(57)【要約】【課題】コイル素線を切断して、セグメントコイルを効率的に形成する。【解決手段】導線端部形成装置は、絶縁皮膜付き導線の絶縁皮膜４０を所定長さ剥離して剥離領域５０ａを形成し、形成された剥離領域５０ａを切断して導線端部を形成する。剥離領域５０ａを切断することで得られる切断面は、導線の軸方向と直交する第１切断面７０ａ、導線の軸方向と直交するとともに軸方向位置が第１切断面とは異なる第２切断面７０ｃと、第１切断面７０ａと第２切断面７０ｃをつなぐ中間切断面７０ｂと、を含む。【選択図】図７
2020054156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁皮膜付き導線の絶縁皮膜を所定長さ剥離して剥離領域を形成し、形成された剥離領域を切断して導線端部を形成する、導線端部形成装置であって、
切断面が、導線の軸方向と直交する第１切断面と、導線の軸方向と直交するとともに軸方向位置が第１切断面とは異なる第２切断面と、第１切断面と第２切断面をつなぐ中間切断面と、を含むように、剥離領域を切断する、
導線端部形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の導線を切断して導線端部を形成する導線端部形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の駆動用モータなどには永久磁石モータが広く利用されており、この永久磁石モータではステータにステータコイルを巻回する。そして、ステータコイルは、単位長さに切断したセグメントコイルを順次接続して形成される場合が多い。
【０００３】
セグメントコイルは、絶縁皮膜を施した長尺の導線であるコイル素線の絶縁皮膜を所定間隔で剥離し、剥離した領域で切断し、その後Ｕ字状に折り曲げて形成される。従って、Ｕ字状のセグメントコイルをステータコアに挿入した場合、ステータコアから突出する先端部は絶縁皮膜が剥離されており、周方向に折り曲げた後先端部を隣接するコイルセグメントの先端部に接続することで、ステータコイルが形成される。
【０００４】
特許文献１では、ステータコイルを形成する中性点接続用導線の切断について記載しており、ここではコイル素線をその軸方向と直交する切断面で切断する。
【０００５】
また、特許文献２には、セグメントコイルを形成するための切断面を山形状にすることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１４６７０３号公報
【特許文献２】特開２０１７−９９２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、セグメントコイルの端部（先端部）同士は、通常溶接で接続される。特許文献１のように、コイル素線をその軸方向と直交する切断面で切断した場合、先端部の体積が大きく、溶接が難しい。このため、先端部について、さらに面取りすることも行われていた。また、特許文献２のように、切断面を山形状とする場合、一方を山形とすると他方が谷形となり、谷形側の先端部がそのままでは利用できない。特許文献２には、先端部について一方の端部を稜線とする斜面とすることも記載されているが、この場合厚みの変化が大きく、溶接が難しくなる。
【０００８】
本発明では、切断によって適切な形状の導線端部を形成できる導線端部形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、絶縁皮膜付き導線の絶縁皮膜を所定長さ剥離して剥離領域を形成し、形成された剥離領域を切断して導線端部を形成する、導線端部形成装置であって、切断面が導線の軸方向と直交する第１切断面と、導線の軸方向と直交するとともに軸方向位置が第１切断面とは異なる第２切断面と、第１切断面と第２切断面をつなぐ中間切断面と、を含むように剥離領域を切断する。
【００１０】
導線は、平角線であるとよい。
【００１１】
第１切断面および第２切断面は、平角線の２側面と直交し、他の２側面と平行であるとよい。
