JP6965934B2 - 回転電機用電機子の製造方法 - Google Patents
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Description
軸方向に延びると共に径方向に開口する径方向開口部を有するスロットが周方向に複数配置された円筒状の電機子コアと、複数のセグメント導体を接合して構成されて前記電機子コアに巻装されたコイルと、を備えた回転電機用電機子の製造方法であって、
前記軸方向に沿って延在する導体辺部と、前記電機子コアにおける前記軸方向の外側において前記導体辺部に接続されている渡り部とを有し、対向面を有する接合部が前記導体辺部に設けられている、前記セグメント導体を複数準備すると共に、前記電機子コアを準備する準備工程と、
最も前記径方向開口部側の前記導体辺部の前記径方向の位置に応じて配置される規制面を有し、当該規制面により前記導体辺部の前記径方向の移動を規制する規制部材を配置する規制部材配置工程と、
複数の前記セグメント導体のうち、前記電機子コアに対して前記渡り部が前記軸方向の一方側に配置される前記セグメント導体を第1セグメント導体とし、前記電機子コアに対して前記渡り部が前記軸方向の他方側に配置される前記セグメント導体を第2セグメント導体として、前記第1セグメント導体における1つの前記接合部の前記対向面と、前記第2セグメント導体における1つの前記接合部の前記対向面とが対向するように、前記第1セグメント導体の前記導体辺部と前記第2セグメント導体の前記導体辺部との少なくとも一方を、前記規制部材配置工程の後に、前記スロット内に挿入する挿入工程と、
前記第1セグメント導体の前記接合部と前記第2セグメント導体の前記接合部とを接合する接合工程と、を備え、
前記挿入工程では、前記第1セグメント導体における1つの前記接合部の前記対向面と、前記第2セグメント導体における1つの前記接合部の前記対向面とが対向するまでの間、前記規制部材の前記規制面により前記導体辺部の前記径方向の移動を規制する点にある。
回転電機用電機子の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、回転電機用電機子を、インナロータ型の回転電機用のステータ1に適用した場合を例として説明する。
なお、本明細書では、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
以下では、本実施形態に係るステータ1の全体構成について、図1及び2を参照して説明する。図1及び2に示すように、ステータ1は、円筒状のステータコア2と、ステータコア2に巻装されたコイル3とを備えている。
なお、以下の説明では、特に断らない限り、「径方向R」、「軸方向L」、及び「周方向C」は、後述する円筒状のステータコア2のコア基準面Sを基準として定義している。さらに、「径方向内側R1」は、コア基準面Sの径方向Rの内側を表し、「径方向外側R2」は、コア基準面Sの径方向Rの外側を表す。また、軸方向Lの一方側である「軸方向第1側L1」は、ここでは図2における軸方向Lの上側を表し、軸方向Lの他方側である「軸方向第2側L2」は、ここでは図2における軸方向Lの下側を表す。
また、以下の説明では、コイル3がステータコア2に巻装された状態(図1及び2参照)を想定して、それ以外の状態においても、径方向R、軸方向L、及び周方向Cの各方向を用いて説明する。
以下では、コイル3の構成について、図1〜3を参照して詳細に説明する。図1及び2に示すように、コイル3は、後述する導体辺部41が径方向Rにn個配列されたn層巻構造である。ここで、nは2以上の整数(例えば、2以上10以下の整数。特に2以上の偶数が望ましい。)であり、回転電機に要求されるトルクや許容される逆起電力の大きさ等に応じて設定される。本実施形態では、コイル3は、8層巻構造である。また、コイル3は、各スロット21において導体辺部41が周方向Cに少なくとも1個配置された構造を有している。本実施形態では、導体辺部41が周方向Cに1個配置されている。つまり、本実施形態では、各スロット21内に、8本の導体辺部41が径方向Rに積み重なるように、1列に整列配置されている。なお、図示は省略するが、コイル3とステータコア2との間の電気的な絶縁性を確保するために、シート状の絶縁部材がコイル3とスロット21の内壁面との間に介装されている。
