(57)【要約】【課題】比較的小さな荷重によりセグメントコイルのコイルエンドをステータコアの軸方向に位置決めすることができるクランプ装置を提供する。【解決手段】クランプ装置は、第１クランプ治具と第２クランプ治具とを備える。このクランプ装置では、ステータコアの同一円周上のコイルエンドを纏めて第１クランプ治具の第１押圧部によりステータコアの軸方向に押圧し、そのコイルエンドの先端部を第１クランプ治具の壁部に対してステータコアの周方向に突き当てる。そして、第１押圧部により同一円周上のコイルエンドが押圧された状態でそのコイルエンドの先端部のうち接合しようとする一対の先端部を第２クランプ治具の第２押圧部によりステータコアの軸方向に押圧し、その一対の先端部を第２クランプ治具の把持部によりステータコアの径方向における内側と外側とから把持する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアに周方向に沿って形成された複数のスロットに複数のセグメントコイルを組み付け、前記ステータコアの径方向に隣接する一対のセグメントコイルの前記スロットから突出したコイルエンドを互いに前記ステータコアの周方向に逆向きになるように倒し、前記コイルエンドが倒された状態で前記ステータコアの径方向に隣接する一対の先端部を接合することによりステータコイルを形成するコイル形成工程に用いられ、接合しようとする前記一対の先端部を前記ステータコアの軸方向と径方向と周方向とに位置決めするためのクランプ装置であって、
前記ステータコアの同一円周上に位置するコイルエンドを纏めて前記ステータコアの軸方向に押圧する第１押圧部と、前記同一円周上に位置するコイルエンドが押圧された状態で該コイルエンドの先端部が前記ステータコアの周方向に突き当たる壁部と、を有する第１クランプ治具と、
前記第１押圧部により前記同一円周上に位置するコイルエンドが押圧された状態で該コイルエンドの先端部のうち接合しようとする前記一対の先端部を前記ステータコアの軸方向に押圧する第２押圧部と、接合しようとする前記一対の先端部を前記ステータコアの径方向における内側と外側とから把持する把持部と、を有する第２クランプ治具と、
を備えることを特徴とするクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のクランプ装置としては、先端に先細り部を有する複数のセグメントコイルのコイルエンドを接合する際に用いられ、コイルエンドをステータコアの軸方向と周方向と径方向とに位置決めするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。セグメントコイルは、ステータコアのスロットにステータコアの径方向の内側から外側に向かって順番に組み付けられ、ステータコアの径方向に隣接する一対のセグメントコイルのコイルエンドは、ステータコアの周方向に相互に逆向きに倒し込まれる。クランプ装置は、コイルエンドのステータコアの軸方向および周方向の位置決めを行なうための一対の第１押さえ治具と、コイルエンドのステータコアの径方向の位置決めを行なうための一対の第２押さえ治具と、を有する。一対の第１押さえ治具は、セグメントコイルのコイルエンドが倒し込まれた状態においてステータコアの径方向に隣接する一対の先細り部に嵌合する一対の爪部を有する。コイルエンドの軸方向および周方向の位置決めは、一対の第１押さえ治具をステータコアの軸方向に沿ってコイルエンドに近接させて一対の先細り部を押圧し、一対の爪部を一対の先細り部に周方向から挟持するように嵌合させることにより行なう。また、コイルエンドの径方向の位置決めは、一対の第２押さえ治具で一対の先細り部をステータコアの径方向の内側および外側から挟持して一対の先細り部を互いに接触させることにより行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８５８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ステータコアのスロットに組み付けられた複数のセグメントコイルのコイルエンドのうち同一円周上に位置するコイルエンドは、折り重なるように周方向に倒し込まれている。このため、上述したクランプ装置では、第１押さえ治具をステータコアの軸方向に沿ってコイルエンドに近接させてコイルエンドを軸方向に位置決めする際には、当該コイルエンドをその下に重なる他のコイルエンドごと押し込む必要があり、大きな押し込み荷重を必要とする。このため、第１押さえ治具の駆動装置が大型化したり、過大な押し込み荷重によりコイルエンドの変形や損傷を招く場合がある。
