WO2024029546A1 - ステータの製造装置及びステータの製造方法 - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
Definitions
- the present disclosure relates to a stator manufacturing apparatus and a stator manufacturing method.
- a coil used in the stator of rotating electric machines such as motors and generators
- a plurality of segments formed by processing a straight wire into a substantially U-shape are installed in a plurality of slots arranged along the circumferential direction of the stator.
- One with a coil inserted is known.
- stators including such segment coils it has been conventional practice to twist the free ends of the segment coils and then electrically connect them by welding or the like (for example, as described in International Publication No. 2019 /093515).
- part of the segment coil may be twisted during the twisting operation. It may get caught (or get stuck) in the insertion hole or insertion groove of the tool, or in the gaps between multiple twisting jigs. If this kind of jamming occurs, the segment coil and twisting jig will not be separated even if the table on which the stator is placed is lowered after the twisting process is completed, and the stator may end up hanging on the twisting jig. There is. If the stator is suspended from the twisting jig, not only will it be impossible to transport the stator to subsequent processes, but if the jammed state is suddenly resolved, the stator may fall and damage the stator itself or the equipment. may be damaged.
- the present disclosure aims to provide a stator manufacturing apparatus and a stator manufacturing method that can reliably separate the segment coil and the twisting jig.
- a stator manufacturing apparatus includes a stator core including a plurality of slots, and a plurality of segment coils respectively inserted into the slots.
- the present invention includes a separation jig that presses the stator, on which the segment coils have been twisted by rotation, in a direction away from the twisting jig to separate the segment coils and the twisting jig.
- the separation jig presses the stator away from the twisting jig, so that even if the segment coil is caught in the insertion part of the twisting jig, both members can be separated. Can be reliably separated.
- a stator manufacturing apparatus is the stator manufacturing apparatus according to the first aspect of the present disclosure, wherein the separation jig is disposed between the mounting table and the twisting jig. and a jig moving mechanism that moves the separating jig main body in the vertical direction, and the jig moving mechanism lowers the separating jig main body in accordance with the lowering of the elevating mechanism. By doing so, the separation jig main body presses the stator core to separate the segment coil and the twisting jig.
- the stator manufacturing apparatus since the separating jig can be lowered independently, the stator can be easily pushed in the direction away from the twisting jig. Further, the force with which the separation jig presses the stator core can be relatively easily varied.
- a stator manufacturing apparatus is the stator manufacturing apparatus according to the first aspect of the present disclosure, wherein the separation jig is disposed between the mounting table and the twisting jig. a separation jig main body provided therein, and a connection mechanism that connects the separation jig main body and the mounting table, and the connection mechanism is connected to the mounting table before the mounting table is lowered by the elevating mechanism.
- the separation jig main body By lowering the separating jig main body in accordance with the lowering of the elevating mechanism, the separating jig main body presses the stator core and separates the segment coil and the twisting jig.
- the separation jig is operated in conjunction with the mounting table, so that the stator can be pushed in the direction away from the twisting jig as the mounting table descends.
- a stator manufacturing apparatus is the stator manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects of the present disclosure, in which the separation jig includes an annular base member; a cuff supporter provided on the base member and inserted between segment coils exposed at the upper part of the stator core to support the insulating paper inserted into the slot; and a direction in which the cuff supporter moves toward or away from the axis of the base member.
- a cuff supporter unit that includes a movement mechanism that moves the cufflinks forward and backward.
- the cuff supporter unit for protecting the insulating paper can be used as a separation jig, so the number of parts of the apparatus can be reduced.
- a stator manufacturing apparatus is the stator manufacturing apparatus according to the fourth aspect of the present disclosure, when the stator placed on the mounting table is raised by the elevating mechanism. , a portion of the base member contacts the upper surface of the stator core.
- a stator manufacturing apparatus is a stator manufacturing apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the present disclosure, which is arranged between the twisting mechanism and the separation jig.
- the twisting device further includes a rotary jig holder including a plurality of support portions that are provided and capable of supporting the plurality of twisting jigs, respectively.
- a method for manufacturing a stator includes a step of placing a stator including a stator core having a plurality of slots and a plurality of segment coils respectively inserted into the slots on a mounting table. , disposing above the mounting table a twisting jig including an insertion part into which the exposed tip end of the stator core of the segment coil of the stator placed on the mounting table can be inserted; a step of raising the placement table and inserting at least a part of the tip end of the segment coil into the insertion section; a step of rotating the twisting jig to twist the tip end of the segment coil; At the same time as the writing table is lowered, a separating jig disposed between the writing table and the twisting jig is operated, and the stator is pushed away from the twisting jig, thereby separating the segment coils and the twisting jig.
- the process includes a step of separating the jig from the jig
- a separation jig is used to press the stator away from the twisting jig, so that even if the segment coil is caught in the insertion part of the twisting jig, both members can be reliably separated.
- the segment coils and the twisting jig can be reliably separated.
- FIG. 3 is a plan view showing an example of a stator before being twisted.
- FIG. 2 is a schematic front view of the stator shown in FIG. 1.
- FIG. FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of a stator manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4 is an enlarged view of a principal part of an example of a twisting jig employed in the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3, with a portion thereof shown in cross section. 4 is a plan view showing an example of a jig holder employed in the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- FIG. 4 is a plan view showing an example of a cuff supporter unit employed in the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6A.
- FIG. 3 is a diagram showing the relationship between a cuff supporter and a segment coil, and is a sectional view of a main part taken along line AA in FIG. 2.
- FIG. 7 is a schematic explanatory diagram showing a modification of the stator manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
- 1 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing a stator according to an embodiment of the present disclosure.
- 4 is an explanatory diagram showing an operating state of the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operating state of the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operating state of the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operating state of the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operating state of the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operating state of the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operating state of the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- stator 1 to be twisted in the present embodiment will be briefly explained.
- FIG. 1 is a plan view showing an example of a stator before twisting.
- FIG. 2 is a schematic front view of the stator shown in FIG. 1.
- illustration of the tip portions of some segment coils 4 is omitted in order to facilitate understanding of the configuration.
- a stator 1 used in the stator manufacturing apparatus and manufacturing method according to the present embodiment includes a stator core 2 including a plurality of slots 3, and a segment coil 4 inserted into the slots 3. This includes: Although a stator for an inner rotor type motor is illustrated here as the stator 1, a stator for an outer rotor type motor may be used instead.
- the stator core 2 can be formed of a ring-shaped, more specifically, a substantially cylindrical conductor with a central hole 2A formed in its center.
- the stator core 2 includes a circular yoke and teeth protruding from the inner circumferential surface of the yoke, and can be made of a magnetic material, specifically, an electromagnetic steel plate.
- a plurality of disc-shaped core pieces (for example, about several tens to several hundred pieces) each made of a relatively thin plate-like body of about 0.2 to 0.5 mm are laminated along the central axis CA.
- the stator core 2 may be a combination of so-called split cores that are divided into a plurality of parts in the circumferential direction. Note that hereinafter, the direction along the central axis CA may be simply referred to as the "axial direction.” Further, the upper end surface of the stator core 2 in FIG. 2 will be referred to as an upper surface 2B, and the lower end surface will be referred to as a lower surface 2C.
- the slots 3 can be formed by grooves formed in the inner circumferential surface of the stator core 2 so as to extend in the axial direction at predetermined intervals in the circumferential direction.
- a plurality of segment coils 4 may be inserted into the slot 3, and an insulating paper 5 may be disposed to insulate the inserted plurality of segment coils 4 from the inner wall of the slot 3.
- this insulating paper 5 in place of this insulating paper 5, other insulating members such as an insulator or varnish may be used.
- the slot 3 does not need to extend parallel to the axial direction, and may be skewed.
- the segment coil 4 has a substantially U-shape having a pair of legs 4A, 4A extending substantially parallel to each other with an interval, and a curved portion 4B connecting adjacent ends of the pair of legs 4A, 4A. It can be constructed from a shaped metal wire.
- This segment coil 4 has a connecting portion 4C that is electrically connected to the end of another segment coil 4, at the end of the pair of legs 4A, which is not connected to the curved portion 4B. It's okay to stay.
- This connecting portion 4C may be joined to another connecting portion 4C by welding or the like.
- a rectangular wire is used as an example of the wire used for the segment coil 4, a round wire or the like may be used.
- the segment coil 4 having the above configuration is sometimes called a hairpin.
- the segment coils in the present disclosure are not limited to the above-described configuration as long as a plurality of segment coils are electrically connected to form a coil wound around the stator core 2.
- the surface of the segment coil 4 may be covered with an insulating coating such as enamel.
- the stator 1 is exemplarily shown in which six leg portions 4A are inserted into each slot 3 in a line along a direction intersecting the axial direction.
- the segment coil 4 can be inserted into the slot 3 from the opening on the lower surface 2C side along the axial direction so that most of the pair of legs 4A, 4A are accommodated in the slot 3.
- six legs 4A are inserted into one slot.
- the connecting portion 4C of the segment coil 4 inserted in this manner and a portion of the leg portion 4A adjacent to the connecting portion 4C are exposed outside the slot 3 through the opening on the upper surface 2B side of the stator core 2.
- the portion of the segment coil 4 exposed outside the slot 3 from the above-mentioned opening on the upper surface 2B side of the stator core 2 (hereinafter, this portion will be referred to as "tip portion 4D"). ”) is twisted.
- the distal ends 4D of the segment coils 4 are processed in advance to widen the distance between the distal ends 4D of the segment coils 4 inserted into the common slot 3 in order to facilitate twisting. It is preferable if
- stator manufacturing apparatus 10 which is capable of twisting the tip end portion 4D of the segment coil 4 of the stator 1 described above.
- stator 1 mentioned above is used as an object to be processed
- the structure of the stator 1 that is the object to be processed is not limited to that described above.
- FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing an example of a stator manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
- the stator manufacturing apparatus 10 includes a mounting table 20, a lifting mechanism 30, a twisting jig 40, a twisting mechanism 50, and a cuff supporter as an example of a separation jig. unit 60. These components may be arranged within the housing 11.
- the X direction shown in FIG. 3 is assumed to be the left-right direction
- the Y direction is similarly defined as the front-back direction
- the Z direction is defined as the up-down direction.