【００１２】
中間切断面は、平角線の２側面と直交し、他の２側面に対し傾斜した斜面であるとよい。
【００１３】
中間切断面は、平角線の２側面と直交し、他の２側面に対し平行な平面であるとよい。
【００１４】
また、本発明は、セグメントコイルを形成するための導線であって、その端部が、導線の軸方向と直交する第１切断面と、導線の軸方向と直交するとともに軸方向位置が第１切断面とは異なる第２切断面と、第１切断面と第２切断面をつなぐ中間切断面と、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、導線を切断することによってセグメントコイルに適切な形状の導線端部を形成できる。このため、その後の先端部の面取りなどの成形処理が不要であり、作業効率が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】モータ１００の概略構成を示す模式図である。
【図２】ステータ１０の斜視図である。
【図３】１つのセグメントコイル３２を示す。
【図４】コイルエンド部３４の一部を模式的に示してあり、（ａ）は、周方向から見た図、（ｂ）は半径方向から見た図である。
【図５】ステータコイルの形成工程を示す図である。
【図６】実施形態１におけるコイル素線の切断までの工程に用いるシステムの構成を示す図である。
【図７】実施形態１に係る装置によるコイル素線の切断の模式図であり、（ａ）が平面視であり、（ｂ）が側面視である。
【図８】実施形態１における切断したコイル素線５０を成形したセグメントコイル３２のリード部３８を示す図であり、（ａ）は正面視、（ｂ）は側面視である。
【図９】実施形態１におけるセグメントコイルおよび溶接工程を説明する図であり、（ａ）はセグメントコイル３２の概略構成、（ｂ）は溶接時の平面を示す。
【図１０】実施形態２に係る装置によるコイル素線の切断の模式図であり、（ａ）が平面視であり、（ｂ）が側面視である。
【図１１】実施形態２における切断したコイル素線５０を成形したセグメントコイル３２のリード部３８を示す図であり、（ａ）は正面視、（ｂ）は側面視である。
【図１２】実施形態２におけるセグメントコイルおよび溶接工程を説明する図であり、（ａ）はセグメントコイル３２の概略構成、（ｂ）は溶接時の平面を示す。
【図１３】実施形態３におけるコイル素線の切断までの工程に用いるシステムの構成を示す図である。
【図１４】実施形態３に係る装置によるコイル素線の切断の模式図であり、（ａ）が平面視であり、（ｂ）が側面視である。
【図１５】実施形態３における切断したコイル素線５０を成形したセグメントコイル３２のリード部３８を示す図であり、（ａ）は正面視、（ｂ）は側面視である。
【図１６】実施形態３におけるセグメントコイルおよび溶接工程を説明する図であり、（ａ）はセグメントコイル３２の概略構成、（ｂ）は溶接時の平面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
＜モータの構成＞
図１は、モータ１００の概略構成を示す模式図である。円環状のステータ１０の内側に円柱状のロータ１２が配置される。なお、ステータ１０はモータケースに固定され、ロータ１２の回転軸１４がモータケースに回転可能に軸支される。ステータ１０は、ステータコア２０とステータコイル３０を含み、リード側のコイルエンド部３４がステータコア２０の軸方向一端から突出し、反リード側のコイルエンド部３６が軸方向他端から突出する。ロータ１２は、複数の永久磁石が埋め込まれたロータコア１６を含み、ロータコア１６の中心に回転軸が位置する。このような構成で、ステータコイル３０に、例えば三相交流電流を供給し、回転磁界を発生することで、ロータ１２が回転する。
【００１９】