なお、以下の説明では、ステータコア2に対して渡り部42が軸方向第1側L1に配置されたセグメント導体4を第1セグメント導体5とし、ステータコア2に対して渡り部42が軸方向第2側L2に配置されたセグメント導体4を第2セグメント導体6とする。そして、セグメント導体4と記した場合には、第1セグメント導体5及び第2セグメント導体6の双方を区別することなく表すものとする。
ここで、「重複する」とは、2つの部材の配置に関して、視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が2つの部材の双方に交わる領域が存在することを指す。
各対向面44は、対向する他の対向面44の形状に適合する形状とされている。本実施形態では、互いに対向する対向面44は、互いに同一の形状を有しており、互いに平行に配置されている。
以下では、回転電機用電機子の第2の実施形態について、図4を用いて説明する。本実施形態では、セグメント導体4における接合部43の対向面44の構成が上記第1の実施形態のものとは異なっている。以下では、上記第1の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第1の実施形態と同様とする。
以下では、回転電機用電機子の製造方法の参考形態である、ステータ1の製造工程S1について、図5〜7を参照して説明する。なお、本参考形態に係る製造工程S1において製造するステータ1は、上記第2の実施形態に係るもの(図4参照)である。
以下では、回転電機用電機子の第3の実施形態について、図8を用いて説明する。本実施形態では、セグメント導体4における接合部43の対向面44の構成が、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態のものとは異なっている。以下では、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態と同様とする。
以下では、回転電機用電機子の第4の実施形態について、図11を用いて説明する。本実施形態では、ステータコア2のスロット21の構成が、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態のものとは異なっている。以下では、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第1の実施形態及び上記第2の実施形態と同様とする。
なお、以下では、説明の便宜上、各スロット21における全ての導体辺部41を「導体辺部群」と記す。
以下では、第5の実施形態について、図12を用いて説明する。本実施形態に係るステータ1の製造方法の参考形態では、可動部材92の構成が、上記第4の実施形態に係るステータ1の製造方法の参考形態のものとは異なっている。以下では、上記第4の実施形態に係るステータ1の製造方法の参考形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第4の実施形態に係るステータ1の製造方法の参考形態と同様とする。
以下では、第6の実施形態について、図14を用いて説明する。本実施形態に係るステータ1の製造方法の参考形態では、押圧工程S13を行う際における絶縁部材7の状態が、上記第4の実施形態に係るステータ1の製造方法の参考形態と異なっている。以下では、上記第4の実施形態に係るステータ1の製造方法の参考形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第4の実施形態に係るステータ1の製造方法の参考形態と同様とする。
以下では、第7の実施形態について、図15〜17を参照して説明する。図15に示すように、本実施形態に係る製造工程S1は、準備工程S10と、接合材配置工程S11と、規制部材配置工程S16と、挿入工程S17と、規制面移動工程S18と、規制工程S15と、接合工程S14とを備えている。つまり、本実施形態に係る製造工程S1は、規制部材配置工程S16及び規制面移動工程S18を備えると共に、上述した配置工程S12の代わりに挿入工程S17を備えている点で、上記第3の実施形態に係る製造工程S1(図9参照)と異なっている。以下では、上記第3の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第3の実施形態と同様とする。
ここで、1つの導体辺部41の径方向Rの厚さを導体厚さT1とし、スロット21内で径方向Rに並ぶ導体辺部41の数(図示の例では、8つ)に、導体厚さT1を乗じて得た長さをスロット内導体厚さT2とする。