- FIG. 3 a part of the structure is shown in a simplified manner.
- the stator manufacturing apparatus 10 may further include a control device 12 for controlling the entire apparatus including the above-mentioned components.
- This control device 12 may be a device for controlling operations of various components of the stator manufacturing device 10, which will be described later.
- a sequencer, a computer, etc. can be employed as the control device 12.
- a computer including at least a processor, volatile and nonvolatile memory, and a communication interface can be employed.
- the mounting table 20 is a table on which the stator 1 can be placed.
- this mounting table 20 includes a flat plate-shaped mounting table main body 21, a positioning member 22 for positioning the stator 1 placed on the mounting table main body 21, and a lower surface of the mounting table main body 21. It may include a conveyance roller 23 that allows the mounting table main body 21 to be conveyed in one direction (for example, in the front-back direction).
- the mounting table main body 21 may be a so-called pallet used for movement to each device when manufacturing the stator 1.
- This mounting table main body 21 can be transported to an arbitrary position by transport rollers 23. Therefore, replacement of the stator 1, etc. becomes easy.
- the stator 1 is placed on the mounting table main body 21 such that the tip end 4D of the segment coil 4 is located upward.
- the positioning member 22 may be a member that positions the stator 1 in the horizontal direction when the stator 1 is placed on the mounting table main body 21. Specifically, this positioning member 22 is arranged so as to surround at least a portion of the vicinity of the curved portion 4B of the segment coil 4 and the lower surface 2C of the stator core 2 of the stator 1 placed on the mounting table main body 21. It would be good if it was done.
- stator 1 placed on the mounting table 20 is positioned in the horizontal direction as described above, it is not fixed to the mounting table 20. If the stator 1 is not fixed on the mounting table 20 but simply placed as described above, the replacement work of the stator 1 will be easier than when the stator 1 is fixed on the mounting table 20. Manufacturing efficiency etc. can be improved.
- the elevating mechanism 30 is a mechanism for raising or lowering the mounting table 20. Specifically, this elevating mechanism 30 is connected to an elevating actuator 31 that operates in the vertical direction, and to the upper end of the elevating actuator 31, and comes into contact with the lower surface of the mounting table main body 21 when the elevating actuator 31 operates. It may include a pusher 32 and a guide rod 33 that guides the movement of the pusher 32 in the vertical direction.
- the lifting actuator 31 may be an actuation mechanism that can move the mounting table 20 up and down together with the stator 1.
- Various actuators can be employed as this lifting actuator 31. Specifically, a ball screw mechanism driven by a servo motor, a linear motor, a single-axis robot, or a hydraulic cylinder connected to a pump can be used.
- the push table 32 may come into contact with the lower surface of the mounting table main body 21 when the lifting actuator 31 rises, and move the stator 1 to a position where the twisting process is performed. Furthermore, because the ends of the guide rods 33 supported by the housing 11 are connected to appropriate positions of the pusher 32, for example, at each corner, the pusher 32 can move up and down without tilting in the horizontal direction. can.
- the twisting jig 40 is disposed above the mounting table 20 and is a jig for twisting the tip end 4D of the segment coil 4.
- three twisting jigs 40-1, 40-2, An example in which 40-3 is selectively used is shown below. That is, using the three twisting jigs 40-1, 40-2, and 40-3, twist the tips 4D of the six segment coils 4 (legs 4A) in each slot 3, two by two, clockwise and An example of twisting in a counterclockwise direction is shown below. Note that the number of twisting jigs used for one stator and their shapes can be changed as appropriate.
- the three twisting jigs 40-1, 40-2, and 40-3 may be movably supported by the jig holder 70. That is, by selectively connecting the twisting jigs 40-1, 40-2, and 40-3 supported by the jig holder 70 to the twisting mechanism 50, it is possible to sequentially twist the plurality of tip portions 4D. . Note that the support structure of the jig holder 70 and the method of changing the twisting jigs 40-1, 40-2, and 40-3 to be used will be described later.
- FIG. 4 is an enlarged view of a main part of an example of a twisting jig employed in the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3, with a portion thereof shown in cross section. Note that the above-mentioned twisting jigs 40-1, 40-2, and 40-3 have most of the same configuration except for their dimensions, so the following explanation is based on an example of twisting. The jig 40 will be explained.
- the twisting jig 40 can be composed of a cylindrical or columnar member, as shown in FIGS. 3 and 4. As described above, this twisting jig 40 can twist the tip ends 4D of two segment coils 4 among the six legs 4A inserted into each slot 3.
- the twisting jig 40 has a substantially cylindrical shape with groove-like or notch-like insertion parts 43 and 44 into which the tip end 4D of the segment coil 4 can be inserted at a position at the lower part of the twisting jig 40 that can face the stator 1.
- the shape may include an outer crown 41 and an inner crown 42 having a substantially crown-like shape.
- the insertion portions 43 and 44 may be formed in accordance with the number and position of the tip portions 4D to be twisted, and the thickness thereof may be set in a direction perpendicular to the axial direction of the tip portions 4D to be twisted. The thickness may be adjusted to be slightly thicker than the wall thickness along the length.
- FIG. 4 illustrates an example of the twisting jig 40 including two crowns, the number of crowns that one twisting jig has may be changed as appropriate.
- the outer crown 41 and the inner crown 42 may be arranged coaxially and may be able to rotate separately along this common axis. Specifically, when twisting the outer crown 41 and the inner crown 42, they may be rotated in opposite directions. After being twisted in this way, the tip 4D of the segment coil 4 is twisted in the opposite direction (for example, counterclockwise) to the twisting direction (for example, clockwise) of the adjacent inner or outer tip 4D. It will be adjusted so that the twisting process is applied.
- guide rings 45 and 46 are provided on the outer portion of the outer crown 41 and the inner portion of the inner crown 42, respectively. These guide rings 45 and 46 prevent the engagement state between the side surfaces of the insertion parts 43 and 44 and the distal end 4D from being inadvertently released during twisting of the distal end 4D, or prevent adjacent parts from being twisted before or during twisting. It is possible to prevent the tip from coming into contact with the other tip 4D later.
- FIG. 5 is a plan view showing an example of a jig holder employed in the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3.
- the jig holder 70 is a member whose vertical position is between the twisting mechanism 50 and the cuff supporter unit 60 and is capable of supporting a plurality of twisting jigs 40-1, 40-2, and 40-3. It can be composed of
- the jig holder 70 can support a substantially disk-shaped holder body 71 extending in the horizontal direction and twisting jigs of various shapes (for example, twisting jigs 40-1, 40-2, 40-3).
- the support claw 72 may mainly include a support claw 72 as an example of a support part.
- the holder main body 71 can be made rotatable along a rotation center 71A that extends in the vertical direction.
- a plurality of, for example, five, supporting claws 72 are arranged around the holder main body 71 at predetermined intervals, and each of them may be capable of supporting one twisting jig 40.
- the support claws 72 which are rotated as the holder main body 71 rotates, are moved between a use position P1 where the supported twisting jig 40 faces the stator 1 placed on the mounting table 20, and an arbitrary twisting jig by an operator or the like. It can be made movable between the installation position P2 where the tool 40 is installed.
- the jig holder 70 described above has one or more twisting jigs 40 installed in advance at the installation position P2 in consideration of the number and arrangement of the segment coils 4 of the stator 1 to be twisted, on the support claws 72, and It is preferable to operate the twisting jig 40 in order to move it to the use position P1.
- a desired twisting jig 40 can be connected and disconnected from the twisting mechanism 50, and the operator can install an arbitrary twisting jig on the support claw 72 at the installation position P2. Just do it and you'll get better. In other words, most of the work of replacing the twisting jig connected to the twisting mechanism 50 can be automated.
- twisting jigs 40-1, 40-2, and 40-3 are supported by three of the five supporting claws 72 of the jig holder 70, respectively.
- which support claw 72 supports which shape of the twisting jig 40 can be changed as appropriate. Therefore, for example, one twisting jig including six crowns capable of twisting all of the segment coils 4 of the stator 1 described above may be supported by one of the support claws 72.
- the twisting mechanism 50 is connected to the twisting jig 40, specifically, one twisting jig 40 disposed at the use position P1 by the jig holder 70, and rotates this.
- This twisting mechanism 50 mainly includes a gripping arm 51 that grips the twisting jig 40 disposed at the use position P1, and a rotation mechanism 52 that rotates one or more crowns included in the twisting jig 40. It may include.
- the gripping arm 51 may grip any position of the twisting jig 40, for example, a flange portion 47 formed around the outer circumference of the twisting jig 40.
- the rotation mechanism 52 may be formed by a motor or the like, and may have any connection structure capable of transmitting rotational force to each of the outer crown 41 and the inner crown 42 of the twisting jig 40. Note that in this embodiment, the twisting mechanism 50 does not move in the vertical direction, but a structure that allows the twisting mechanism 50 to move up and down, for example, when rotating the twisting mechanism 50, is illustrated. may also be adopted.
- FIG. 6 shows an example of a cuff supporter unit adopted in the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3, with FIG. 6(A) being a plan view and FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line BB.
- FIG. 6(A) shows a protruding state in which the cuff supporter 62 is protruded
- FIG. 6(B) shows a stored state in which the cuff supporter 62 is stored in a solid line, and a protruding state in a dotted line.
- a part of the cuff supporter 62 is shown as an end view so that the operation of the cuff supporter 62 can be easily understood.
- the cuff supporter unit 60 which is an example of a separation jig, is disposed between the mounting table 20 and the twisting jig 40, as shown in FIGS. 3 and 6.
- This cuff supporter unit 60 includes a substantially annular base member 61 as an example of a separation jig main body, a cuff supporter 62 provided on the base member 61, and a cuff supporter 62 that moves close to the axis of the base member 61 or It may include an advance/retreat mechanism 63 that advances and retreats in the direction of moving away.
- the base member 61 may include a cuff supporter support part 64 on which the cuff supporter 62 is installed, and a base main body 65 disposed below the cuff supporter support part 64 at a predetermined interval.
- a plurality of cuff supporter support parts 64 may be arranged approximately circularly on the base body 65 so as to support the cuff supporters 62, respectively.