図２は、ステータ１０の斜視図である。ステータ１０は、ステータコア２０と、ステータコア２０の内周側に巻回されたステータコイル３０とを含む。ステータコア２０は、ロータ１２が配置される中心穴を有する磁性体部品であり、円環状のバックヨークとバックヨークから内周側に突き出す複数のティースとを含む。隣接するティースの間の空間がスロットとなる。ステータコイル３０は、この例では三相の分布巻巻線であり、１つの相巻線が複数のティースに跨って巻回されて形成される。各相巻線の形成には、多数のセグメントコイル３２を用いる。
【００２０】
図３に、１つのセグメントコイル３２を示す。このように、セグメントコイル３２は、その両側先端のリード部３８を除く導体線の周囲に絶縁皮膜４０を被覆し、略Ｕ字形に成形された絶縁皮膜付き導体線である。絶縁皮膜付き導線（コイル素線５０）としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等が用いられる。絶縁皮膜としては、ポリアミドイミドのエナメル皮膜等が用いられる。
【００２１】
セグメントコイル３２の略Ｕ字形のうち、山形に折り曲げて成形された部分から真直ぐに延びる２つのストレート部分は、ステータコア２０において所定のスロット間隔だけ離れた２つのスロットにそれぞれ挿入される部分である。セグメントコイル３２を山形に折り曲げて成形された部分をステータコア２０の反リード側として、２つのストレート部分をスロットに挿入すると、その先端の絶縁皮膜が剥離されたリード部３８を含む先端側がステータコア２０のリード側に突き出る。
【００２２】
この状態で、突き出た部分を、ステータコア２０のリード側の軸方向端面の外側で周方向に折り曲げ成形する。１つのセグメントコイル３２の両端は周方向の反対方向に折り曲げられ、１つのセグメントコイル３２のリード部３８は他のセグメントコイル３２のリード部３８に接合されて、ステータ１０のリード側におけるコイルエンド部３４を形成する。セグメントコイル３２の山形に折り曲げて成形された部分は、ステータ１０の反リード側におけるコイルエンド部３６を形成する。
【００２３】
ステータ１０のリード側におけるコイルエンド部３４では、複数のセグメントコイル３２のリード部３８が、例えば溶接で互いに接続され、各相巻線が形成される。なお、リード側のコイルエンド部３４において形成された各相巻線のそれぞれの両端子は、一方側の端子が互いに接続されて中性点を形成し、他方側の端子はそれぞれステータコア２０の外側に引き出され、ステータ１０の三相動力線となる。
【００２４】
図４には、コイルエンド部３４の一部を模式的に示してあり、（ａ）は、周方向から見た図であり隣接するセグメントコイル３２については上端部のみを示してある、（ｂ）は半径方向から見た図である。このように、図４（ａ）に示すように、セグメントコイル３２のステータコア２０から突出する部分は、径方向外側にも傾けられる。また、リード部３８は、軸方向（図における上方でステータコアから離れる方向）に向いたままとなっており、上を向いた隣接する２つのリード部３８が位置合わせして接合される。
【００２５】
＜ステータコイルの形成工程＞
ここで、図５にステータコイルの形成工程を示してある。まず、ドラム５２からコイル素線５０を巻き出す（Ｓ１１）。巻き出されたコイル素線５０について所定位置の絶縁皮膜を剥離する（Ｓ１２）。そして、絶縁皮膜を剥離した部分でコイル素線５０を切断する（Ｓ１３）。
【００２６】
このように、コイル素線５０の絶縁皮膜を剥離し所定長さに切断した場合には、これを折り曲げ成形して図３に示すセグメントコイル３２を形成する（Ｓ１４）。
【００２７】
得られたセグメントコイル３２をステータコアに挿入する（Ｓ１５）。そして、接合対象となる２つのリード部３８を位置決め冶具を用いて位置決めし（Ｓ１６）、リード部３８同士を溶接する（Ｓ１７）。その後、溶接した部分を含むコイルエンドを樹脂に埋没させて固めることによって絶縁する（Ｓ１８）。
【００２８】
このようにして、ステータコアにステータコイルを巻回したステータが形成される。
【００２９】
＜切断面の構成＞
（実施形態１）
