(57)【要約】【課題】セグメントコイルについて確実な溶接を行う。【解決手段】ステータコアに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挿通し（Ｓ１５）、前記ステータコアから突出する前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げ（Ｓ１７）、前記セグメントコイルを周方向に曲げる前または後に、前記ステータコアの径方向に隣接する前記複数のセグメントコイルの先端部分同士を平行にし（Ｓ１３，Ｓ１８）、前記複数のセグメントコイルの先端部分同士が平行な状態で溶接する（Ｓ１９）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアに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挿通し、
前記ステータコアから突出する前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げ、
前記セグメントコイルを周方向に曲げる前または後に、前記ステータコアの径方向に隣接する前記複数のセグメントコイルの先端部分同士を平行にし、
前記複数のセグメントコイルの先端部分同士が平行な状態で溶接する、
ステータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のステータの製造方法であって、
前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げた後に、隣接する前記複数のセグメントコイルのうちの一方の前記先端部分を把持し、把持した前記先端部分をその根元部分を中心に回転するように捻じることで、隣接する前記複数のセグメントコイルの先端部分同士を平行にする、
ステータの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のステータの製造方法であって、
前記複数のセグメントコイルは、その周面が絶縁皮膜で覆われており、
前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げる前に、前記複数のセグメントコイルの前記先端部分の絶縁皮膜を剥離し、
前記根元部分は、前記絶縁皮膜に被覆されている領域の端部である、
ステータの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のステータの製造方法であって、
前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げる前に、隣接する前記複数のセグメントコイルのうちの一方の先端部分を所定角度に曲がった一対の凸型と凹型で挟み込むことで、前記根元部分から先端側の前記先端部分の方向を所定角度曲げ、前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に倒した後で隣接する前記複数のセグメントコイルの先端部分同士を平行にする、
ステータの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のステータの製造方法であって、
前記複数のセグメントコイルは、その周面が絶縁皮膜で覆われており、
前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げる前に、前記複数のセグメントコイルの前記先端部分の絶縁皮膜を剥離し、
前記根元部分は、前記絶縁皮膜に被覆されている領域の端部である、
ステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントコイルを用いてステータを形成するステータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１ターン分のセグメントコイルを用いてステータコイルを形成するステータの製造方法が知られている。特許文献１では、ステータコアに形成された複数のスロットの中の２つにＵ字型のセグメントコイルを挿通させ、セグメントコイルの一対の腕部をステータコアの周方向に両者がすれ違うように倒し込む。これによって、セグメントコイルの一対の腕部の先端部は別のセグメントコイルの腕部の先端部とセグメントコアの径方向で隣接する。