- the base body 65 may be formed with a through hole 65A approximately in the center thereof, through which the segment coil 4 of the stator 1 can pass.
- one end of a guide cylinder 66 that guides the vertical movement of the base member 61 may be connected to the base body 65.
- a contact protrusion 64A is provided at the end of the inner circumferential surface of each cuff supporter support portion 64 so as to come into contact with the upper surface 2A of the stator core 2 when the stator 1 placed on the mounting table 20 rises. good.
- the contact surface of the contact projection 64A with the stator core 2 be located below the lower surface of the cuff supporter 62 by a distance H1. This makes it difficult for stress, especially stress in the vertical direction, to be applied to the cuff supporter 62 during twisting or during operation of the stator 1, and damage to the cuff supporter 62 can be suppressed.
- the cuff supporter 62 is provided in the cuff supporter support part 64 and supports the end part of the insulating paper 5 (this part may be called a cuff part) inserted into the slot 3 exposed on the upper surface B of the stator core 2. It may be a member that can. This cuff supporter 62 may be inserted between the segment coils 4 exposed outside the slots 3 from the upper part of the stator core 2, more specifically from the upper surface 2B of the stator core 2.
- the base member 61 has through-holes formed in the same number of cuff supports 62 as the number of gaps between the segment coils 4, in other words, the number of teeth of the stator core 2, along the extending direction of the teeth.
- 65A is preferably arranged in a substantially circular shape so as to be able to protrude in the direction in which it is provided.
- the advancing/retracting mechanism 63 may be a mechanism for moving the cuff supporter 62 toward or away from the axis of the base member 61.
- the advancing/retracting mechanism 63 mainly includes a swinging cam 67 whose one end is rotatably fixed to the base end side of the cuff supporter 62, and a support shaft 68 which rotatably supports the swinging cam 67. I can do it.
- the cuff supporter 62 can be moved back and forth between a protruding state in which its tip is inserted between the segment coils 4 and a stored state in which it is stored in the cuff supporter support portion 64 side.
- the structure of the advancing/retracting mechanism 63 described above is only an example, and other drive mechanisms such as a plunger or a motor may also be employed.
- FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the cuff supporter and the segment coil, and is a cross-sectional view of the main part taken along the line AA in FIG. 2.
- the cuff supporter unit 60 having the above-described configuration, when the stator 1 rises, the upper surface 2B of the stator core 2 comes into contact with the contact protrusion 64A of the base member 61, and after that, the cuff supporter unit 60 moves up or down in accordance with the movement of the stator 1. obtain. Therefore, the stator 1 can be manufactured even if the cuff supporter unit 60 does not have a separate moving mechanism for moving it in the vertical direction.
- the cuff supporter unit 60 according to the present embodiment has the base member 61 in the vertical direction (or only in the downward direction) as a specific means for realizing the function as a separation jig. ) is separately employed.
- This jig moving mechanism 80 may have any structure as long as it can independently move the cuff supporter unit 60 in the vertical direction.
- a mechanism is used which is connected to the guide cylinder 66 and can control the operation of the piston rod of the guide cylinder 66.
- the jig moving mechanism 80 is an example of a configuration for the cuff supporter unit 60 to realize the function as a separation jig. Therefore, the jig moving mechanism 80 functions to press the stator 1, on which the segment coil 4 has been twisted by the operation of the twisting jig 40, in a direction away from the twisting jig 40, specifically, in a downward direction. obtain. Specifically, as the lifting mechanism 30 descends after the twisting process, the jig moving mechanism 80 is operated and the base member 61 is lowered, so that the abutment protrusion 64A of the base member 61 touches the upper surface 2B of the stator core 2. Press.
- the segment coil 4 and the twisting jig 40 can be separated after the twisting process is completed. It becomes possible to separate the As a result, even if a part of the segment coil 4 gets caught in the insertion part of the twisting jig 40 or a gap adjacent to the insertion part during the twisting process, the segment coil 4 and the twisting jig 40 can be reliably separated.
- the force with which the cuff supporter unit 60 twists the stator 1 and presses it in the direction away from the jig 40 can be easily adjusted by adjusting the output of the jig moving mechanism 80. Can be changed. Furthermore, by monitoring the output of the jig moving mechanism 80, it is possible to estimate whether or not the segment coil 4 is caught in the gap of the twisting jig 40.
- stator manufacturing apparatus 10 In the stator manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment described above, the segment coil 4 and the twisting jig 40 are separated by lowering the base member 61 using the jig moving mechanism 80. .
- the separation method is not limited to using the jig moving mechanism 80. Therefore, a stator manufacturing apparatus 10A as a modification of the stator manufacturing apparatus 10 described above will be described below.
- FIG. 8 is a schematic explanatory diagram showing a modification of the stator manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
- a stator manufacturing apparatus 10A according to this modification is the same as the stator manufacturing apparatus 10 described above, except for a part of the configuration of a cuff supporter unit 60A, which is an example of a separation jig. Therefore, in the following, only the points of the stator manufacturing apparatus 10A according to the present modification that are different from the stator manufacturing apparatus 10 will be explained, and the same configuration as the stator manufacturing apparatus 10 will be described. The description will be omitted as the description will be reused.
- the cuff supporter unit 60A of the stator manufacturing apparatus 10A is similar to the cuff supporter unit 60 described above in that it includes a base member 61, a cuff supporter 62, and an advancing/retracting mechanism 63.
- the cuff supporter unit 60A instead of being connected to the jig moving mechanism 80, the cuff supporter unit 60A has a connecting mechanism 90 formed on the lower surface of the base member 61 and extending toward the mounting table 20.
- the movement of the guide cylinder 66 in the cuff supporter unit 60A is not separately controlled, and may simply guide the movement of the base member 61 in the vertical direction.
- the connection mechanism 90 may include arms 91 extending from multiple locations on the lower surface of the base member 61 toward the mounting table 20, and a connecting hook 92 provided at the tip of each arm 91 and connectable to the mounting table 20. .
- the length of the arm 91 is preferably adjusted in consideration of the axial length of the stator core 2 and the like.
- the specific structure of the connecting hook 92 is not particularly limited as long as it can be connected to and disconnected from a part of the mounting table 20 at any timing, and a connecting structure other than a hook may be used.
- connection mechanism 90 having the above-mentioned configuration is configured such that when the mounting table 20 on which the stator 1 is mounted is moved upward by the elevating mechanism 30 and the upper surface 2B of the stator core 2 abuts the contact protrusion 64A of the cuff supporter unit 60A. , can be connected to the mounting table 20. Specifically, by operating the connecting hook 92, the connecting hook 92 may be engaged with the edge of the mounting table 20, thereby connecting the mounting table 20 and the cuff supporter unit 60A.
- the cuff supporter unit 60A When the mounting table 20 and the cuff supporter unit 60A are connected by the coupling mechanism 90, the cuff supporter unit 60A follows the movement of the mounting table 20 and moves in the vertical direction. Therefore, when the elevating mechanism 30 starts the lowering operation after the twisting process using the twisting jig 40, the cuff supporter unit 60A descends together with the mounting table 20. As a result, the base member 61 of the cuff supporter unit 60A presses the upper surface 2B of the stator core 2. Therefore, also in the stator manufacturing apparatus 10A according to this modification, the segment coil 4 and the twisting jig 40 can be reliably separated.
- connection mechanism 90 when the above-mentioned connection mechanism 90 is employed, there is no need to separately control the lowering timing of the cuff supporter unit 60 as a separation jig, so the separation jig can be realized with a simple configuration.
- the separation jig (specifically, the cuff supporter units 60 and 60A) is lowered together with the mounting table 20, thereby twisting the segment coil 4.
- the jig 40 can be reliably separated.
- the separation jig of the present disclosure is not limited to the above-described one as long as it can press the stator 1 after the twisting process.
- a separation jig for example, a cam member is provided between the cuff supporter unit 60 and the twisting jig 40, or between the cuff supporter unit 60 and the stator core 2, which functions to press them in the direction of separating them from each other.
- the cam member may be operated in synchronization with the timing when the mounting table 20 is lowered.
- the separation jig is illustrated as being composed of the cuff supporter units 60 and 60A, but the separation jig is provided as a separate member from the cuff supporter unit 60. Good too.
- stator manufacturing apparatus 10 is employed as an apparatus for carrying out the stator manufacturing method, and a method for manufacturing the above-described stator 1 will be exemplified.
- the manufacturing method of the present disclosure is not limited to implementation by the manufacturing apparatus 10 described above, and that a stator having a structure different from the stator 1 described above can also be manufactured. Note that the explanation of the effects and the like shown below also serves as an explanation of the effects of the stator manufacturing apparatus 10 according to the present embodiment.
- stator manufacturing apparatus 10 various components of the stator manufacturing apparatus 10 operate based on predetermined instructions from a computer configuring a control device 12 included in the stator manufacturing apparatus 10, for example. It can be implemented by Therefore, in the stator manufacturing method according to the present embodiment, this program is stored in the form of a program such as software that includes instructions for causing the processor of the computer constituting the control device 12 to execute a predetermined operation. It can be provided in the form of a non-temporary recording medium or in the form of an application program provided via a network or the like.
- a program such as software that includes instructions for causing the processor of the computer constituting the control device 12 to execute a predetermined operation. It can be provided in the form of a non-temporary recording medium or in the form of an application program provided via a network or the like.
- FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing a stator according to an embodiment of the present disclosure.
- FIGS. 10 and 11 are explanatory diagrams showing the operating state of the stator manufacturing apparatus shown in FIG. 3. Note that in FIGS. 10 and 11, illustrations of components other than main operating parts such as the housing 11 and the guide rod 33 are omitted so that the operating state thereof can be easily understood.
- the stator manufacturing method first places the stator 1 to be twisted on the mounting table 20 (step S1).
- the stator 1 placed on the mounting table 20 is positioned by the positioning member 22 so that its central axis CA is located on the same axis as the axis of the twisting mechanism 50 and the center of the cuff supporter unit 60 (see FIG. 10A).
- step S2 When the stator 1 is placed on the mounting table 20, one twisting jig 40 for twisting the stator 1 is selected and connected to the twisting mechanism 50 (step S2; see FIG. 10B).