図６には、実施形態１に係る導線端部形成装置におけるコイル素線５０の切断までの工程に用いるシステムの構成を示してある。長尺のコイル素線５０は、例えばドラム５２などに巻回された状態で提供される。コイル素線５０は、ドラム５２から巻き出され、加工部５４に供給される。加工部５４の入り口には、複数のローラ５６が配置されており、コイル素線５０の軌道を規制する。なお、これらローラ５６にコイル素線５０の送り機能を持たせてもよい。ローラ５６からのコイル素線５０は、矯正部５８において平角線の形状が矯正される。次に、皮膜剥離部６０により、所定長さの絶縁皮膜が一定間隔で剥離される。すなわち、セグメントコイル３２のリード部３８の２倍の長さの絶縁皮膜を剥離して剥離領域を形成する。
【００３０】
皮膜剥離が終了した場合には、切断冶具８０によって、コイル素線５０を切断する。この切断は、皮膜が剥離された領域の中央部において行われる。剥離された領域の半分が１つのセグメントコイル３２の一端のリード部３８となる。切断冶具は、切断形状に応じた切断冶具（カッター）を用いるとよい。なお、切断形状については後述する。
【００３１】
このようにして、両端の皮膜が剥離された一定長さに切断されたコイル線６２が得られ、これを折り曲げ成形することでセグメントコイル３２が得られる。
【００３２】
図７には、実施形態１に係る装置によるコイル素線５０の切断を示す模式図が示してあり、（ａ）が平面視であり、（ｂ）が側面視である。
【００３３】
この例では、コイル素線５０は、平角線であり、幅広の面が上下に位置し、幅が狭い面が左右に位置している。コイル素線５０は、絶縁皮膜４０が一定長さ剥離されて、剥離領域５０ａがされ、この剥離領域５０ａが切断冶具８０で切断される。ここでは、上方から切断冶具８０を押し下げることで、所定の切断形状に切断する。なお、他の切断方法を採用してもよい。
【００３４】
切断冶具８０は、平面視において、折れ曲がった形状を有する。すなわち、この切断冶具８０は、第１直線部、傾斜部、第２直線部を有し、中間部が疑似クランク形状を有する。従って、コイル素線５０の切断面も対応した形状となる。
【００３５】
すなわち、平面視においてコイル素線５０の軸方向に直交する第１切断面７０ａと、第１切断面とは軸方向位置がずれて軸方向に直交する第２切断面７０ｃと、第１切断面と第２切断面を接続する平面で軸方向に対し傾斜する中間切断面７０ｂと、が形成される。
【００３６】
図８には、上述のようにして切断したコイル素線５０を成形したセグメントコイル３２のリード部３８を示してある。（ａ）は正面視、（ｂ）は側面視である。このように、リード部３８の一端側が最も先に伸びており、その先端面が第１切断面７０ａ、傾斜面が中間切断面７０ｂ、最も根元側が第２切断面７０ｃとなっている。
【００３７】
図９（ａ）には、セグメントコイル３２の概略構成が示されており、上述のように切断されたコイル素線５０を幅広面が見えたまま折り曲げ成形した場合、リード部３８は図８（ａ）に示された状態を維持する。従って、両端のリード部３８は、同じ方向の端部の背が高い形状になる。この例では、左側に第１切断面７０ａが位置する。なお、同一平面内で反対方向に折り曲げた場合には、第１切断面７０ａの位置が反対側になる。
【００３８】
図９（ｂ）には、溶接する際の平面概略図が示してある。図９（ａ）に示したセグメントコイル３２をステータコア２０の周方向に折り曲げたもののリード部３８と、他のスロットに挿入されたセグメントコイル３２を周方向に折り曲げたもののリード部３８が径方向で隣接し、これらが位置合わせされて溶接される。
【００３９】
ここで、位置合わせ冶具８２は、径方向の位置合わせ冶具８２ａと、周方向の位置合わせ冶具８２ｂを備え、位置合わせ冶具８２ａ、８２ｂで径方向および周方向に抑え付けて位置合わせし、その状態で溶接する。なお、高さ方向の位置は、曲げ工程の冶具により位置合わせするとよい。
【００４０】
