JP7327091B2 - ステータの製造装置、および、ステータの製造方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献1に記載の製造方法では、セグメントコイルの先端部に傾斜面を形成している。これにより、ステータコアのスロットに複数のセグメントコイルを挿入する際、スロットに予め挿入されているインシュレータとセグメントコイルの先端部との摩擦を低減している。
さらに、ステータコアのスロットに複数のセグメントコイルを挿入する際、セグメントコイルとインシュレータとの摩擦力が大きくなり、セグメントコイルの挿入荷重が増大するといった問題がある。
それらの問題が発生すれば、その製造装置および製造方法により製造されたステータの信頼性が低下するおそれがある。
設置台は、ステータコアを設置する。支持部材は、外側コイルと内側コイルに対し、それ以外のセグメントコイル(55)をステータコアから軸方向に離した状態でそれらのセグメントコイルを支持しつつステータコアのスロットに挿入するものである。外側ガイドは、外側コイルの側面(531)または先端部(51)を支持可能に設けられ、支持部材が外側コイルをスロットに挿入する際に外側コイルを挿入完了位置よりも径方向内側に寄せるものである。内側ガイドは、内側コイルの側面(541)または先端部を支持可能に設けられ、支持部材が内側コイルをスロットに挿入する際に内側コイルを挿入完了位置よりも径方向外側に寄せるものである。
なお、ステータコアのスロットに複数のセグメントコイルを挿入する際、セグメントコイルとインシュレータとの摩擦力が低減するので、支持部材によるセグメントコイルの挿入荷重を低減することができる。
さらに、インシュレータを備えていないステータコアのスロットに複数のセグメントコイルを挿入する場合には、スロットの軸方向の開口縁のうち径方向外側および径方向内側の部位とセグメントコイルとが接触することが防がれる。そのため、スロットの軸方向の開口縁によってセグメントコイルの被膜が傷つくことを防ぐことができる。
このように、このステータの製造装置は、製造されたステータの信頼性を高めることができる。
外側コイル(53)と内側コイル(54)に対し、それ以外のセグメントコイル(55)をステータコアから軸方向に離した状態でそれらのセグメントコイルを支持部材(20)により支持しつつステータコア(60)のスロット(61)に挿入すること(S601、S611)。
外側コイルをスロットに挿入する際、外側コイルの側面(531)または先端部(51)を支持する外側ガイド(30、81)により、外側コイルを挿入完了位置よりも径方向内側に寄せること(S602、S603、S613、S614)。
内側コイルをスロットに挿入する際、内側コイルの側面(541)または先端部を支持する内側ガイド(40、82)により、内側コイルを挿入完了位置よりも径方向外側に寄せること(S602、S603、S613、S614)。
外側コイルをスロットに挿入した後、外側コイルから外側ガイドを離し、内側コイルをスロットに挿入した後、内側コイルから内側ガイドを離すこと(S604、S615)。
外側コイルと内側コイルとの間に、残りのセグメントコイルをスロットに挿入すること(S605、S616)。
本発明の第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の製造装置は、回転電機のステータを製造するものである。この製造装置で製造されたステータの内側に、図示しないロータが回転可能に設置されることで回転電機が形成される。その回転電機は、例えば、車両の走行駆動源としてのモータ、および、電力を発生させるジェネレータの少なくとも一方の機能を有するものとして用いることが可能である。また、本実施形態のステータの製造方法は、その製造装置などを用いてステータを製造する方法である。
なお、以下の説明では、ステータコアの径方向を単に「径方向」と言い、ステータの軸方向を単に「軸方向」と言うことがある。
支持部材20は、環状に仮組みされた複数のセグメントコイル50を支持する部材である。本実施形態の支持部材20は、第1支持部21、第2支持部22、第3支持部23および複数の矢24などを有している。第1支持部21は、複数のセグメントコイル50の山形状側(すなわち、ステータコア60とは反対側)に設けられる。第2支持部22と第3支持部23はそれぞれ複数のセグメントコイル50を外側から支持している。複数の矢24は、放射状に設けられて複数のセグメントコイル50同士の間に挿入され、複数のセグメントコイル50が軸方向に位置ずれすることを防いでいる。
図8は、ステータの製造方法の概略を説明するためのフローチャートである。
図8に示すように、ステータの製造方法は、まず、ステップS10で、ステータコア60を用意し、設置台10に設置する。
続いて、ステップS30で、ステータコア60のスロット61に挿入されたインシュレータ62の軸方向の開口部を広げる加工が行われる。
また、内側治具40は、スロット61よりも径方向内側の部位からスロット61に張り出して配置される。内側治具40がスロット61に張り出す距離D5は、スロット61に予め挿入されているインシュレータ62の厚みT2より大きくなるように設定されている。