- the selected twisting jig 40 is transported to the use position P1 by the jig holder 70 (not shown in FIG. 10B), and is placed in a position where it can be connected to the twisting mechanism 50.
- the order of step S1 and step S2 is not limited to the above-mentioned order.
- step S3 When the twisting jig 40 is connected to the twisting mechanism 50, the elevating mechanism 30 is then operated to start raising the mounting table 20 as shown by arrow A1 in FIG. 10B (step S3).
- the upper surface 2B of the stator core 2 of the stator 1 is brought into contact with the contact protrusion 64A of the base member 61 of the cuff supporter unit 60 (step S4; see FIG. 10C).
- the advancing/retracting mechanism 63 is operated to displace the cuff supporter 62 from the stored state to the protruding state (step S5). Since the protruding cuff supporter 62 supports the periphery of the distal end portion 4D of the segment coil 4 together with the insulating paper 5, the portion supported by the cuff supporter 62 can serve as a starting point (or fulcrum) during the twisting process described later.
- the jig moving mechanism 80 When the upper surface 2B of the stator core 2 and the contact protrusion 64A of the base member 61 come into contact, the jig moving mechanism 80 is activated, and the cuff supporter unit 60 moves in accordance with the movement of the mounting table 20. It is controlled to rise as shown by arrow A2.
- the stator 1 further rises as the elevating mechanism 30 and the jig moving mechanism 80 rise, at least some of the distal ends 4D of the segment coils 4 are inserted into the insertion portion of the twisting jig 40 (step S6).
- the elevating mechanism 30 and the jig moving mechanism 80 temporarily stop.
- the twisting jig 40 selected in step S2 may be a jig capable of twisting all six segment coils 4 inserted into each slot 3 of the stator 1, for example.
- the twisting jig 40 may have six concentrically rotatable crowns, and each crown is formed with an insertion portion into which a part of the distal end 4D of the segment coil 4 can be inserted. Good to have.
- the distal end portion 4D of the segment coil 4 only needs to have a portion of the distal end portion 4D that becomes the connecting portion 4C inserted into the insertion portion.
- the length of the insertion portion of the twisting jig 40 or the elevated position of the mounting table 20 may be adjusted.
- the twisting mechanism 50 rotates to rotate each crown of the twisting jig 40 clockwise and counterclockwise (step S7; see Figure 11A).
- the distal end portion 4D of the segment coil whose end portion is inserted into the insertion portion of each crown is twisted by rotation of each crown.
- the elevating mechanism 30 and the jig moving mechanism 80 are further raised in accordance with the twisting motion of each crown, the segment coil 4 may stretch or break. It is preferable that this can be suppressed.
- step S8 the mounting table 20 and Both cuff supporter units 60 are lowered (step S8).
- Lowering of the mounting table 20 can be realized by the lifting mechanism 30, and lowering of the cuff support unit 60 can be realized by the jig moving mechanism 80.
- the base member 61 of the cuff supporter unit 60 descends, so that the contact protrusion 64A of the base member 61 touches the upper surface 2B of the stator core 2. Press downward. Thereby, the dead weight of the stator 1 and the pressing force from the cuff supporter unit 60 act to separate the segment coil 4 and the twisting jig 40. Therefore, even if, for example, a part of the segment coil 4 is caught in the gap between the twisting jig 40, the segment coil 4 and the twisting jig 40 can be reliably separated.
- step S9 it is determined whether the twisting process is completed. For example, if there are segment coils 4 that have not been twisted in the stator 1 (No in step S9), the twisting jig 40 connected to the twisting mechanism 50 can be used to connect the segment coils 4 that have not been twisted yet. After replacing it with one that can be twisted (step S10), the process returns to step S2.
- step S10 When the twisting process is completed (Yes in step S10), the cuff supporter unit 60 and the stator 1 are separated with the cuff supporter 62 in the stored state, and the mounting table 20 is lowered to above the conveyance roller 23, and then The stator 1 is transported to the next process (for example, the welding process of the connecting portion 4C).
- stator manufacturing method an example was explained in which the method was implemented using the stator manufacturing apparatus 10, but it is also possible to implement the method using other equipment, for example, the stator manufacturing apparatus 10A. . In that case, instead of lowering the cuff supporter unit 60 by the jig moving mechanism 80, it is preferable to adopt a step of fixing the cuff supporter unit 60 to the mounting table 20 using the connection mechanism 90 (for example, after step S4). .
- the stator manufacturing apparatus and manufacturing method by employing a separation jig that presses the stator after the twisting process in a direction away from the twisting jig 40, The segment coil 4 and the twisting jig 40 can be reliably separated. Furthermore, by employing the separation jig, a series of twisting processes can be performed without fixing the stator 1 to the mounting table 20, so that a manufacturing apparatus and a manufacturing method with high manufacturing yield can be provided.
- each component may be present in one form or in two or more forms as long as no contradiction occurs.
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Abstract