そして、隣接する２つのセグメントコイルの先端部同士を接合することで複数ターンのステータコイルをステータコア上に形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−８５７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、セグメントコイルを接合する際に、隣接する先端部同士の方向が異なると、両者を押し付ける際に先端部同士が衝突して損傷したり、曲がったりし、その後の接合がうまくできなくなる可能性がある。例えば、隣接する先端部同士をレーザ溶接する場合、両者間に隙間ができ、十分な溶接ができなくなりやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るステータの製造方法は、ステータコアに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挿通し、前記ステータコアから突出する前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げ、前記セグメントコイルを周方向に曲げる前または後に、前記ステータコアの径方向に隣接する前記複数のセグメントコイルの先端部分同士を平行にし、前記複数のセグメントコイルの先端部分同士が平行な状態で溶接する。
【０００６】
前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げた後に、隣接する前記複数のセグメントコイルのうちの一方の前記先端部分を把持し、把持した前記先端部分をその根元部分を中心に回転するように捻じることで、隣接する前記複数のセグメントコイルの先端部分同士を平行にするとよい。
【０００７】
前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げる前に、隣接する前記複数のセグメントコイルのうちの一方の先端部分を所定角度に曲がった一対の凸型と凹型で挟み込むことで、前記根元部分から先端側の前記先端部分の方向を所定角度曲げ、前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に倒した後で隣接する前記複数のセグメントコイルの先端部分同士を平行にするとよい。
【０００８】
前記複数のセグメントコイルは、その周面が絶縁皮膜で覆われており、前記複数のセグメントコイルの腕部を前記ステータコアの周方向に曲げる前に、前記複数のセグメントコイルの前記先端部分の絶縁皮膜を剥離し、前記根元部分は、前記絶縁皮膜に被覆されている領域の端部であるとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、隣接する２つの先端部が平行な状態で溶接することができる。従って、両先端部を確実に接触させて溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ステータコアとセグメントコイルを示す図である。
【図２】セグメントコイルをステータコアに装着した状態を示す図である。
【図３】セグメントコイルを周方向に曲げた状態であって、先端同士を溶接する前の状態を示す図である。
【図４】セグメントコイルが溶接され、ステータコイルが形成された状態を示す図である。
【図５】ステータの製造工程を示すフローチャートである。
【図６】先端曲げ（１）を説明する図であり、（ａ）は先端曲げの開始前の状態、（ｂ）は先端曲げの動作状態を示す図である。
【図７】セグメントコイルをステータコアに挿入し周方向の曲げを行った後の状態を示す図であり、（ａ）は先端曲げなし、（ｂ）は先端曲げありの状態を示す図である。
【図８】セグメントコイルの先端曲げ（２）の動作を示してあり、（ａ）は先端部１２０を冶具で挟み込んだ状態、（ｂ）は先端曲げ（２）を行った状態を示す図である。
【図９】冶具９０の形状について示してあり、（ａ）は把持前の状態、（ｂ）は把持状態、（ｃ）は捻じり後の状態、（ｄ）は水平方向から見た形状を示す図である。
【図１０】周方向および径方向クランプを示す図であり、（ａ）は、周方向クランプ１０４，１０４において周方向位置が位置決めされた状態を軸方向に見た図、（ｂ）は径方向クランプ１０６により２つの先端部１２０が押し付けられた状態を軸方向に見た図、（ｃ）は、レーザ溶接をしている状態を径方向に見た図である。
【図１１】先端曲げなしでクランプを行った場合を説明する図であり、（ａ）はクランプ前の状態、（ｂ）はクランプ後の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
「全体構成」