また、内側治具40のうちスロット61に張り出した部位42と、内側コイル54の側面541とが当接する。これにより、内側コイル54は、内側治具40によって挿入完了位置よりも径方向外側に弾性変形する。すなわち、内側治具40は、内側コイル54を、その挿入完了位置よりも径方向外側に寄せることが可能である。
続いて、ステップS80で、複数のセグメントコイル50により構成される三相交流回路から引き出される引出線57が所定の位置および所定の形状となるように成形する。なお、引出線57は図14に示されている。この引出線57は、複数のコイル突出部56のうち予め定められたコイル突出部56により形成される。引出線57は、三相交流回路に電力を供給する図示しない動力線の端部が配置される位置に配置される。
上述したように、本実施形態ではステップS60およびS601~S605で説明したコイル挿入工程において、セグメントコイル50の先端部51にインシュレータ62の一部が付着することが防がれている。そのため、ステップS100の溶接工程において、複数のセグメントコイル50の先端部51同士を溶接する際に、ブローホールなどの溶接不良が発生することを防ぐことが可能である。
(1)第1実施形態の製造装置1が備える支持部材20は、外側コイル53と内側コイル54に対し、それ以外のセグメントコイル55をステータコア60から軸方向に離した状態でそれらのセグメントコイル50を支持する。外側ガイドとしての外側治具30は、外側コイル53の側面531を支持し、支持部材20が外側コイル53をスロット61に挿入する際に外側コイル53を挿入完了位置よりも径方向内側に寄せることが可能である。また、内側ガイドは、内側コイル54の側面541を支持し、支持部材20が内側コイル54をスロット61に挿入する際に内側コイル54を挿入完了位置よりも径方向外側に寄せることが可能である。
したがって、本実施形態のステータの製造装置1は、製造されたステータの信頼性を高めることができる。
さらに、ステータコア60のスロット61に複数のセグメントコイル50を挿入する際、セグメントコイル50とインシュレータ62との摩擦力が低減するので、支持部材20によるセグメントコイル50の挿入荷重を低減することもできる。
これによれば、外側コイル53がスロット61に挿入された後、外側ガイドが外側コイル53から離れることで、外側コイル53は径方向外側に移動することが可能となる。また、内側コイル54がスロット61に挿入された後、内側ガイドが内側コイル54から離れることで、内側コイル54は径方向内側に移動することが可能となる。これにより、外側コイル53と内側コイル54との間に残りのセグメントコイル55を挿入することができる。
これによれば、外側ガイドの一例として外側治具30が示され、内側ガイドの一例として内側治具40が示される。
これによれば、ステータコア60のスロット61にセグメントコイル50を挿入した後、外側治具30と内側治具40をセグメントコイル50から離すと、外側治具30は径方向外側に移動し、内側治具40は径方向内側に移動する。したがって、セグメントコイル50が塑性変形することを防ぎ、その形状を維持することができる。
これによれば、外側コイル53と内側コイル54をステータコア60のスロット61に挿入している最中に、それらに隣り合うセグメントコイル55はステータコア60のスロット61に挿入されていない状態となる。そのため、外側コイル53と内側コイル54をスロット61に挿入している最中に、外側コイル53と内側コイル54が塑性変形することが防がれる。したがって、外側コイル53と内側コイル54をステータコア60のスロット61に挿入した後、外側コイル53から外側治具30を離し、内側コイル54から内側治具40を離すと、外側コイル53と内側コイル54は自身の弾性力により元の形状に戻る。したがって、セグメントコイル50の形状を維持することができる。
ステップS601で、外側コイル53と内側コイル54に対し、それ以外のセグメントコイル55をステータコア60から軸方向に離した状態でそれらのセグメントコイル50を支持部材20により支持する。
ステップS602、S603で、外側コイル53をスロット61に挿入する際、外側コイル53の側面531または先端部51を支持する外側ガイドにより、外側コイル53を挿入完了位置よりも径方向内側に寄せる。また、内側コイル54をスロット61に挿入する際、内側コイル54の側面541または先端部51を支持する内側ガイドにより、内側コイル54を挿入完了位置よりも径方向外側に寄せる。
ステップS604で、外側コイル53をスロット61に挿入した後に外側コイル53から外側ガイドを離し、内側コイル54をスロット61に挿入した後に内側コイル54から内側ガイドを離す。
ステップS605で、外側コイル53と内側コイル54との間に、残りのセグメントコイル55をスロット61に挿入する。
また、セグメントコイル50の先端部51とインシュレータ62とが接触することが防がれるので、インシュレータ62が捲れるなどの不具合の発生を防ぐことができる。