本開示のステータの製造装置は、複数個のスロットを備えるステータコアと、前記スロットにそれぞれ挿入される複数本のセグメントコイルと、を備えるステータが載置される載置台と、前記載置台を上昇及び下降させる昇降機構と、前記載置台の上方に配設され、前記セグメントコイルの前記ステータコアの上部に露出した先端部が挿入可能な挿入部を備える捻り治具と、前記捻り治具を回転させる捻り機構と、前記載置台と前記捻り治具との間に配設され、前記挿入部内に前記先端部が挿入された状態で前記捻り機構が回転することにより前記セグメントコイルが捻り加工された前記ステータを、前記捻り治具から離れる方向に押圧して前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる、分離治具と、を含むものである。
Description
本開示はステータの製造装置及びステータの製造方法に関する。
モータや発電機等を含む回転電機のステータに用いられるコイルとして、ステータの周方向に沿って配設された複数のスロットに、直線状の線材を略U字状に加工してなる複数のセグメントコイルを挿入したものが知られている。このようなセグメントコイルを含むステータにおいては、セグメントコイルの自由端側の先端を捻り加工した後、それぞれを溶接等して電気的に接続することが従来から行われている(例えば国際公開第2019/093515号参照)。
国際公開第2019/093515号には、テーブルに置かれたステータの上部に設けられたツイスト治具に形成された挿入孔あるいは挿入溝にセグメントコイルの先端部を挿入した後、ツイスト治具を左右に回転させる加工装置が記載されている。
国際公開第2019/093515号に記載された加工装置のように、ステータの上部に設けられた捻り治具を用いて捻り加工を行う装置では、捻り動作時等にセグメントコイルの一部が捻り治具の挿入孔あるいは挿入溝、もしくは複数の捻り治具間の隙間等に噛み込まれる(あるいは食い込む)ことがある。このような噛み込みが生じると、捻り加工終了後にステータが置かれたテーブルを下降してもセグメントコイルと捻り治具とが分離されなくなるため、ステータが捻り治具に吊り下がった状態となる恐れがある。ステータが捻り治具に吊り下がった状態となると、ステータを以降の工程へ搬送することができないだけでなく、不意に噛み込み状態が解消された場合等にはステータが落下してステータ自体あるいは装置が破損する恐れがある。
本開示は、上述した課題に鑑み、セグメントコイルと捻り治具とを確実に分離させることが可能なステータの製造装置及びステータ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に、本開示の第1の態様に係るステータの製造装置は、複数個のスロットを備えるステータコアと、前記スロットにそれぞれ挿入される複数本のセグメントコイルと、を含むステータが載置される載置台と、前記載置台を上昇及び下降させる昇降機構と、前記載置台の上方に配設され、前記セグメントコイルの前記ステータコアの上部に露出した先端部が挿入可能な挿入部を備える捻り治具と、前記捻り治具を回転させる捻り機構と、前記載置台と前記捻り治具との間に配設され、前記挿入部内に前記先端部が挿入された状態で前記捻り機構が回転することにより前記セグメントコイルが捻り加工された前記ステータを、前記捻り治具から離れる方向に押圧して前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる分離治具と、を含むものである。
上記のようなステータの製造装置においては、分離治具がステータを捻り治具から離れる方向に押圧することで、セグメントコイルが捻り治具の挿入部等に噛み込まれた場合にも両部材を確実に分離させることができる。
本開示の第2の態様に係るステータの製造装置は、上記本開示の第1の態様に係るステータの製造装置において、前記分離治具は、前記載置台と前記捻り治具との間に配設された分離治具本体と、前記分離治具本体を上下方向に移動させる治具移動機構と、を含み、前記治具移動機構が前記昇降機構の下降に合わせて前記分離治具本体を下降させることにより、前記分離治具本体が前記ステータコアを押圧して前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる。
上記のようなステータの製造装置においては、分離治具が単独で下降可能なため、簡単にステータを捻り治具から離れる方向に押圧することができる。また、分離治具がステータコアを押圧する力を比較的簡単に可変することができる。
本開示の第3の態様に係るステータの製造装置は、上記本開示の第1の態様に係るステータの製造装置において、前記分離治具は、前記載置台と前記捻り治具との間に配設された分離治具本体と、前記分離治具本体と前記載置台とを連結する連結機構と、を含み、前記昇降機構によって前記載置台が下降する前に前記連結機構が前記載置台に連結させ、前記昇降機構の下降に合わせて前記分離治具本体を下降させることにより、前記分離治具本体が前記ステータコアを押圧して前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる。
上記のようなステータの製造装置においては、分離治具が載置台と連動して動作されるため、載置台の下降に合わせてステータを捻り治具から離れる方向に押圧することができる。
本開示の第4の態様に係るステータの製造装置は、上記本開示の第1乃至第3のいずれかの態様に係るステータの製造装置において、前記分離治具は、円環状のベース部材と、前記ベース部材に設けられ前記ステータコアの上部に露出したセグメントコイル間に挿入されて前記スロットに挿入された絶縁紙を支持するカフスサポータと、前記カフスサポータを前記ベース部材の軸心に近づく又は遠ざかる方向に進退させる進退機構と、を含むカフスサポータユニットである。
上記のようなステータの製造装置においては、絶縁紙を保護するためのカフスサポータユニットを分離治具として利用することができるため、装置の部品点数を削減することができる。
本開示の第5の態様に係るステータの製造装置は、上記本開示の第4の態様に係るステータの製造装置において、前記昇降機構により前記載置台上に載置された前記ステータが上昇した際、前記ベース部材の一部が前記ステータコアの上面に当接する。
上記のようなステータの製造装置においては、カフスサポータに対する特に上下方向の応力を抑制することができる。
本開示の第6の態様に係るステータの製造装置は、上記本開示の第1乃至第5のいずれかの態様に係るステータの製造装置において、前記捻り機構と前記分離治具との間に配設され、複数の前記捻り治具をそれぞれ支持可能な複数の支持部を含む、回転式の治具ホルダをさらに含む。
上記のようなステータの製造装置においては、支持部に種々の捻り治具を支持しておくことで、治具ホルダを回転させることで簡単に捻り機構に連結される捻り治具を変更することができるようになる。
本開示の第7の態様に係るステータの製造方法は、複数個のスロットを備えるステータコアと、前記スロットにそれぞれ挿入される複数本のセグメントコイルと、を含むステータを載置台に載置する工程と、前記載置台の上方に、前記載置台に載置された前記ステータの前記セグメントコイルの前記ステータコアの上部に露出した先端部が挿入可能な挿入部を備える捻り治具を配設する工程と、前記載置台を上昇させて前記セグメントコイルの前記先端部の少なくとも一部を前記挿入部に挿入する工程と、前記捻り治具を回転させて、前記セグメントコイルの前記先端部を捻る工程と、前記載置台を下降させると共に前記載置台と前記捻り治具との間に配設された分離治具を動作させ、前記ステータを前記捻り治具から離れる方向に押圧して、前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる工程と、を含むものである。
上記のようなステータの製造方法においては、分離治具を用いてステータを捻り治具から離れる方向に押圧することで、セグメントコイルが捻り治具の挿入部に噛み込まれた場合にも両部材を確実に分離させることができる。
本開示のステータの製造装置及びステータの製造方法によれば、セグメントコイルと捻り治具とを確実に分離させることができる。
この出願は、日本国で2022年8月4日に出願された特願2022-125057号に基づいており、その内容は本出願の内容としてその一部を形成する。
また、本開示は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本願のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本開示の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本開示の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
また、本開示は以下の詳細な説明によりさらに完全に理解できるであろう。本願のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明により明らかとなろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実例は、本開示の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、本開示の精神と範囲内で、当業者にとって明らかであるからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
以下、図面を参照して本開示を実施するための各実施の形態について説明する。なお、以下では本開示の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本開示の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。また、図中の互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。さらに、単一の図中の同一の部材については、その一部にのみ符号を付し、他の同一の部材への符号の付与を省略することがある。
先ず、本実施の形態に係るステータの製造装置及び製造方法を説明する前に、本実施の形態にて捻り加工がなされるステータ1について簡単に説明を行う。
図1は、捻り加工前のステータの一例を示した平面図である。また、図2は、図1に示すステータの概略正面図である。なお、図2では、構成の理解を容易にするために、いくつかのセグメントコイル4の先端部分の図示を省略している。本実施の形態に係るステータの製造装置及び製造方法において用いられるステータ1は、図1及び図2に示すように、複数個のスロット3を含むステータコア2と、スロット3に挿入されるセグメントコイル4とを含むものである。なお、ここではステータ1としてインナーロータ型のモータのステータを例示しているが、これに代えて、アウターロータ型のモータのステータとすることもできる。
ステータコア2は、環状、より具体的にはその中央部に中央穴2Aが形成された略円筒状の導体で構成することができる。このステータコア2は、円環状のヨークと、ヨークの内周面から突出したティースとを含む、磁性体、具体的には電磁鋼板で構成することができる。ステータコア2としては、例えば0.2~0.5mm程度の比較的薄い板状体からなる円盤状のコア片が、その中心軸CAに沿って複数枚(例えば数十~数百枚程度)積層されることで構成されたものとすることができる。また、このステータコア2としては、周方向に複数に分割されたいわゆる分割コアを組み合わせてなるものであってもよい。なお、以下では中心軸CAに沿った方向を単に「軸方向」ということがある。また、図2におけるステータコア2の上側の端面を上面2Bと、同じく下側の端面を下面2Cとそれぞれ呼ぶものとする。
スロット3は、ステータコア2の内周面に、その周方向に所定の間隔を空けて軸方向に延びるように形成された溝で構成することができる。このスロット3内には、複数本のセグメントコイル4が挿入され、且つ挿入された複数本のセグメントコイル4とスロット3の内壁とを絶縁するための絶縁紙5が配設されていてよい。なお、この絶縁紙5に代えて、インシュレータやワニス等の他の絶縁部材が採用されてもよい。また、スロット3は軸方向に平行に延在している必要はなく、スキューが形成されていてもよい。
セグメントコイル4は、間隔を空けて略平行に延びる一対の脚部4A、4Aと、一対の脚部4A、4Aの隣接する一方の端部同士を連結する湾曲部4Bと、を有する略U字状の金属線材で構成することができる。このセグメントコイル4は、一対の脚部4A、4Aの湾曲部4Bに連結していない側の端部に、他のセグメントコイル4の端部等に電気的に接続される接続部4Cを有していてよい。この接続部4Cは溶接等によって他の接続部4Cと接合されるものであってよい。また、セグメントコイル4に用いられる線材には平角線が採用されたものを例示しているが、丸線等であってもよい。