以下では、第8の実施形態について、図18を参照して説明する。図18に示すように、本実施形態は、規制部材配置工程S16において、規制部材10の代わりに押圧装置9を配置する点で上記第7の実施形態と異なっている。本実施形態では、可動部材92の第1押圧部921及び第2押圧部922の径方向外側R2の端面が、それぞれ規制面11として機能する。
(1)上記の実施形態では、単一の傾斜面としての対向面44が導体辺部41の接合部43に形成された構成(第1の実施形態)と、第1傾斜面441、第2傾斜面442、及び第3傾斜面443を含む対向面44が導体辺部41の接合部43に形成された構成(第2の実施形態)とを例として説明した。しかし、以下のように、対向面44を上記の各実施形態とは異なる形状とすることも可能である。
例えば、対向面44を、図19に示された形状としても良い。図19に示された対向面44は、径方向R、つまり導体辺部41の延在方向に直交する方向に沿う第1直交面445及び第2直交面447と、軸方向L、つまり導体辺部41の延在方向に平行な方向に沿う平行面446とを含んでいる。そして、導体辺部41の軸方向Lにおける先端部から基端部側へ向かうに従って、第1直交面445、平行面446、第2直交面447の順に配置され、各面は隣接する面と連続して形成されている。本実施形態では、第1導体辺部411の対向面44は、径方向内側R1を向く面を有していないため、径方向外側R2を向く面のみから構成され、第2導体辺部412の対向面44は、径方向外側R2を向く面を有していないため、径方向内側R1を向く面のみから構成されているといえる。なお、本実施形態においても、互いに対向する対向面44は、互いに同一の形状を有しており、互いに平行に配置されている。
或いは、図20に示すように、互いに対向する対向面44の形状が互いに異なる構成としても良い。この場合においても、対向する一対の対向面44に、互いに対応する凹凸を形成し、当該凹凸の噛み合いによって、位置決め機能及び軸方向Lの離間を規制する機能を有するようにすると好適である。なお、図20に示す例では、対向面44の中に、径方向Rに突出する部分が形成され、又は径方向Rに窪む部分が形成されている。このように構成された一対の対向面44も、上記第8の実施形態に係るもの(図18参照)と同様に、径方向凹凸部45として機能する。
なお、上記のように一対のセグメント導体4の接合部43が互いに径方向R又は軸方向Lに嵌合する形状を有する場合であっても、それらの間に導電性接合材8を配置しても良い。
図23及び図24に示す例では、第1セグメント導体5の一対の導体辺部41は互いに同一の軸方向Lの長さを有していると共に、第2セグメント導体6の一対の導体辺部41は互いに同一の軸方向Lの長さを有している。そして、第2セグメント導体6の導体辺部41は、第1セグメント導体5の導体辺部41よりも軸方向Lの長さが大きい。第2セグメント導体6の導体辺部41の軸方向Lの長さは、スロット21の軸方向Lの長さよりも大きく、第2セグメント導体6がスロット21内に配置された場合に、当該導体辺部41の接合部43がスロット21(ステータコア2)の軸方向第1側L1の端部よりも軸方向第1側L1に位置する。このように、図23及び図24に示す例では、第1セグメント導体5の接合部43と第2セグメント導体6の接合部43とが、スロット21の外側で互いに接合される。なお、このような構成では、押圧工程S13(図7参照)において、互いに接合される接合部43をスロット21の径方向外側R2の内壁面21bに向けて押圧することができない。また、規制工程S15(図8参照)及び挿入工程S17において、スロット21の径方向外側R2の内壁面21bを利用して、スロット21の外側に位置する導体辺部41(ここでは、第1セグメント導体5の導体辺部41)の径方向Rの移動を規制することができない。そのため、スロット21の外側に位置する導体辺部41であって最も径方向外側R2に位置する導体辺部41に径方向外側R2から対向する部分を有する治具等を用いて、スロット21の外側に位置する導体辺部41の径方向Rの移動を規制すると好適である。
以下、上記において説明した回転電機用電機子(1)の製造方法(S1)の概要について説明する。
軸方向(L)に延びると共に径方向(R)に開口する径方向開口部(21a)を有するスロット(21)が周方向に複数配置された円筒状の電機子コア(2)と、複数のセグメント導体(4)を接合して構成されて前記電機子コア(2)に巻装されたコイル(3)と、を備えた回転電機用電機子(1)の製造方法(S1)であって、