図１は、回転電機のステータコア１０とコイルを構成するセグメントコイル１２を示す図である。ステータコア１０は、概略円筒形状を有し、略円筒形状のヨーク１４と、ヨーク１４から径方向内側に向けて延びるティース１６を有する。ステータコア１０の円筒の中心軸線に沿う方向を軸線方向、中心軸線に直交する方向を径方向、中心軸線の周りを巡る方向を周方向と記す。
【００１３】
ティース１６は、間隔をあけて周方向に配列され、隣接するティース１６の間の空間は、スロット１８と呼ばれている。セグメントコイル１２は、エナメルなどの絶縁皮膜が表面に形成された、断面が長方形の導線（平角導線）で構成される。セグメントコイル１２は、導線を略Ｕ字形に曲げて形成する。Ｕ字の左右の直線部分に対応する部分を腕部２０、直線部分をつなぐ底部分に対応する部分を底部２２と記す。セグメントコイル１２をスロット１８内に挿入してステータコア１０に装着し、腕部２０の先端をステータコア１０の端面（図１において上側の端面）から突出させる。
【００１４】
図２は、セグメントコイル１２をステータコアに装着した状態を示している。この状態から、腕部２０のステータコア１０の端面から出た部分を周方向に曲げる。腕部２０を曲げた状態が図３に示されている。径方向に隣接する２つの腕部２０の先端（例えば図３に示す腕部の先端部１２０，１２０）同士を溶接することにより複数のセグメントコイル１２が連なりステータコイルが形成される。なお、セグメントコイル１２は、エナメルなどの絶縁皮膜１２２に被覆されており、先端部１２０において絶縁皮膜１２２が剥離除去されている。
【００１５】
図４は、セグメントコイル１２を溶接してステータコイル２４が形成された状態を示している。セグメントコイル１２は、スロット内に配置されるスロット内部分２６と、ステータコアの軸線方向における端面２８，３０の外でスロット内部分をつなぐコイルエンド部分３２，３４を有する。図４において、下側の第１端面２８の側では、セグメントコイル１２の底部２２が第１コイルエンド部分３２となって第１コイルエンド３６を構成する。上側の第２端面３０の側では、セグメントコイル１２の腕部２０のスロット１８から突出した部分である第２コイルエンド部分３４が、その先端同士が溶接されることにより、第２コイルエンド３８を構成する。
【００１６】
「製造方法」
図５は、ステータの製造方法、特にステータコイルの製造方法に係るフローチャートである。
【００１７】
まず、長尺のコイル線（平角導線）を所定の長さに切断する（Ｓ１１）。次に、切断されたコイル線の両先端部１２０，１２０の絶縁皮膜１２２を剥離する（Ｓ１２）。この剥離は、通常レーザ照射によって行う。
【００１８】
このように、先端部１２０の絶縁皮膜１２２が剥離されたコイル線について、その先端を曲げる（Ｓ１３）。このＳ１３における先端曲げ（１）については後述する。
【００１９】
Ｓ１３の先端曲げ（１）が終了した場合には、セグメントコイル１２を図１に示すような略Ｕ字形の形状に成形する（Ｓ１４）。
【００２０】
Ｕ字形に成形したセグメントコイル１２をステータコア１０に挿入する（Ｓ１５）。セグメントコイル１２の２本の腕部２０をそれぞれ異なるスロット１８に挿入し、腕部２０の先端部分をステータコア１０の第２端面３０から突出させる。ステータコア１０の第１端面２８の側では、セグメントコイル１２の底部２２によりコイルエンドが形成される。スロット１８内で、腕部２０は径方向に１列に配列され、径方向列が形成される。径方向に配列された腕部２０は各スロット１８を横切って周方向に延びる周方向列が形成される。１つのスロット１８内に配置された腕部２０は、それぞれ異なる周方向列に属する。なお、セグメントコイル１２を挿入する前に、絶縁紙をスロット１８に挿入しておくとよい。
【００２１】
このように、ステータコア１０の第２端面３０から突出した腕部２０の先端部１２０について、径方向の間隔を拡張する（Ｓ１６）。コイルエンドは中心側には寄ることができないため、腕部２０を径方向外側に曲げる。このとき、径方向外側にある腕ほど順次大きく曲げることで、腕部２０同士の間隔を広げることができる。
【００２２】
ステータコア１０の第２端面３０から突出した腕部２０を周方向に曲げる（Ｓ１７）。同じ周方向列に属する腕部２０は同じ向きに曲げられる。隣接する周方向列に属する腕部２０同士は互いに逆向きに曲げられる。腕部２０の曲げは、外側または内側から２列ずつ曲げられる。
【００２３】
Ｓ１７の周方向曲げが終了した後に、先端曲げ（２）を行う（Ｓ１８）。このＳ１８の先端曲げ（２）については、後述する。
【００２４】
