ティース２１に正対させて配置する（図１参照）。この中間コイル３Ｂは、インシュレータ４の外周に巻回した状態でティース２１に配置する。
　次いで、ステータコア２のティース２１に対して最終コイル３Ｃを配置するに当たっては、以下の第１～第４挿入工程を行う。図１～図５においては、ティース２１に配置される際の最終コイル３Ｃの移動経路Ｘを、最終コイル３Ｃの外周側中心部３２２を基準にして示す。
　まず、図１に示すごとく、第１挿入工程として、最終コイル３Ｃを菱形状に変形させて、最終コイル３Ｃの周方向一方側Ｃ１に位置する一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１と、最終コイル３Ｃの周方向他方側Ｃ２に位置する他方側導体部分３２Ｂの内周側端部３２３とに鋭角状の角部を形成する。このとき、一方側導体部分３２Ａの内周側端部３２３と、他方側導体部分３２Ｂの外周側端部３２１とには鈍角状の角部が形成される。ここで、最終コイル３Ｃを変形させる量は、一方側導体部分３２Ａを一方側スロット２２Ａに挿入することができる量とする。そして、一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１を、ティース２１に対する周方向一方側Ｃ１に位置する一方側スロット２２Ａの開口部へ挿入する。
　次いで、図２に示すごとく、第２挿入工程として、最終コイル３Ｃの変形状態を維持して、一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１を一方側スロット２２Ａにおける中間傾斜側面２１２と基端平行側面２１３との境界位置まで挿入する。また、他方側導体部分３２Ｂの外周側端部３２１をティース２１に対する周方向他方側Ｃ２に位置する他方側スロット２２Ｂの開口部へ挿入する。第２挿入工程においては、最終コイル３Ｃを変形させた状態でティース２１に配置することにより、最終コイル３Ｃの一方側導体部分３２Ａが、ティース２１又は１つ前にティース２１に配置されたコイル３Ｂに干渉しないようにすることができる。
　次いで、図３、図４に示すごとく、第３挿入工程として、一方側導体部分３２Ａの外周側端部３２１を起点に最終コイル３Ｃの変形状態を、元の変形がない初期状態に戻す。このとき、他方側導体部分３２Ｂの外周側端部３２１が、他方側スロット２２Ｂにおける中間傾斜側面２１２と基端平行側面２１３との境界位置まで挿入される。第３挿入工程においては、最終コイル３Ｃの変形を戻しながらティース２１に配置することにより、最終コイル３Ｃの他方側導体部分３２Ｂが、ティース２１に最初に配置されたコイルに干渉しないようにすることができる。
　そして、図５に示すごとく、第４挿入工程として、最終コイル３Ｃがティース２１に対して正対した後、一方側導体部分３２Ａ及び他方側導体部分３２Ｂを、径方向外方へ移動させて、それぞれ一方側スロット２２Ａ及び他方側スロット２２Ｂへ同時に挿入する。
　こうして、全ての３相のコイル３Ａ，３Ｂ，３Ｃをステータコア２のティース２１に対して配置する。
　また、図７に示すごとく、ステータコア２においては、互いに合わさった、同相の各コイル３の一端部３３Ａと他端部３３Ｂ、中性点３４を形成する各一端部３３Ａ、リード部３５を形成する各他端部３３Ｂについて、溶接を行って接合することができる。
　このように、ティース２１の基端側部分に、周方向の幅が大きい基端平行側面２１３が形成されている場合であっても、第１～第４挿入工程を行うことによって最終コイル３Ｃをティース２１に、干渉を避けて容易に配置することができる。
　また、ティース２１に先端平行側面２１１を形成することにより、コイルに通電を行う際にティース２１を通過する磁束が、ティース２１の先端部において飽和しにくくすることができる。また、ティース２１に基端平行側面２１３を形成することにより、ティース２１の基端側部分における周方向の幅を大きくして、磁束をより多く通過させることができる。そして、上記ティース２１形状を有するステータコア２を用いることにより、回転電機の性能を向上させることができる。
　それ故、本例の回転電機用のステータ１の製造方法によれば、ティース２１の基端側部分における周方向の幅を大きくしても、ティース２１に最後に配置される最終コイル３Ｃの配置を円滑にすることができる。

Claims (4)

  1. 　ステータコアにコイルを配置して、回転電機用のステータを製造する方法であって、
    　上記ステータコアにおいて、円環状のヨーク部の内周側に放射状に形成された複数のティースは、先端側部分に形成されて周方向の幅が一定である先端平行側面と、該先端平行側面に繋がって形成されて外周側へ行くに連れて周方向の幅が大きくなる中間傾斜側面と、該中間傾斜側面から繋がった基端側部分に形成されて周方向の幅が一定である基端平行側面とを有しており、
    　上記ステータコアにおける上記ティースに対して最終コイルを配置するに当たり、
    　該最終コイルを変形させて、該最終コイルの周方向一方側に位置する一方側導体部分の外周側端部と、該最終コイルの周方向他方側に位置する他方側導体部分の内周側端部とに鋭角状の角部を形成し、該一方側導体部分の外周側端部を、上記ティースに対する周方向一方側に位置する一方側スロットの開口部へ挿入する第１挿入工程と、
    　上記最終コイルの変形状態を維持して、上記一方側導体部分の外周側端部を上記一方側スロットにおける上記中間傾斜側面と上記基端平行側面との境界位置まで挿入するとともに、上記他方側導体部分の外周側端部を上記ティースに対する周方向他方側に位置する他方側スロットの開口部へ挿入する第２挿入工程と、
    　上記一方側導体部分の外周側端部を起点に上記最終コイルの変形を元に戻して、上記他方側導体部分の外周側端部を上記他方側スロットにおける上記中間傾斜側面と上記基端平行側面との境界位置まで挿入する第３挿入工程と、
    　上記最終コイルを上記ティースに対して対向させ、上記一方側導体部分及び上記他方側導体部分を、それぞれ上記一方側スロット及び上記他方側スロットへ同時に挿入する第４挿入工程と、を行うことを特徴とする回転電機用のステータの製造方法。
  2. 　請求項１に記載の回転電機用のステータの製造方法において、上記最終コイルは、上記先端平行側面、上記中間傾斜側面及び上記基端平行側面による上記ティースの側面形状に沿って、平角線を内外周に複数層に巻回して形成されていることを特徴とする回転電機用のステータの製造方法。
  3. 　請求項１又は２に記載の回転電機用のステータの製造方法において、上記最終コイルは、上記ステータコアの上記ティースに最初に装着しておいた、絶縁樹脂からなるインシュレータに対して配置することを特徴とする回転電機用のステータの製造方法。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の回転電機用のステータの製造方法において、上記最終コイルを把持して上記ティースに対する内周側に対向して配置される可動治具部と、該可動治具部が移動可能に配設されたベース治具部とを有する組付治具を用い、
    　上記第１～第４挿入工程においては、上記ベース治具部に設けられたガイドレールに沿って、上記可動治具部に設けられたローラを移動させることにより、該可動治具部に把持した上記最終コイルを上記ティースへ配置することを特徴とする回転電機用のステータの製造方法。
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