【０００５】
本発明のクランプ装置は、比較的小さな荷重によりセグメントコイルのコイルエンドをステータコアの軸方向に位置決めすることができるクランプ装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のクランプ装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のクランプ装置は、
ステータコアに周方向に沿って形成された複数のスロットに複数のセグメントコイルを組み付け、前記ステータコアの径方向に隣接する一対のセグメントコイルの前記スロットから突出したコイルエンドを互いに前記ステータコアの周方向に逆向きになるように倒し、前記コイルエンドが倒された状態で前記ステータコアの径方向に隣接する一対の先端部を接合することによりステータコイルを形成するコイル形成工程に用いられ、接合しようとする前記一対の先端部を前記ステータコアの軸方向と径方向と周方向とに位置決めするためのクランプ装置であって、
前記ステータコアの同一円周上に位置するコイルエンドを纏めて前記ステータコアの軸方向に押圧する第１押圧部と、前記同一円周上に位置するコイルエンドが押圧された状態で該コイルエンドの先端部が前記ステータコアの周方向に突き当たる壁部と、を有する第１クランプ治具と、
前記第１押圧部により前記同一円周上に位置するコイルエンドが押圧された状態で該コイルエンドの先端部のうち接合しようとする前記一対の先端部を前記ステータコアの軸方向に押圧する第２押圧部と、接合しようとする前記一対の先端部を前記ステータコアの径方向における内側と外側とから把持する把持部と、を有する第２クランプ治具と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のクランプ装置では、ステータコアの同一円周上に位置するコイルエンドを纏めて第１クランプ治具の第１押圧部によりステータコアの軸方向に押圧し、そのコイルエンドの先端部を第１クランプ治具の壁部に対してステータコアの周方向に突き当てる。そして、第１押圧部により同一円周上に位置するコイルエンドが押圧された状態でそのコイルエンドの先端部のうち接合しようとする一対の先端部を第２クランプ治具の第２押圧部によりステータコアの軸方向に押圧し、その一対の先端部を把持部によりステータコアの径方向における内側と外側とから把持する。このように、同一円周上に位置するコイルエンドを纏めてステータコアの軸方向に押圧してある程度押し込んでから、接合しようとする一対の先端部のみをステータコアの軸方向に更に押圧する二段階の押圧により軸方向の位置決めを行なう。これにより、第２クランプ治具の第２押圧部により、接合しようとする一対の先端部をステータコアの軸方向に押し込む際に、その押し込み荷重を低減することができる。この結果、比較的小さな荷重によりセグメントコイルのコイルエンドをステータコアの軸方向に位置決めすることができるクランプ装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電動機用のステータ１の側面図である。
【図２】セグメントコイル４の組み付け手順を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例としてのクランプ装置を構成する第１クランプ治具１０および第２クランプ治具２０の外観を示す外観斜視図である。
【図４】第１クランプ治具１０の正面図である。
【図５】第１クランプ治具１０を裏面側から見た部分斜視図である。
【図６】第１クランプ治具１０でコイルエンド４ｅを軸方向（一部）と周方向とに位置決めする様子を示す説明図である。