前記軸方向(L)に沿って延在する導体辺部(41)と、前記電機子コア(2)における前記軸方向(L)の外側において前記導体辺部(41)に接続されている渡り部(42)とを有し、対向面(44)を有する接合部(43)が前記導体辺部(41)に設けられている、前記セグメント導体(4)を複数準備すると共に、前記電機子コア(2)を準備する準備工程(S10)と、
最も前記径方向開口部(21a)側の前記導体辺部(41)の前記径方向(R)の位置に応じて配置される規制面(11)を有し、当該規制面(11)により前記導体辺部(41)の前記径方向(R)の移動を規制する規制部材(10)を配置する規制部材配置工程(S16)と、
複数の前記セグメント導体(4)のうち、前記電機子コア(2)に対して前記渡り部(42)が前記軸方向(L)の一方側(L1)に配置される前記セグメント導体(4)を第1セグメント導体(5)とし、前記電機子コア(2)に対して前記渡り部(42)が前記軸方向(L)の他方側(L2)に配置される前記セグメント導体(4)を第2セグメント導体(6)として、前記第1セグメント導体(5)における1つの前記接合部(43)の前記対向面(44)と、前記第2セグメント導体(6)における1つの前記接合部(43)の前記対向面(44)とが対向するように、前記第1セグメント導体(5)の前記導体辺部(41)と前記第2セグメント導体(6)の前記導体辺部(41)との少なくとも一方を、前記規制部材配置工程(S16)の後に、前記スロット(21)内に挿入する挿入工程(S17)と、
前記第1セグメント導体(5)の前記接合部(43)と前記第2セグメント導体(6)の前記接合部(43)とを接合する接合工程(S14)と、を備え、
前記挿入工程(S17)では、前記第1セグメント導体(5)における1つの前記接合部(43)の前記対向面(44)と、前記第2セグメント導体(6)における1つの前記接合部(43)の前記対向面(44)とが対向するまでの間、前記規制部材(10)の前記規制面(11)により前記導体辺部(41)の前記径方向(R)の移動を規制する。
前記接合工程(S14)では、前記第1セグメント導体(5)の前記接合部(43)と前記第2セグメント導体(6)の前記接合部(43)とを前記スロット(21)内で接合すると好適である。
前記規制部材配置工程(S16)では、前記規制面(11)は、前記スロット(21)における前記径方向開口部(21a)側とは反対側の内壁面(21b)から前記径方向開口部(21a)側に前記スロット内導体厚さ(T2)以上離間し、かつ、前記スロット(21)内に収まる位置に配置されると好適である。
前記案内傾斜面(12)は、互いに離間するに従って前記径方向開口部(21a)側へ向かうように形成されていると好適である。
前記スロット(21)内で前記径方向(R)に並ぶ前記導体辺部(41)の数に、1つの前記導体辺部(41)の前記径方向(R)の厚さ(T1)を乗じて得た長さをスロット内導体厚さ(T2)とし、前記径方向凹凸部(45)の噛み合いの深さを噛合い深さ(De)として、
前記規制部材配置工程(S16)では、前記規制面(11)は、前記スロット内導体厚さ(T2)に前記噛合い深さ(De)を加えた長さ以上、前記スロット(21)における前記径方向開口部(21a)側とは反対側の内壁面(21b)から前記径方向開口部(21a)側に離間し、かつ、前記スロット(21)内に収まる位置に配置されると好適である。
2 :ステータコア(電機子コア)
21 :スロット
21a :径方向開口部
3 :コイル
4 :セグメント導体
41 :導体辺部
42 :渡り部
43 :接合部
44 :対向面
5 :第1セグメント導体
6 :第2セグメント導体
8 :導電性接合材
9 :押圧装置
10 :規制部材
11 :規制面
R :径方向
L :軸方向
C :周方向
Claims (9)
- 軸方向に延びると共に径方向に開口する径方向開口部を有するスロットが周方向に複数配置された円筒状の電機子コアと、複数のセグメント導体を接合して構成されて前記電機子コアに巻装されたコイルと、を備えた回転電機用電機子の製造方法であって、
前記軸方向に沿って延在する導体辺部と、前記電機子コアにおける前記軸方向の外側において前記導体辺部に接続されている渡り部とを有し、対向面を有する接合部が前記導体辺部に設けられている、前記セグメント導体を複数準備すると共に、前記電機子コアを準備する準備工程と、