Ｓ１８の先端曲げ（２）が終了した状態で、平行にされた隣接する先端部１２０，１２０同士を溶接する（Ｓ１９）。これにより、セグメントコイル１２が接続され、ティース１６に巻回されたステータコイル２４が形成される。ステータコイル２４は、三相のコイルが重なりを有しつつ、周方向にずれて配置された分布巻きのコイルである。なお、溶接は、レーザ照射によるレーザ溶接が好適である。
【００２５】
そして、全部の溶接が終了した場合には、コイルエンド全体に樹脂を充填する（Ｓ２０）。また、ワニスを供給して、コイル全体をステータコアに固定する。
【００２６】
＜Ｓ１３：先端曲げ（１）＞
図６に、Ｓ１３の先端曲げ（１）について示してあり、（ａ）は先端曲げの開始前の状態、（ｂ）は先端曲げの動作状態を示している。このように、金型７０は、一対の型材７２，７４を含み、少なくとも一方が他方に対して移動可能であり、両者間にコイル線（絶縁皮膜１２２により被覆された領域および絶縁皮膜１２２が剥離された先端部１２０）を挟み込む。型材７２は、基部７２ａと基部７２ａから所定角度傾いて伸びる先端部７２ｂを有し、型材７４は基部７４ａと基部７４ａから所定角度傾いて伸びる先端部７４ｂを有する。基部７２ａと基部７４ａの対向する面同士、および先端部７２ｂと先端部７４ｂの対向する面同士は平行な平面となっている。従って、型材７２，７４の対向する平面によって区切られる空間（間隙）は、板状（直方体）の空間が所定角度曲がって接続された形状となっている。
【００２７】
そこで、図６（ａ）に示すように、型材７２，７４を離した状態で、両者の間に絶縁皮膜が剥離されたコイル線の先端側を位置させ、型材７２，７４を近づく方向に移動することで、型材７２，７４に挟まれたコイル線の先端側が基部側に対し折れ曲がる。
【００２８】
このようにして、コイル線の先端曲げが行える。なお、図６においては折れ曲がり角度を大きく示してあるが、実際には曲げる角度は数度程度（例えば、２〜５度前後）である。
【００２９】
なお、この先端曲げは、ステータコア１０に挿入前の段階（円周方向の曲げが行われていない）で行われるため、金型７０へのコイル線の挿入などは容易に行える。
【００３０】
図７には、セグメントコイルをステータコア１０に挿入し、円周方向の曲げを行った後の状態を示してあり、（ａ）は先端曲げなし、（ｂ）は先端曲げありの状態である。このように、先端曲げを行っておくことで、周方向の曲げを行った場合、隣接する先端同士が平行な状態となる。
【００３１】
＜Ｓ１８：先端曲げ（２）＞
セグメントコイル１２の腕部２０について、周方向に曲げた場合には、接続対象である隣接する２つの先端部１２０，１２０が平行になるように先端曲げを行う。この先端曲げ（２）は、周方向に曲げられた腕部２０について行うため、隣接する２つの先端部１２０，１２０を正確に平行にすることができる。なお、先端曲げ（１）の精度がよく、周方向曲げ後の隣接する先端部同士が平行であれば、先端曲げ（２）を省略してもよい。また、この先端曲げ（２）において、十分な先端曲げが行えるのであれば、先端曲げ（１）を省略してもよい。さらに、先端曲げ（１）、（２）の両方を行い、あるいは先端曲げ（１）を行ったが修正が必要な対象について先端曲げ（２）を行ってもよい。
【００３２】
図８には、先端曲げ（２）の動作を示してあり、（ａ）は先端部１２０を冶具で挟み込んだ状態、（ｂ）は先端曲げ（２）を行った状態を示す。
【００３３】
このように、先端曲げ（２）では、冶具９０によって、腕部２０の先端部１２０を挟み込み、この状態で腕部２０の絶縁皮膜１２２の先端辺りを中心（・で示す）として冶具９０を回動することで先端部１２０を捻じる。これによって、隣接する先端部１２０，１２０を平行にできる。また、冶具９０を差し込んで操作することで、隣接する先端間について間隙を維持できる。例えば、最低でも０．８ｍｍ程度の間隔を維持する。
【００３４】
図９には、冶具９０の形状について示してあり、（ａ）は把持前の状態、（ｂ）は把持状態、（ｃ）は捻じり後の状態、（ｄ）は水平方向から見た形状を示す。このように、冶具９０は、一対の操作バー９２，９２を含む。そして、操作バー９２，９２の先端下側には、四角板状の把持片９４，９４が設けられている。従って、一対の操作バー９２，９２が近づくように移動することで、把持片９４，９４によって、セグメントコイル１２の先端部をつかむことができる。把持片９４，９４は、板状であり、隣接するセグメントコイル１２の間隙に容易に挿入することができる。また、操作バー９２，９２は剛性の高いものとすることが好ましく、セグメントコイル１２の先端部１２０を確実に把持できる。そして、操作バー９２，９２の基部側をセグメントコイル１２の絶縁皮膜１２２の先端辺りを中心として旋回移動することで、セグメントコイル１２の先端部１２０を適切に捻じることができる。