【図７】第２クランプ治具２０でコイルエンド４ｅを軸方向と径方向とに位置決めする様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、電動機用のステータ１の側面図である。電動機用のステータ１はロータと組み合わされて３相交流発電電動機を構成し、例えば電気自動車やハイブリッド自動車などの走行用の電動機や発電機として用いられる。ステータ１は、図１に示すように、内周側に周方向に等間隔で形成された複数のスロットを有するステータコア２と、それぞれ複数のセグメントコイル４により構成される複数のステータコイル５と、を備える。なお、ステータコア２は、無方向性電磁鋼板を打ち抜いて形成されたステータプレートを複数積層することにより構成され、内周側に複数のスロットが形成されるように径方向内側に突出する複数のティースを有する。
【００１２】
セグメントコイル４は、当該セグメントコイル４の素材として直線状に延出された平角導体が略Ｕ字状に曲げ成形されたものである。平角導体は、銅などの導電性の高い金属により断面が矩形状に形成され、その表面がステータコア２との絶縁性を確保するためにエナメル樹脂などの絶縁皮膜によって被覆されたものである。
【００１３】
図２は、セグメントコイル４の組み付け手順を示す説明図である。セグメントコイル４の組み付けは以下のようにして行なわれる。まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、セグメントコイル４の一方のコイルエンド４ｅをステータコア２の対応するスロットに軸方向における一端側から他端側に向かって挿通させると共に他方のコイルエンド４ｅを当該スロットから周方向に離間した他のスロットに軸方向における一端側から他端側に向かって挿通させる。セグメントコイル４のコイルエンド４ｅは、ステータコア２のスロットの軸方向における他端側から外部へ突出される。すべてのセグメントコイル４をステータコア２に組み付けた後、各セグメントコイル４のコイルエンド４ｅを図示しない曲げ成形機を用いて曲げ成形する。曲げ成形は、図２（ｃ）に示すように、ステータコア２の同一円周上に位置するコイルエンド４ｅが周方向の同じ向きに傾倒されると共に、当該コイルエンド４ｅと径方向に隣接するコイルエンド４ｅが周方向の逆向きに傾倒されるように行なわれる。これにより、一のコイルエンド４ｅの先端部Ｔにおける長手側（フラットワイズ側）の側面と対応する他のコイルエンド４ｅの先端部Ｔにおける長手側の側面とが径方向に隣接するように突き合わされる。そして、径方向に隣接する一対の先端部Ｔをクランプ装置により軸方向と周方向と径方向とに位置決めし、その一対の先端部Ｔを溶接などにより接合する。これにより、複数のステータコイル５、すなわちＵ相コイル，Ｖ相コイルおよびＷ相コイルが形成される。
【００１４】
図３は、本発明の一実施例としてのクランプ装置を構成する第１クランプ治具１０および第２クランプ治具２０の外観を示す外観斜視図であり、図４は、第１クランプ治具１０の正面図であり、図５は、第１クランプ治具１０を裏面側から見た部分斜視図である。実施例のクランプ装置は、図３に示すように、ステータコア２のスロットから突出し周方向に傾倒された全てのコイルエンド４ｅの外面を軸方向に押圧して更に周方向に傾倒させると共に各コイルエンド４ｅの先端部Ｔを周方向に位置決めするための第１クランプ治具１０と、周方向に位置決めした各先端部Ｔのうち接合しようとする一対の先端部Ｔを軸方向と径方向とに位置決めするための第２クランプ治具２０と、を備える。
【００１５】
第１クランプ治具１０は、図３に示すように、ステータコア２と略同じ径の円盤状の部材として構成され、図示しない第１駆動装置によりステータコア２と同軸に軸方向に沿って移動する。この第１クランプ治具１０は、図４に示すように、外周側環状部１１と、内周側環状部１２と、放射状に延びて外周側環状部１１と内周側環状部１２とを連結する複数の連結部１４と、を備える。連結部１４は、ステータコア２のスロットの数と同数、周方向に等間隔で形成されている。各連結部１４には、それぞれ、第１爪部１６と第２爪部１８とが連結部１４の延在方向（径方向）に沿って交互に並ぶように複数ずつ（実施例では、３つずつ）形成されている。連結部１４は放射状に複数設けられるため、各連結部１４に形成される各第１爪部１６および各第２爪部１８は、それぞれ同一円周上に並ぶ。そして、互いに隣接する第１爪部１６と第２爪部１８は、概ねセグメントコイル４の短手側（エッジワイズ側）の幅の分だけ互いに径方向に離間する。
【００１６】