上述の構成を備えるセグメントコイル4は、ヘアピンと呼ばれることがある。また、本開示におけるセグメントコイルは、それらを複数個電気的に接続することでステータコア2に巻装されるコイルを形成するものであれば、上述の構成に何ら限定されない。さらに、セグメントコイル4の表面はエナメル等の絶縁被膜で覆われていてもよい。また、本実施の形態においては、各スロット3内に6本の脚部4Aが軸方向に交差する方向に沿って一列に挿入されたステータ1が例示的に示されている。
セグメントコイル4は、その一対の脚部4A、4Aの大部分がスロット3内に収容されるように、スロット3内へ下面2C側の開口から軸方向に沿って挿入され得る。図1及び図2に示したステータ1においては、一のスロットに6本の脚部4Aが挿入されるものが例示されている。このように挿入されたセグメントコイル4の接続部4Cと接続部4Cに隣接する脚部4Aの一部は、ステータコア2の上面2B側の開口からスロット3外に露出する。本実施の形態に係るステータの製造装置10及びステータの製造方法では、セグメントコイル4の上述したステータコア2の上面2B側の開口からスロット3外に露出した部分(以下、この部分を「先端部4D」という)を捻り加工する。なお、このセグメントコイル4の先端部4Dは、捻り加工を容易に実施するために、共通のスロット3内に挿入されているセグメントコイル4の先端部4D同士の間隔を広げる処理が事前に実施されていると好ましい。
<ステータの製造装置>
次に、上述したステータ1のセグメントコイル4の先端部4Dを捻り加工することが可能な、本実施の形態に係るステータの製造装置10について説明を行う。なお、以下の説明においては、加工を行う対象を上述したステータ1とした場合を例示的するが、加工対象となるステータ1の構造は上述のものに限定されない。
次に、上述したステータ1のセグメントコイル4の先端部4Dを捻り加工することが可能な、本実施の形態に係るステータの製造装置10について説明を行う。なお、以下の説明においては、加工を行う対象を上述したステータ1とした場合を例示的するが、加工対象となるステータ1の構造は上述のものに限定されない。
図3は、本開示の一実施の形態に係るステータの製造装置の一例を示した概略説明図である。本実施の形態に係るステータの製造装置10は、図3に示すように、載置台20と、昇降機構30と、捻り治具40と、捻り機構50と、分離治具の一例としてのカフスサポータユニット60とを含む。これらの構成要素は筐体11内に配設されていてよい。なお、以下の説明においては、図3に示したX方向を左右方向とし、同じくY方向を前後方向、Z方向を上下方向と仮に規定して説明を行うものとする。また、図3では、一部の構造を簡略化して示している。
加えて、本実施の形態に係るステータの製造装置10は、上述の構成要素を含む装置全体制御するための制御装置12をさらに含んでいてよい。この制御装置12は、後述するステータの製造装置10の各種の構成要素の動作を制御するための装置であってよい。制御装置12には、シーケンサやコンピュータ等を採用することができる。制御装置12を構成するコンピュータとしては、少なくともプロセッサと、揮発性及び不揮発性のメモリと、通信インタフェースとを含むものを採用することができる。
載置台20は、ステータ1が載置可能な台である。この載置台20は、具体的には、平板状の載置台本体21と、載置台本体21上に載置されたステータ1の位置決めを行う位置決め部材22と、載置台本体21の下面を支持し載置台本体21を一方向(例えば前後方向)に搬送可能とする搬送ローラ23と、を含んでいてよい。載置台本体21は、ステータ1を製造する際に各装置への移動に用いられるいわゆるパレットであってよい。この載置台本体21は搬送ローラ23によって任意の位置に搬送できる。よって、ステータ1の交換等が容易となる。また、ステータ1は、図3に示すように、セグメントコイル4の先端部4Dが上方に位置するように載置台本体21上に載置される。
上述した構成のうち、位置決め部材22は、ステータ1が載置台本体21上に載置されたときに、ステータ1の水平方向における位置決めを行う部材であってよい。具体的には、この位置決め部材22は、載置台本体21上に載置されたステータ1の、セグメントコイル4の湾曲部4B及びステータコア2の下面2C付近の少なくとも一部を包囲するように配設されているとよい。
ここで、載置台20に載置されるステータ1は、上述した通り、水平方向に位置決めされているものの、載置台20に固定されないことは特に留意すべき事項である。ステータ1を載置台20上に固定せず、上述の通り単純に載置する構成を採用すれば、ステータ1を載置台20に固定する場合に比してステータ1の交換作業等が容易となり、製造効率等を向上させることができる。
昇降機構30は、載置台20を上昇あるいは下降させるための機構である。この昇降機構30は、具体的には、上下方向に動作する昇降用アクチュエータ31と、昇降用アクチュエータ31の上側端部に連結され、昇降用アクチュエータ31の動作時に載置台本体21の下面に接触する押し台32と、押し台32の上下方向の移動をガイドするガイドロッド33と、を含んでいてよい。
昇降用アクチュエータ31は、載置台20をステータ1と共に上下に移動させることが可能な作動機構であってよい。この昇降用アクチュエータ31には種々のアクチュエータを採用することができる。具体的には、サーボモータにより駆動されるボールねじ機構や、リニアモータ、単軸ロボット、あるいはポンプに接続された油圧シリンダ等を採用できる。
押し台32は、昇降用アクチュエータ31が上昇することで載置台本体21の下面に接触し、ステータ1を捻り加工を行う位置へ移動させるものであってよい。また、筐体11に支持されたガイドロッド33の端部が、この押し台32の適所、例えば各隅部に接続されていることにより、押し台32は水平方向に傾斜することなく上下に移動できる。
捻り治具40は、載置台20の上方に配設され、セグメントコイル4の先端部4Dを捻り加工するための治具である。本実施の形態においては、各スロット3内に6本の脚部4Aが挿入されたステータ1に対して上述した捻り加工を実施するために、3つの捻り治具40-1、40-2、40-3を選択的に用いるものを例示する。すなわち、3つの捻り治具40-1、40-2、40-3を用いて、各スロット3内の6本のセグメントコイル4(脚部4A)の先端部4Dを2本ずつ、時計方向及び反時計方向に捻り加工するものを例示する。なお、一のステータに対して使用する捻り治具の数やその形状は、適宜変更することができる。
3つの捻り治具40-1、40-2、40-3は、治具ホルダ70によって移動可能に支持されていてよい。すなわち、治具ホルダ70に支持された捻り治具40-1、40-2、40-3を選択的に捻り機構50に接続させることで、複数の先端部4Dを順に捻り加工することができる。なお、治具ホルダ70による支持構造や使用する捻り治具40-1、40-2、40-3の変更方法等については後述する。
図4は、図3に示すステータの製造装置に採用される捻り治具の一例を、その一部を断面で示した要部拡大図である。なお、上述した捻り治具40-1、40-2、40-3はその寸法等を除き、大部分が共通の構成を備えているものであるため、以下の説明はこれらの一例としての捻り治具40について、説明を行うものとする。
捻り治具40は、図3及び図4に示すように、円筒状あるいは円柱状の部材で構成することができる。この捻り治具40は、上述した通り、各スロット3内に挿入された6本の脚部4Aのうち、2本のセグメントコイル4の先端部4Dを捻り加工することができる。捻り治具40は、その下部のステータ1に対向し得る位置にセグメントコイル4の先端部4Dが挿入可能な溝状あるいは切欠き状の挿入部43、44が設けられた略円筒状、すなわちその形状が略王冠状の外側クラウン41及び内側クラウン42を含んでいてよい。挿入部43、44は、捻り加工を施す先端部4Dの数及び位置に合わせて形成されていてよく、その肉厚は、捻り加工を施す先端部4Dの、軸方向に対して交差する方向に沿った肉厚よりも僅かに厚くなるように調整されていてよい。なお、図4では捻り治具40として2つのクラウンを含むものを例示したが、一の捻り治具が有するクラウンの数は適宜変更され得る。
外側クラウン41と内側クラウン42とは、同軸状に配設されていてよく、且つこの共通する軸心に沿って別々に回転させることが可能であってよい。詳しくは、外側クラウン41と内側クラウン42の捻り加工時には、両者は逆方向に回転されるものであってよい。このようにして捻り加工が施された後のセグメントコイル4の先端部4Dは、隣接する内側又は外側の先端部4Dの捻り方向(例えば時計方向)とは反対の方向(例えば反時計方向)に捻り加工が施されるように調整されることとなる。
外側クラウン41の外側部分及び内側クラウン42の内側部分には、ガイドリング45、46がそれぞれ設けられていると好ましい。このガイドリング45、46により、先端部4Dの捻り加工時に挿入部43、44の側面と先端部4Dとの係合状態が不用意に解除されたり、捻り加工時に隣接する捻り加工前あるいは捻り加工後の他の先端部4Dに接触したりすることを抑制することができる。
図5は、図3に示すステータの製造装置に採用される治具ホルダの一例を示した平面図である。治具ホルダ70は、その上下方向位置が捻り機構50とカフスサポータユニット60との間であって、複数の捻り治具40-1、40-2、40-3を支持することが可能な部材で構成することができる。治具ホルダ70は、水平方向に沿って延在する略円盤状のホルダ本体71と、種々の形状の捻り治具(例えば捻り治具40-1、40-2、40-3)を支持可能な支持部の一例としての支持爪72と、を主に含んでいてよい。
ホルダ本体71は、上下方向に延びる回転中心71Aに沿って回転可能とすることができる。そして、このホルダ本体71の周囲に所定の間隔を空けて複数個、例えば5個配設された支持爪72は、それぞれが一の捻り治具40を支持可能なものであってよい。ホルダ本体71の回転に伴って回転移動される支持爪72は、支持した捻り治具40が載置台20に載置されたステータ1に対向する使用位置P1と、作業員等によって任意の捻り治具40が設置される設置位置P2との間を移動可能とすることができる。
上述した治具ホルダ70は、支持爪72に、捻り加工を施すステータ1のセグメントコイル4の本数や配置等を考慮した1乃至複数の捻り治具40を設置位置P2にて予め設置し、当該捻り治具40を順次使用位置P1に移動させるように動作させるとよい。これにより、治具ホルダ70を回転させることで所望の捻り治具40を捻り機構50と連結及び連結解除することができ、作業員は設置位置P2の支持爪72に任意の捻り治具を設置するだけでよくなる。換言すれば、捻り機構50に連結する捻り治具の交換作業の大部分を自動化することができる。なお、上述の例では治具ホルダ70として回転中心71Aを有する回転式のものを例示したが、本実施の形態はこれに限定されない。例えば、上述のものに代えて支持爪が水平に移動する水平搬送式の治具ホルダを採用することもできる。
また、図5においては、治具ホルダ70が備える5個の支持爪72のうち3個の支持爪72に捻り治具40-1、40-2、40-3をそれぞれ支持したものを例示したが、どの支持爪72にどのような形状の捻り治具40を支持するかは適宜変更できる。したがって、例えば上述したステータ1のセグメントコイル4の全てを捻り加工可能な、6個のクラウンを含む一の捻り治具を支持爪72の一つに支持させるようにしてもよい。
捻り機構50は、捻り治具40、具体的には治具ホルダ70により使用位置P1に配設された一の捻り治具40に連結してこれを回転させるものである。この捻り機構50は、使用位置P1に配設された捻り治具40を把持する把持アーム51と、捻り治具40に含まれる1乃至複数のクラウンを回転動作させる回転機構52と、を主に含むものであってよい。
把持アーム51は、捻り治具40の任意の位置、例えば捻り治具40の外周囲に形成されたフランジ部47を把持するものであってよい。また、回転機構52は、モータ等で形成することができ、捻り治具40の外側クラウン41及び内側クラウン42のそれぞれに回転力を伝達可能な任意の接続構造を有していてよい。なお、本実施の形態においては、捻り機構50は上下方向には移動しないものを例示しているが、例えば捻り機構50を回転させる際などに捻り機構50を上下に移動させることが可能な構造を更に採用してもよい。
図6は、図3に示すステータの製造装置に採用されるカフスサポータユニットの一例を示したものであって、図6(A)は平面図、図6(B)は図6(A)のB-B線で切断した拡大断面図である。なお、図6(A)はカフスサポータ62が突出した突出状態を示し、図6(B)はカフスサポータ62が収納された収納状態を実線で、突出状態を点線でそれぞれ示している。また、図6(B)では、カフスサポータ62の動作が理解しやすいようにその一部を端面図として示している。