さらに、セグメントコイル50とインシュレータ62との摩擦力が低減するので、支持部材20によるセグメントコイル50の挿入荷重を低減することができる。
これによれば、ステータコア60のスロット61に複数のセグメントコイル50を一括で挿入することで、コイル挿入工程にかかる時間を短くすることができる。
第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対して外側ガイドと内側ガイドの構成などを変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第2実施形態のステータの製造方法は、第1実施形態のステータの製造方法に対して、ステップS60で説明したコイル挿入工程が異なっている。そのため、第2実施形態のステータの製造方法の説明では、コイル挿入工程について、図20のフローチャート、図21の説明図などを参照して詳細に説明する。
これにより、外側コイル53は、外側案内矢81によって挿入完了位置よりも径方向内側に弾性変形する。すなわち、外側案内矢81は、外側コイル53を、その挿入完了位置よりも径方向内側に寄せて支持することが可能である。
また、内側コイル54は、内側案内矢82によって挿入完了位置よりも径方向外側に弾性変形する。すなわち、内側案内矢82は、内側コイル54を、その挿入完了位置よりも径方向外側に寄せて支持することが可能である。
(1)第2実施形態の製造装置1が備える外側ガイドは、外側コイル53の先端部51を挿入完了位置よりも径方向内側に寄せて支持した状態で、その外側コイル53と共にスロット61に挿入可能な外側案内矢81である。一方、内側ガイドは、内側コイル54の先端部51を挿入完了位置よりも径方向外側に寄せて支持した状態で、その内側コイル54と共にスロット61に挿入可能な内側案内矢82である。
これによれば、外側ガイドの一例として外側案内矢81が示され、内側ガイドの一例として内側治具40が示される。
これによれば、外側案内矢81と内側案内矢82との距離を一定に保つことが可能である。また、部品点数を少なくすることができる。
これによれば、ステータコア60のスロット61に複数のセグメントコイル50を挿入する際、セグメントコイル50の先端部51のうち後の工程で溶接される部分にインシュレータ62の一部が付着することを確実に防ぐことが可能である。したがって、後の工程で複数のセグメントコイル50の先端部51同士を溶接する際に溶接不良が発生することが防がれるので、ステータの信頼性を高めることができる。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
外側ガイドまたは内側ガイドは、上記の機能に加えて、例えば、セグメントコイル50を周方向に支持する機能を有するように構成してもよい。
すなわち、支持部材20は、例えば1個、2個または4個以上の支持部で構成してもよい。また、各支持部および矢の形状は、複数のセグメントコイル50を支持することが可能な種々の形状を採用することが可能である。
すなわち、仮組コイルの数は、3組または4組に限らず、5組以上であってもよい。また、仮組コイルは、径方向に2本のコイル線52が並ぶものと、径方向にコイル線52が1本のみのものとが、どのような組み合わせで配置されていてもよい。
支持部材20は、外側コイル53と内側コイル54に対し、それ以外のセグメントコイル55をステータコア60から軸方向に離した状態で複数のセグメントコイル50を支持する構成であればよい。すなわち、D1≦D2、D3≦D2としてもよい。その場合、外側コイル53と内側コイル54が塑性変形するおそれがあるがステータの信頼性が保たれる範囲内であればよい。
その場合、上述したステータの製造装置1および製造方法は、ステータコア60のスロット61に複数のセグメントコイル50を挿入する際、スロット61のうち軸方向の開口縁とセグメントコイル50とが接触することを防ぐことが可能である。これにより、スロット61のうち軸方向の開口縁によってセグメントコイル50の被膜が傷つくことを防ぐことができる。
30 外側治具
40 内側治具
50 セグメントコイル
53 外側コイル
54 内側コイル
60 ステータコア
61 スロット
81 外側案内矢
82 内側案内矢
Claims (11)
- 回転電機のステータの製造装置において、
ステータコア(60)のスロット(61)の中で径方向に並ぶ複数のセグメントコイル(50)のうち最も径方向外側に配置されるものを外側コイル(53)と呼び、最も径方向内側に配置されるものを内側コイル(54)と呼ぶとき、
前記ステータコアを設置する設置台(10)と、
前記外側コイルと前記内側コイルに対し、それ以外の前記セグメントコイル(55)を前記ステータコアから軸方向に離した状態でそれらの前記セグメントコイルを支持しつつ前記ステータコアの前記スロットに挿入する支持部材(20)と、
前記外側コイルの側面(531)または先端部(51)を支持可能に設けられ、前記支持部材が前記外側コイルを前記スロットに挿入する際に前記外側コイルを挿入完了位置よりも径方向内側に寄せる外側ガイド(30、81)と、