第１爪部１６および第２爪部１８は、図５に示すように、連結部１４の延出方向（径方向）から見た側面視が略直角三角形状をなすように略直角三角柱状に突出している。爪部１６の先端部は、コイルエンド４ｅの先端部Ｔから若干離間した外面を押圧する押圧部１６ａ，１８ａ（第１押圧部）を構成する。また、周方向に垂直な爪部１６，１８の垂直面は、コイルエンド４ｅの先端部Ｔが周方向に突き当てられる壁部１６ｂ，１８ｂを構成する。第１爪部１６と第２爪部１８は、壁部１６ｂ，１８ｂの向きが互いに周方向に逆向きとなるように構成されている。そして、一の連結部１４の一の第１爪部１６とその周方向に隣接する他の連結部１４の対応する第２爪部１８は、壁部１６ｂ，１８ｂが概ねコイルエンド４ｅの短手側（エッジワイズ側）の幅の分だけ径方向に離間して互いに向かい合い、図６に示すように、径方向に隣接する一対の先端部Ｔが壁部１６ｂ，１８ｂに突き当てられることで、当該一対の先端部Ｔを周方向に位置決めする。
【００１７】
第２クランプ治具２０は、第１クランプ治具１０の周方向に隣接する連結部１４の間の空間Ｓを出入り可能に構成され、図７に示すように、固定部材２２と、可動部材２４と、を備える。固定部材２２は、軸方向に垂直な平坦面により形成される押圧部２２ｐと、押圧部２２ｐの平坦面に対して軸方向に突出する把持部２２ｓとを有し、図示しない第２駆動装置により可動部材２４と共にステータコア２の軸方向に沿って移動可能に構成される。可動部材２４は、把持部２２ｓと向かい合うように軸方向に突出する把持部２４ｓを有し、図示しない第３駆動装置により固定部材２２の把持部２２ｓに対して近接・離間するようにステータコア２の径方向に沿って移動可能に構成される。
【００１８】
次に、こうして構成された実施例のクランプ装置の動作について説明する。実施例のクランプ装置は、まず、図６（ａ），（ｂ）に示すように、第１駆動装置により第１クランプ治具１０をステータコア２の同軸に軸方向に沿ってコイルエンド４ｅに近接するように移動させる。上述したように、ステータコア２の同一円周上に位置するコイルエンド４ｅは周方向の同じ向きに折り重なるように傾倒されており、第１クランプ治具１０には、同一円周上に並ぶ第１爪部１６が設けられている。このため、同一円周上のコイルエンド４ｅは、同じ同一円周上の第１爪部１６の先端部（押圧部１６ａ）により軸方向に略均一な力によって押圧され、纏めて更に周方向に傾倒される。そして、第１爪部１６により押圧される同一円周上のコイルエンド４ｅは、押圧している第１爪部１６に対して周方向の傾倒側に隣接する第１爪部１６の壁部１６ｂに突き当たり、周方向に位置決めされる。一方、径方向に互いに隣接するコイルエンド４ｅは周方向の逆向きに傾倒され、第１クランプ治具１０の径方向に互いに隣接する第１爪部１６および第２爪部１８は、概ねセグメントコイル４の短手側（エッジワイズ側）の幅の分だけ径方向に離間し、且つ、その壁部１６ｂ，１８ｂは、互いに周方向の逆向きに構成されている。このため、第１爪部１６の先端部（押圧部１６ａ）により押圧される同一円周上のコイルエンド４ｅに径方向に隣接する同一円周上のコイルエンド４ｅは、同じ同一円周上の第２爪部１８の先端部（押圧部１８ａ）により軸方向に略均一な力によって押圧され、纏めて更に周方向に傾倒される。そして、第２爪部１８により押圧される同一円周上のコイルエンド４ｅは、押圧している第２爪部１８に対して周方向の傾倒側に隣接する第２爪部１８の壁部１８ｂに突き当たり、周方向に位置決めされる。こうして、互いに径方向に隣接する同一円周上の一対の先端部Ｔ郡は、まとめて軸方向に一定程度押し込まれると共に、周方向に位置決めされる。
【００１９】
次に、図６（ｃ）および図７（ａ），（ｂ）に示すように、第２駆動装置により第１クランプ治具１０の周方向に隣接する連結部１４の間の空間Ｓに入り込むように第２クランプ治具２０（固定部材２２および可動部材２４）を軸方向に移動させる。これにより、上記空間Ｓを介して接合しようとする一対の先端部Ｔが固定部材２２の押圧部２２ｐに当接し、押圧部２２ｐによって軸方向に押圧される。上述したように、接合しようとする一対の先端部Ｔと、それと同一円周上にある他の一対の先端部Ｔは、第１クランプ治具１０の押圧部１６ａ，１８ａによってある程度軸方向に押し込まれているから、第２クランプ治具２０の押圧部２２ｐによって接合しようとする一対のコイルエンド４ｅの先端部Ｔを押圧して軸方向に位置決めする際に、下に重なるコイルエンド４ｅとの隙間を詰めることができる程度の押し込み荷重で足り、大きな押し込み荷重を必要としない。そして、図７（ｃ）に示すように、接合しようとする一対のコイルエンド４ｅの先端部Ｔを軸方向に押圧しつつ、第３駆動装置により可動部材２４の把持部２４ｓを向かい合う固定部材２２の把持部２２ｓに近接するようにスライドさせることにより、両把持部２２ｓ，２４ｓにより一対の先端部Ｔを径方向における内側と外側とから挟んで径方向に位置決めする。