最も前記径方向開口部側の前記導体辺部の前記径方向の位置に応じて配置される規制面を有し、当該規制面により前記導体辺部の前記径方向の移動を規制する規制部材を配置する規制部材配置工程と、
複数の前記セグメント導体のうち、前記電機子コアに対して前記渡り部が前記軸方向の一方側に配置される前記セグメント導体を第1セグメント導体とし、前記電機子コアに対して前記渡り部が前記軸方向の他方側に配置される前記セグメント導体を第2セグメント導体として、前記第1セグメント導体における1つの前記接合部の前記対向面と、前記第2セグメント導体における1つの前記接合部の前記対向面とが対向するように、前記第1セグメント導体の前記導体辺部と前記第2セグメント導体の前記導体辺部との少なくとも一方を、前記規制部材配置工程の後に、前記スロット内に挿入する挿入工程と、
前記第1セグメント導体の前記接合部と前記第2セグメント導体の前記接合部とを接合する接合工程と、を備え、
前記挿入工程では、前記第1セグメント導体における1つの前記接合部の前記対向面と、前記第2セグメント導体における1つの前記接合部の前記対向面とが対向するまでの間、前記規制部材の前記規制面により前記導体辺部の前記径方向の移動を規制する、回転電機用電機子の製造方法。 - 前記挿入工程では、前記第1セグメント導体の前記導体辺部と前記第2セグメント導体の前記導体辺部との双方を、前記軸方向の両側から前記スロット内に挿入し、
前記接合工程では、前記第1セグメント導体の前記接合部と前記第2セグメント導体の前記接合部とを前記スロット内で接合する、請求項1に記載の回転電機用電機子の製造方法。 - 前記スロット内で前記径方向に並ぶ前記導体辺部の数に、1つの前記導体辺部の前記径方向の厚さを乗じて得た長さをスロット内導体厚さとして、
前記規制部材配置工程では、前記規制面は、前記スロットにおける前記径方向開口部側とは反対側の内壁面から前記径方向開口部側に前記スロット内導体厚さ以上離間し、かつ、前記スロット内に収まる位置に配置される、請求項1又は2に記載の回転電機用電機子の製造方法。 - 前記規制面は、当該規制面の前記軸方向の両側に案内傾斜面を有し、
前記案内傾斜面は、互いに離間するに従って前記径方向開口部側へ向かうように形成されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機用電機子の製造方法。 - 前記挿入工程の後であって前記接合工程の前に、前記径方向における前記径方向開口部側とは反対側へ前記規制面を移動させる規制面移動工程を更に備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機用電機子の製造方法。
- 前記第1セグメント導体の前記接合部と前記第2セグメント導体の前記接合部とが、前記径方向に互いに噛み合う径方向凹凸部を有し、
前記スロット内で前記径方向に並ぶ前記導体辺部の数に、1つの前記導体辺部の前記径方向の厚さを乗じて得た長さをスロット内導体厚さとし、前記径方向凹凸部の噛み合いの深さを噛合い深さとして、
前記規制部材配置工程では、前記規制面は、前記スロット内導体厚さに前記噛合い深さを加えた長さ以上、前記スロットにおける前記径方向開口部側とは反対側の内壁面から前記径方向開口部側に離間し、かつ、前記スロット内に収まる位置に配置される、請求項1から5のいずれか一項に記載の回転電機用電機子の製造方法。 - 前記接合工程では、前記規制部材により前記導体辺部の前記径方向の移動を規制しつつ、前記第1セグメント導体の前記接合部と前記第2セグメント導体の前記接合部とを接合する、請求項1から6のいずれか一項に記載の回転電機用電機子の製造方法。
- 前記規制面は、前記第1セグメント導体の前記導体辺部及び前記第2セグメント導体の前記導体辺部の双方における前記軸方向の全域又は一部の領域である対象領域に対向するように形成され、当該対象領域における前記規制面に対向する面に沿った形状を有している、請求項1から7のいずれか一項に記載の回転電機用電機子の製造方法。
- 前記規制面は、前記第1セグメント導体の前記接合部及び前記第2セグメント導体の前記接合部の双方に対向するように形成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載の回転電機用電機子の製造方法。
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