分離治具の一例としてのカフスサポータユニット60は、図3及び図6に示すように、載置台20と捻り治具40との間に配設される。このカフスサポータユニット60は、分離治具本体の一例としての略円環状のベース部材61と、このベース部材61に設けられたカフスサポータ62と、カフスサポータ62をベース部材61の軸心に近づく又は遠ざかる方向に進退させる進退機構63と、を含むものであってよい。
ベース部材61は、カフスサポータ62が設置されたカフスサポータ支持部64と、カフスサポータ支持部64の下方に所定の間隔を空けて配設されたベース本体65とを含んでいてよい。カフスサポータ支持部64は、カフスサポータ62をそれぞれ支持するように複数個がベース本体65上に略円形に配列されたものであってよい。また、ベース本体65には、その略中央部にステータ1のセグメントコイル4が通過可能な貫通穴65Aが形成されていてよい。さらに、ベース本体65には、ベース部材61の上下方向の移動をガイドするガイドシリンダ66の一端が連結されていてよい。
各カフスサポータ支持部64の内周面側の端部には、載置台20に載置されたステータ1が上昇した際にステータコア2の上面2Aに当接する当接突起64Aが設けられているとよい。特に、当接突起64Aのステータコア2との当接面は、カフスサポータ62の下面よりも距離H1だけ下に位置していると好ましい。これにより、カフスサポータ62に捻り加工時やステータ1の動作時に発生する応力、特に上下方向の応力が作用しにくくなり、カフスサポータ62の損傷を抑制することができる。
カフスサポータ62は、カフスサポータ支持部64に設けられ、ステータコア2の上面Bに露出したスロット3内に挿入される絶縁紙5の端部(この部分をカフス部と呼ぶことがある)を支持することが可能な部材であってよい。このカフスサポータ62は、ステータコア2の上部、より詳しくはステータコア2の上面2Bからスロット3外に露出したセグメントコイル4間に挿入されるものであってよい。これに関連して、ベース部材61には、セグメントコイル4間の隙間の数、換言すれば、ステータコア2のティースの数と同数のカフスサポータ62が、ティースの延在方向に沿って、貫通穴65Aが設けられた方向に向かって突出可能な状態で略円形に配設されているとよい。このカフスサポータ62に絶縁紙5が支持されることで、捻り加工の際等に絶縁紙5が破損することが抑制できる。なお、このカフスサポータ62は、後述する捻り加工を行う際の起点としても機能し得る。
進退機構63は、カフスサポータ62をベース部材61の軸心に近づく又は遠ざかる方向に進退させるための機構であってよい。この進退機構63は、主に一端部がカフスサポータ62の基端側に回転可能に固定された揺動カム67と、揺動カム67を回転可能に支持する支軸68と、を含むものとすることができる。この揺動カム67を動作させることにより、カフスサポータ62はその先端がセグメントコイル4間に挿入される突出状態と、カフスサポータ支持部64側に収納される収納状態との間を進退させることができる。なお、上述した進退機構63の構造は一例であって、プランジャやモータ等の他の駆動機構を採用することもできる。
図7は、カフスサポータとセグメントコイルとの関係を示した図であって、図2のA-A線に対応する箇所で切断した要部断面図である。載置台20に載置されたステータ1が上昇してカフスサポータユニット60が配設された位置に到達し、ステータコア2の上面2Aとベース部材61の当接突起64Aとが当接すると、カフスサポータ62の突出動作が実施される。カフスサポータ62は、その先端がセグメントコイル4間の隙間に挿入されることで隣接するセグメントコイル4の周方向の一面を支持する。
上述の構成を備えるカフスサポータユニット60は、ステータ1の上昇によってステータコア2の上面2Bとベース部材61の当接突起64Aとが当接し、それ以降はステータ1の動作に追従して上昇あるいは下降し得る。そのため、カフスサポータユニット60が上下方向に移動させる移動機構を別途有していなくとも、ステータ1の製造は可能である。しかしながら、本実施の形態に係るカフスサポータユニット60は、分離治具としての機能を実現するための具体的な一手段として、上述した構成に加えて、ベース部材61を上下方向(あるいは下方向のみ)に移動させることが可能な治具移動機構80を別途採用している。この治具移動機構80は、カフスサポータユニット60を単独で上下方向に移動させることができるものであればどのような構造のものであってもよい。本実施の形態においては、図3に示すように、ガイドシリンダ66に接続されてガイドシリンダ66のピストンロッドの動作を制御可能な機構を採用した場合を例示している。
治具移動機構80は、上述したとおり、カフスサポータユニット60が分離治具としての機能を実現するための構成の一例である。したがって、治具移動機構80は、捻り治具40等の作動によってセグメントコイル4が捻り加工されたステータ1を、捻り治具40から離れる方向、具体的には下方向に押圧するために機能し得る。具体的には、捻り加工後に昇降機構30が下降するのに合わせて治具移動機構80を動作させ、ベース部材61を下降させることにより、ベース部材61の当接突起64Aでステータコア2の上面2Bを押圧する。
このように、本実施の形態に係るステータの製造装置10においては、分離治具として機能するカフスサポータユニット60を採用したことにより、捻り加工が完了した後のセグメントコイル4と捻り治具40とを分離させることができるようになる。これにより、捻り加工の際にセグメントコイル4の一部が捻り治具40の挿入部あるいは挿入部に隣接する隙間等に噛み込まれたとしても、載置台20を下降させるタイミングで、セグメントコイル4と捻り治具40とを確実に分離させることができる。
また、上述した治具移動機構80を採用したことで、カフスサポータユニット60がステータ1を捻り治具40から離れる方向に押圧する力を、治具移動機構80の出力を調整することで簡単に変更することができる。また、治具移動機構80の出力を監視することで、セグメントコイル4の捻り治具40の隙間への噛み込みの発生の有無を推測することもできる。
上述した本実施の形態に係るステータの製造装置10においては、治具移動機構80を用いてベース部材61を下降させることで、セグメントコイル4と捻り治具40とを分離させたものを例示した。しかし、当該分離の方法は治具移動機構80を用いたものに限定されない。そこで、以下には上述したステータの製造装置10の変形例としてのステータの製造装置10Aについて説明する。
<変形例>
図8は、本開示の一実施の形態に係るステータの製造装置の変形例を示した概略説明図である。本変形例に係るステータの製造装置10Aは、図8に示すように、分離治具の一例としてのカフスサポータユニット60Aの一部構成以外は、上述したステータの製造装置10と同様である。そこで、以下には本変形例に係るステータの製造装置10Aのうち、ステータの製造装置10と異なる点のみ説明を行い、ステータの製造装置10と同様の構成については上記ステータの製造装置10についての記載を流用するものとしてその説明を省略する。
図8は、本開示の一実施の形態に係るステータの製造装置の変形例を示した概略説明図である。本変形例に係るステータの製造装置10Aは、図8に示すように、分離治具の一例としてのカフスサポータユニット60Aの一部構成以外は、上述したステータの製造装置10と同様である。そこで、以下には本変形例に係るステータの製造装置10Aのうち、ステータの製造装置10と異なる点のみ説明を行い、ステータの製造装置10と同様の構成については上記ステータの製造装置10についての記載を流用するものとしてその説明を省略する。
ステータの製造装置10Aのカフスサポータユニット60Aは、ベース部材61と、カフスサポータ62と、進退機構63とを有する点は上述したカフスサポータユニット60と同様である。他方、このカフスサポータユニット60Aには、治具移動機構80が接続されることに代えて、ベース部材61の下面に載置台20に向かって延びる連結機構90が形成されている。これに関連して、カフスサポータユニット60Aにおけるガイドシリンダ66は、その移動を別途制御されるものではなく、単にベース部材61の上下方向の移動をガイドするものとすることができる。
連結機構90は、ベース部材61の下面の複数箇所から載置台20に向かって延びるアーム91と、各アーム91の先端に設けられ載置台20に連結可能な連結フック92とを含むものとすることができる。アーム91の長さは、ステータコア2の軸方向長さ等を考慮して調整されると好ましい。また、連結フック92は、載置台20の一部に任意のタイミングで連結及び連結解除できるものであれば、その具体的な構造は特に限定されず、フック以外の連結構造であってもよい。
上述の構成を含む連結機構90は、ステータ1が載置された載置台20が昇降機構30によって上方に移動され、ステータコア2の上面2Bがカフスサポータユニット60Aの当接突起64Aに当接した際、載置台20に連結できる。具体的には、連結フック92を動作させることにより載置台20の縁部に連結フック92を係止させて載置台20とカフスサポータユニット60Aを連結するものであってよい。
連結機構90によって載置台20とカフスサポータユニット60Aとが連結されると、カフスサポータユニット60Aは、載置台20の移動に追従して上下方向に移動することとなる。したがって、捻り治具40による捻り加工の後、昇降機構30の下降動作を開始した際には、カフスサポータユニット60Aは、載置台20と共に下降する。これによりカフスサポータユニット60Aのベース部材61がステータコア2の上面2Bを押圧する。したがって、本変形例に係るステータの製造装置10Aにおいても、セグメントコイル4と捻り治具40とを確実に分離させることができる。
また、上述した連結機構90を採用した場合には、分離治具としてのカフスサポータユニット60の下降タイミングを別途制御する必要がないため、簡単な構成で分離治具を実現することができる。
上述のステータの製造装置10、10Aにおいては、ステータ1の捻り加工の後に分離治具(具体的には、カフスサポータユニット60、60A)が載置台20と共に下降することで、セグメントコイル4と捻り治具40とを確実に分離することができる。他方、本開示の分離治具としては、捻り加工後にステータ1を押圧可能なものであれば、上述のものに限定されない。具体的には、分離治具として、例えばカフスサポータユニット60と捻り治具40の間や、カフスサポータユニット60とステータコア2との間に、互いに離間する方向に押圧するよう機能するカム部材を設け、当該カム部材を載置台20が下降するタイミングに合わせて動作させてもよい。また、本実施の形態及び変形例では、分離治具をいずれもカフスサポータユニット60、60Aで構成したものを例示したが、分離治具はカフスサポータユニット60とは別の部材として設けられていてもよい。
<ステータの製造方法>
次に、本開示の一実施の形態に係るステータの製造方法について説明する。本実施の形態においては、当該ステータの製造方法を実行する装置として、上述したステータの製造装置10を採用し、上述したステータ1を製造する方法を例示的に説明する。しかしながら、本開示の製造方法は上述の製造装置10による実施には限定されず、また上述したステータ1とは異なる構造のステータも製造可能であることは、明確に理解されるべきである。なお、以下に示す効果等の説明は、本実施の形態に係るステータの製造装置10の効果の説明を兼ねている。
次に、本開示の一実施の形態に係るステータの製造方法について説明する。本実施の形態においては、当該ステータの製造方法を実行する装置として、上述したステータの製造装置10を採用し、上述したステータ1を製造する方法を例示的に説明する。しかしながら、本開示の製造方法は上述の製造装置10による実施には限定されず、また上述したステータ1とは異なる構造のステータも製造可能であることは、明確に理解されるべきである。なお、以下に示す効果等の説明は、本実施の形態に係るステータの製造装置10の効果の説明を兼ねている。
また、以下に説明するステータの製造方法は、例えばステータの製造装置10に含まれる制御装置12を構成するコンピュータからの所定の指示に基づいて、ステータの製造装置10の各種構成要素が動作することにより実施することができる。したがって、本実施の形態に係るステータの製造方法は、上述した制御装置12を構成するコンピュータのプロセッサに所定の動作を実行させるための指令を含むソフトウェア等のプログラムの形態で、このプログラムが格納された非一時的な記録媒体の形態で、あるいはネットワーク等を介して提供されるアプリケーションプログラムの形態で、提供され得るものである。
図9は、本開示の一実施の形態に係るステータの製造方法の一例を示したフローチャートである。また、図10及び図11は、図3に示すステータの製造装置の作動状態を示した説明図である。なお、図10及び図11においては、その作動状態が理解しやすいように、筐体11やガイドロッド33といった、主要な作動部品以外の構成要素の図示を省略している。