【００２０】
以上説明した実施例のクランプ装置では、ステータコア２の同一円周上のコイルエンド４ｅを纏めて第１クランプ治具１０の押圧部１６ａ，１８ａによりステータコア２の軸方向に押圧し、そのコイルエンド４ｅの先端部Ｔを壁部１６ｂ，１８ｂに対してステータコア２の周方向に突き当てる。そして、押圧部１６ａ，１８ａにより同一円周上のコイルエンド４ｅが押圧された状態でそのコイルエンド４ｅの先端部Ｔのうち接合しようとする一対の先端部Ｔを第２クランプ治具２０の押圧部２２ｐによりステータコア２の軸方向に押圧し、その一対の先端部Ｔを把持部２２ｓ，２４ｓによりステータコア２の径方向における内側と外側とから把持する。このように、同一円周上のコイルエンド４ｅを纏めてステータコア２の軸方向に押圧してある程度押し込んでから、接合しようとする一対の先端部Ｔのみをステータコア２の軸方向に更に押圧する二段階の押圧により軸方向の位置決めを行なう。これにより、第２クランプ治具２０により接合しようとする一対の先端部Ｔをステータコア２の軸方向に押し込む際に、その押し込み荷重を低減することができる。また、第２クランプ治具２０による押し込み荷重を低減することにより、第２クランプ治具２０を軸方向に移動させるための第２駆動装置を小型化することができると共に、接合しようとする一対の先端部Ｔを軸方向に位置決めする際にコイルエンド４ｅが変形したり絶縁皮膜が損傷したりするのを抑制することができる。
【００２１】
また、実施例のクランプ装置では、第１クランプ治具１０には、第１および第２爪部１６，１８で一対の先端部Ｔを周方向に位置決めするための周方向の可動部を有しないため、装置をより簡素化することができる。
【００２２】
実施例では、電気自動車やハイブリッド自動車などの走行用の電動機や発電機のステータ１の製造に用いるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば工作機械など、他の如何なる電動機用のステータの製造に用いるものとしてもよい。
【００２３】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ステータコア２が「ステータコア」に相当し、セグメントコイル４が「セグメントコイル」に相当し、コイルエンド４ｅが「コイルエンド」に相当し、第１クランプ治具１０が「第１クランプ治具」に相当し、押圧部１６ａ，１８ａが「第１押圧部」に相当し、壁部１６ｂ，１８ｂが「壁部」に相当し、第２クランプ治具２０が「第２クランプ治具」に相当し、押圧部２２ｐが「第２押圧部」に相当し、把持部２２ｓ，２４ｓが「把持部」に相当する。
【００２４】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２５】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、クランプ装置の製造産業に利用可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  電動機用のステータ、２  ステータコア、４  セグメントコイル、４ｅ  コイルエンド、５  ステータコイル、１０  第１クランプ治具、１１  外周側環状部、１２  内周側環状部、１４  連結部、１６，１８  爪部、１６ａ，１８ａ  押圧部、１６ｂ，１８ｂ  壁部、２０  第２クランプ治具、２２  固定部材、２２ｐ  押圧部、２２ｓ，２４ｓ  把持部、２４  可動部材、Ｔ  先端部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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