前記内側コイルの側面(541)または先端部を支持可能に設けられ、前記支持部材が前記内側コイルを前記スロットに挿入する際に前記内側コイルを挿入完了位置よりも径方向外側に寄せる内側ガイド(40、82)と、を備えるステータの製造装置。 - 前記外側ガイドは、前記外側コイルが前記スロットに挿入された後、前記外側コイルから離れるように構成されており、
前記内側ガイドは、前記内側コイルが前記スロットに挿入された後、前記内側コイルから離れるように構成されている、請求項1に記載のステータの製造装置。 - 前記外側ガイドは、前記ステータコアに対して複数の前記セグメントコイルの挿入側で、前記スロットよりも径方向外側の部位から前記スロットに張り出すように配置され、前記外側コイルの側面を支持可能な外側治具(30)であり、
前記内側ガイドは、前記ステータコアに対して複数の前記セグメントコイルの挿入側で、前記スロットよりも径方向内側の部位から前記スロットに張り出すように配置され、前記内側コイルの側面を支持可能な内側治具(40)である、請求項1または2に記載のステータの製造装置。 - 前記外側治具は、前記外側コイルが弾性変形可能な範囲で前記スロットに張り出すように配置されるものであり、
前記内側治具は、前記内側コイルが弾性変形可能な範囲で前記スロットに張り出すように配置されるものである、請求項3に記載のステータの製造装置。 - 前記外側ガイドは、前記外側コイルの先端部を挿入完了位置よりも径方向内側に寄せて支持した状態で、前記外側コイルと共に前記スロットに挿入可能な外側案内矢(81)であり、
前記内側ガイドは、前記内側コイルの先端部を挿入完了位置よりも径方向外側に寄せて支持した状態で、前記内側コイルと共に前記スロットに挿入可能な内側案内矢(82)である、請求項1または2に記載のステータの製造装置。 - 前記外側案内矢と前記内側案内矢とは一体に形成されている、請求項5に記載のステータの製造装置。
- 前記外側案内矢と前記内側案内矢はいずれも、前記セグメントコイルの先端部のうち、後の工程で先端部同士が溶接される部分を覆う凹部(83、84)を有している、請求項5または6に記載のステータの製造装置。
- 前記支持部材は、前記外側コイルの径方向内側に隣り合う前記セグメントコイルの先端部と前記外側コイルの先端部との距離(D1)が、前記スロットの軸方向距離(D2)より長い状態とし、且つ、前記内側コイルの径方向外側に隣り合う前記セグメントコイルの先端部と前記内側コイルの先端部との距離(D3)が、前記スロットの軸方向距離より長い状態として、それらの前記セグメントコイルを支持しつつ前記ステータコアの前記スロットに挿入する、請求項1ないし7のいずれか1つに記載のステータの製造装置。
- 回転電機のステータの製造方法において、
ステータコア(60)のスロット(61)の中で径方向に並ぶ複数のセグメントコイルのうち最も径方向外側に配置されるものを外側コイル(53)と呼び、最も径方向内側に配置されるものを内側コイル(54)と呼ぶとき、
前記外側コイルと前記内側コイルに対し、それ以外の前記セグメントコイル(55)を前記ステータコアから軸方向に離した状態でそれらの前記セグメントコイルを支持部材(20)により支持しつつ前記ステータコアの前記スロットに挿入すること(S601、S611)と、
前記外側コイルを前記スロットに挿入する際、前記外側コイルの側面(531)または先端部(51)を支持する外側ガイド(30、81)により、前記外側コイルを挿入完了位置よりも径方向内側に寄せること(S602、S603、S613、S614)と、
前記内側コイルを前記スロットに挿入する際、前記内側コイルの側面(541)または先端部を支持する内側ガイド(40、82)により、前記内側コイルを挿入完了位置よりも径方向外側に寄せること(S602、S603、S613、S614)と、
前記外側コイルを前記スロットに挿入した後、前記外側コイルから前記外側ガイドを離し、前記内側コイルを前記スロットに挿入した後、前記内側コイルから前記内側ガイドを離すこと(S604、S615)と、
前記外側コイルと前記内側コイルとの間に、残りの前記セグメントコイルを前記スロットに挿入すること(S605、S616)を含むステータの製造方法。 - 前記ステータコアの前記スロットに複数の前記セグメントコイルを挿入する際、前記外側コイルの一部と、前記内側コイルの一部と、それ以外の前記セグメントコイルの一部とは、前記ステータコアの径方向に重なる状態とされる、請求項9に記載のステータの製造方法。
- 前記ステータコアの前記スロットに複数の前記セグメントコイルを挿入する際、前記外側コイルの径方向内側に隣り合う前記セグメントコイルの先端部と前記外側コイルの先端部との距離(D1)は、前記スロットの軸方向距離(D2)より長い状態とされ、
前記内側コイルの径方向外側に隣り合う前記セグメントコイルの先端部と前記内側コイルの先端部との距離(D3)は、前記スロットの軸方向距離より長い状態とされる、請求項9または10に記載のステータの製造方法。
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