本実施の形態に係るステータの製造方法は、図9に示すように、先ず、載置台20上に捻り加工を実施するステータ1を載置する(工程S1)。載置台20上に載置されたステータ1は、その中心軸CAが捻り機構50の軸心及びカフスサポータユニット60の中心と同一軸線上に位置するように、位置決め部材22によって位置決めされる(図10A参照)。
載置台20上にステータ1が載置されると、当該ステータ1を捻り加工するための一の捻り治具40が選定され、捻り機構50に連結される(工程S2。図10B参照)。選定された捻り治具40は、治具ホルダ70(なお、図10Bでは図示が省略されている)により使用位置P1へ搬送されることで、捻り機構50と連結可能な位置へ配設される。なお、工程S1と工程S2の順序は上述のものに限定されない。
捻り機構50に捻り治具40が連結されると、次いで昇降機構30を動作させ、図10Bの矢印A1に示すように、載置台20の上昇を開始し(工程S3)、載置台20上のステータ1のステータコア2の上面2Bと、カフスサポータユニット60のベース部材61の当接突起64Aとを当接させる(工程S4。図10C参照)。
ステータコア2の上面2Bとベース部材61の当接突起64Aとが当接した状態で、進退機構63を動作させることにより、カフスサポータ62を収納状態から突出状態に変位させる(工程S5)。突出したカフスサポータ62は、セグメントコイル4の先端部4Dの周囲を絶縁紙5と共に支持するため、このカフスサポータ62によって支持された部分が、後述する捻り加工時の起点(あるいは支点)となり得る。
ステータコア2の上面2Bとベース部材61の当接突起64Aとが当接すると、治具移動機構80が作動し、カフスサポータユニット60は、載置台20の移動に合わせて移動、詳しくは図10Cの矢印A2に示すように、上昇するよう制御される。昇降機構30及び治具移動機構80の上昇に伴ってステータ1がさらに上昇すると、セグメントコイ
ル4の先端部4Dの少なくともいくつかが、捻り治具40の挿入部に挿入される(工程S6)。捻り治具40の挿入部内にセグメントコイル4の先端部4Dが挿入されると、昇降機構30及び治具移動機構80は一時的に停止する。
ル4の先端部4Dの少なくともいくつかが、捻り治具40の挿入部に挿入される(工程S6)。捻り治具40の挿入部内にセグメントコイル4の先端部4Dが挿入されると、昇降機構30及び治具移動機構80は一時的に停止する。
工程S2において選定された捻り治具40は、例えばステータ1の各スロット3内に挿入された6本のセグメントコイル4の全てを捻り加工することが可能な治具であってよい。この場合、当該捻り治具40は、同心円状にそれぞれ回転可能な6つのクラウンを有していてよく、各クラウンにセグメントコイル4の先端部4Dの一部を挿入可能な挿入部が形成されているとよい。ここで、セグメントコイル4の先端部4Dは、当該先端部4Dのうち接続部4Cとなる部分が挿入部内に挿入されればよい。これに合わせて、捻り治具40の挿入部の長さ、あるいは載置台20の上昇位置が調整されているとよい。
捻り治具40の挿入部へのセグメントコイル4の先端部4Dの挿入が完了すると、捻り機構50が回転することにより、捻り治具40の各クラウンが時計方向及び反時計方向に回転させる(工程S7。図11A参照)。各クラウンの挿入部にその端部が挿入されたセグメントコイルの先端部4Dは、各クラウンの回転によって捻り加工が施される。このとき、図11Aに矢印A3、A4で示したように、昇降機構30及び治具移動機構80を、各クラウンの捻り動作に合わせてさらに上昇させると、セグメントコイル4に伸びや破断等が生じることを抑えることができ好ましい。
捻り治具40の各クラウンの回転動作が完了すると、挿入部内からセグメントコイル4の先端部4Dを離脱させることで、両者を分離する。このとき、本実施の形態に係るステータの製造方法においては、捻り治具40とセグメントコイル4とを確実に分離させるために、図11Bの矢印A5、A6で示したように、載置台20とカフスサポータユニット60の両方を下降させる(工程S8)。載置台20の下降は昇降機構30によって実現でき、カフスサポータユニット60の下降は治具移動機構80によって実現できる。
上述のように、載置台20の下降に合わせてカフスサポータユニット60が下降すると、カフスサポータユニット60のベース部材61が下降するため、ベース部材61の当接突起64Aが、ステータコア2の上面2Bを下方向に押圧する。これにより、ステータ1の自重とカフスサポータユニット60からの押圧力とがセグメントコイル4と捻り治具40とを分離するように作用する。そのため、例えばセグメントコイル4の一部が捻り治具40の隙間に噛みこんでいたとしても、セグメントコイル4と捻り治具40との分離を確実に実施することができる。
載置台20及びカフスサポータユニット60Aの下降によりセグメントコイル4と捻り治具40が分離されると、捻り加工が完了したか否かが判断される(工程S9)。例えばステータ1に捻り加工が完了していないセグメントコイル4が残っている場合(工程S9でNo)には、捻り機構50に連結される捻り治具40を、捻り加工が完了していないセグメントコイル4の捻り加工が可能なものに交換した後(工程S10)、工程S2に戻る。捻り加工が完了している場合(工程S10でYes)には、カフスサポータ62を収納状態としてカフスサポータユニット60とステータ1とを分離し、載置台20を搬送ローラ23上まで下降させた後、ステータ1を次工程(例えば接続部4Cの溶接工程)へ搬送する。
上述したステータの製造方法では、ステータの製造装置10を用いて当該方法を実施した例を説明したが、他の装置、例えばステータの製造装置10Aを用いて当該方法を実施することも可能である。その場合は、治具移動機構80によるカフスサポータユニット60の下降動作に代えて、連結機構90を用いてカフスサポータユニット60を載置台20へ固定する工程を(例えば工程S4の後に)採用するとよい。
以上説明した通り、本実施の形態に係るステータの製造装置及び製造方法においては、捻り加工が実施された後のステータを捻り治具40から離れる方向に押圧する分離治具を採用したことにより、セグメントコイル4と捻り治具40とを確実に分離させることができる。また、分離治具を採用したことでステータ1を載置台20に固定することなく、一連の捻り加工を実施できるため、製造歩留まりの高い製造装置及び製造方法を提供することができる。
本開示は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本開示の技術思想に含まれるものである。また、本開示において、各構成要素は、矛盾が生じない限りは1つのみ存在しても2つ以上存在してもよい。
本明細書中で引用する刊行物、特許出願及び特許を含むすべての文献を、各文献を個々に具体的に示し、参照して組み込むのと、また、その内容のすべてをここで述べるのと同じ限度で、ここで参照して組み込む。
本開示の説明に関連して(特に以下の請求項に関連して)用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数及び複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」及び「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム(すなわち「~を含むが限らない」という意味)として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例又は例示的な言い回し(例えば「など」)は、特に主張しない限り、単に本開示をよりよく説明することだけを意図し、本開示の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本開示の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。
本明細書中では、本開示を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本開示の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読めば、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本開示が実施されることを予定している。したがって本開示は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正及び均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての変形における上記要素のいずれの組合せも本開示に包含される。
Claims (7)
- 複数個のスロットを備えるステータコアと、前記スロットにそれぞれ挿入される複数本のセグメントコイルと、を備えるステータが載置される載置台と、
前記載置台を上昇及び下降させる昇降機構と、
前記載置台の上方に配設され、前記セグメントコイルの前記ステータコアの上部に露出した先端部が挿入可能な挿入部を備える捻り治具と、
前記捻り治具を回転させる捻り機構と、
前記載置台と前記捻り治具との間に配設され、前記挿入部内に前記先端部が挿入された状態で前記捻り機構が回転することにより前記セグメントコイルが捻り加工された前記ステータを、前記捻り治具から離れる方向に押圧して前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる、分離治具と、を備える、
ステータの製造装置。 - 前記分離治具は、前記載置台と前記捻り治具との間に配設された分離治具本体と、前記分離治具本体を上下方向に移動させる治具移動機構と、を備え、前記治具移動機構が前記昇降機構の下降に合わせて前記分離治具本体を下降させることにより、前記分離治具本体が前記ステータコアを押圧して前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる、
請求項1に記載のステータの製造装置。 - 前記分離治具は、前記載置台と前記捻り治具との間に配設された分離治具本体と、前記分離治具本体と前記載置台とを連結する連結機構と、を備え、前記昇降機構によって前記載置台が下降する前に前記連結機構が前記載置台に連結させ、前記昇降機構の下降に合わせて前記分離治具本体を下降させることにより、前記分離治具本体が前記ステータコアを押圧して前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる、
請求項1に記載のステータの製造装置。 - 前記分離治具は、円環状のベース部材と、前記ベース部材に設けられ前記ステータコアの上部に露出したセグメントコイル間に挿入されて前記スロットに挿入された絶縁紙を支持するカフスサポータと、前記カフスサポータを前記ベース部材の軸心に近づく又は遠ざかる方向に進退させる進退機構と、を備えるカフスサポータユニットである、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のステータの製造装置。 - 前記昇降機構により前記載置台上に載置された前記ステータが上昇した際、前記ベース部材の一部が前記ステータコアの上面に当接する、
請求項4に記載のステータの製造装置。 - 前記捻り機構と前記分離治具との間に配設され、複数の前記捻り治具をそれぞれ支持可能な複数の支持部を備える、回転式の治具ホルダをさらに備える、
請求項1に記載のステータの製造装置。 - 複数個のスロットを備えるステータコアと、前記スロットにそれぞれ挿入される複数本のセグメントコイルと、を備えるステータを載置台に載置する工程と、
前記載置台の上方に、前記載置台に載置された前記ステータの前記セグメントコイルの前記ステータコアの上部に露出した先端部が挿入可能な挿入部を備える捻り治具を配設する工程と、
前記載置台を上昇させて前記セグメントコイルの前記先端部の少なくとも一部を前記挿入部に挿入する工程と、
前記捻り治具を回転させて、前記セグメントコイルの前記先端部を捻る工程と、
前記載置台を下降させると共に前記載置台と前記捻り治具との間に配設された分離治具を動作させ、前記ステータを前記捻り治具から離れる方向に押圧して、前記セグメントコイルと前記捻り治具とを分離させる工程と、を備える、
ステータの製造方法。
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JP2016146727A (ja) * | 2015-02-09 | 2016-08-12 | トヨタ自動車株式会社 | 捻り形成装置 |
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2023
- 2023-08-01 WO PCT/JP2023/028199 patent/WO2024029546A1/ja unknown
Patent Citations (3)
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