【００３５】
＜Ｓ１９：溶接＞
ここで、レーザ溶接は、図１０に示すように一対の周方向クランプ１０４，１０４および径方向クランプ１０６，１０６を用いて行われる。図１０において、（ａ）は、周方向クランプ１０４，１０４において周方向位置が位置決めされた状態を軸方向に見た図、（ｂ）は径方向クランプ１０６により２つの先端部１２０が押し付けられた状態を軸方向に見た図、（ｃ）は、レーザ溶接をしている状態を径方向に見た図である。
【００３６】
このように、溶接対象である、隣接する先端部１２０，１２０について、周方向クランプ１０４，１０４において周方向に位置決めをし、径方向クランプ１０６，１０６によって隣接する先端部を押し付けた状態で、両者の接触部分にレーザを照射して溶接する。
【００３７】
本実施形態によれば、溶接の前の段階で、溶接対象となる先端部１２０，１２０についてその方向を調整し、両者を平行にする。従って、周方向クランプ１０４，１０４によって、周方向の位置合わせを行うが、両者は平行であり、この周方向のクランプにおいて問題はない。特に、先端曲げ（２）においては、両者について、所定の間隔をおいて位置させている。従って、周方向クランプ１０４，１０４による周方向の位置決めの際に先端部１２０，１２０や絶縁皮膜１２２が接触することはない。
【００３８】
そして、隣接する先端部１２０，１２０同士は平行であり、径方向クランプ１０６によって押し付けた場合に先端部１２０，１２０を曲げる必要はなく、適切な押圧力によって確実な接触が行える。そこで、隣接する先端部１２０，１２０同士を確実に接触させて、適切な溶接が行える。
【００３９】
ここで、図１１は先端曲げなしでクランプを行った場合を説明する図であり、（ａ）はクランプ前の状態、（ｂ）はクランプ後の状態を示している。このように、先端曲げを行わず隣接する先端部１２０，１２０が平行でない場合、径方向クランプ１０６，１０６によって両先端部１２０，１２０を押し付けた場合に両者間に隙間が発生し、ここをレーザが通過することで、溶接不良となる。また、径方向のクランプ力を上げると隙間はなくなるが、溶接時に溶融部分が加圧されて溶接上面（軸方向の上下面）にあふれ出てきて溶接不良を起こす。
【００４０】
さらに、周方向クランプ１０４，１０４によってクランプして左右から寄せる際に、セグメントコイル１２の一方の先端が他方の絶縁皮膜を巻き込んでしまう場合がある。すなわち、図１１（ａ）に丸印で示すように、１つの先端部１２０，１２０の先端が他方の絶縁皮膜１２２に接触した状態で、周方向クランプ１０４，１０４による周方向位置合わせが行われると、１つの先端部１２０，１２０の周方向の移動の際に、絶縁皮膜１２２が引きずられ巻き込まれる。このような場合、溶接時に巻きこまれた絶縁皮膜にレーザが当たり、その燃焼により爆発性のガス発生が起こり、ブローホールが発生して溶接不良となってしまう。
【００４１】
本実施形態によれば、このような事態の発生を防止することができる。
【００４２】
「実施形態の効果」
本実施形態に係るステータの製造方法によれば、先端曲げ（１）または先端曲げ（２）の工程を有している。これによって、レーザ溶接前において、溶接対象である、隣接する一対のセグメントコイル１２の先端部１２０，１２０が平行に位置する。従って、溶接時にこれらをクランプした際に隙間なくクランプすることでき、レーザが隙間を通過してしまい溶接不良を起こすことを防止することができる。また、先端部１２０，１２０の周方向クランプ時に絶縁皮膜を巻き込んでしまうことを防止でき、絶縁皮膜がレーザによって燃焼することによる悪影響を防止することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ステータコア、１２  セグメントコイル、１４  ヨーク、１６  ティース、１８  スロット、２０  腕部、２２  底部、２４  ステータコイル、２６  スロット内部分、２８，３０  端面、３２，３４  コイルエンド部分、３６，３８  コイルエンド、７０  金型、７２，７４  型材、７２ａ，７４ａ  基部、７２ｂ，７４ｂ  先端部、９０  冶具、９２  操作バー、９４  把持片、１０４  周方向クランプ、１０６  径方向クランプ、１２０  先端部、１２２  絶縁皮膜。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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