この実施形態によれば、リード部３８の形状が同一であるが、四角形状に比べ、リード部の長さを変更せずにその面積が小さくできる。従って、効果的な溶接を行うことができる。また、高さ方向の頂面となる平面が２つ（特に、第１切断面７０ａ）あるため、高さ方向の位置決めも容易に行うことができる。また、コイル素線５０を切断した時の形状をそのまま使用できるので、工程が簡単で無駄となる部分もない。
【００４１】
（実施形態２）
実施形態２におけるコイル素線５０の切断までの工程に用いるシステムの構成は、実施形態１と同様であり、図６に示すとおりである。ここでは、切断冶具の形状が異なり、コイル素線５０を実施形態１とは異なる切断面で切断する。
【００４２】
図１０〜図１２には、実施形態２の構成を示してある。図１０は、コイル素線５０の切断の模式図が示してあり、（ａ）が平面視であり、（ｂ）が側面視である。図１１には、切断したコイル素線を成形したセグメントコイルのリード部３８を示してあり、（ａ）は径方向から見た図（正面視）、（ｂ）は周方向から見た図（側面視）である。図１２（ａ）にはセグメントコイル３２の概略構成を示す図、図１２（ｂ）溶接時の平面図である。
【００４３】
この実施形態２では、切断冶具８０は、平面視において、折れ曲がった形状を有する。すなわち、この切断冶具８０は、第１直線部、直交部、第２直線部を有し、クランク形状を有する。従って、コイル素線５０の切断面も対応した形状となる。
【００４４】
すなわち、平面視においてコイル素線５０の軸方向に直交する第１切断面７０ａと、第１切断面とは軸方向位置がずれて軸方向に直交する第２切断面７０ｃと、第１切断面と第２切断面を接続する平面で軸方向に直交する中間切断面７０ｂと、が形成される。
【００４５】
このような構成であっても、実施形態１と同様の作用効果が得られる。
【００４６】
（実施形態３）
図１３には、実施形態３におけるコイル素線５０の切断までの工程に用いるシステムの構成を示してある。このように、本実施形態では、ドラム５２を水平方向に寝かせ回転軸が鉛直方向に向けている。そこで、ここから巻き出される平角線は、幅広の面が鉛直方向を向き、幅の狭い面が水平方向を向いている。
【００４７】
図１４〜図１６には、実施形態３の構成を示してある。図１４は、コイル素線５０の切断の模式図が示してあり、（ａ）が平面視であり、（ｂ）が側面視である。図１５には、切断したコイル素線を成形したセグメントコイルのリード部３８を示してあり、（ａ）は径方向から見た図（正面視）、（ｂ）は周方向から見た図（側面視）である。図１６（ａ）はセグメントコイル３２の概略構成を示す図、図１６（ｂ）は溶接時の平面図である。
【００４８】
上述したように、この実施形態３では、平角線であるコイル素線５０は幅広の面が鉛直方向を向き、幅の狭い面が水平方向を向いている。このため、切断冶具８０は、実施形態１と同様の疑似クランク状の折れ曲がった形状を有するが、幅の狭い面に合わせて各切断面の長さが短くなっている。
【００４９】
この構成によって、平面視においてコイル素線５０の軸方向に直交する第１切断面７０ａと、第１切断面とは軸方向がずれて軸方向に対し直交する第２切断面７０ｃと、第１切断面と第２切断面を接続する平面で軸方向に対し傾斜する中間切断面７０ｂと、が形成される。
【００５０】
そして、幅広の面が見えている状態でＵ字状に折り曲げるため、図１５（ａ）に示すように、リード部３８は、半径方向から見て幅広となっており、周方向から見たときに疑似クランク状になっている。
【００５１】
溶接する場合には、第１切断面の背面側同士を向かい合わせて押し付けた後、溶接する。これによって、背面全体を溶接面として利用でき、かつ厚みが減少されているので、効果的な溶接が行える。
【００５２】
実施形態３においても、実施形態１，２と同様に効果的な溶接が行える。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ステータ、１２  ロータ、１４  回転軸、１６  ロータコア、２０  ステータコア、３０  ステータコイル、３２  セグメントコイル、３４，３６  コイルエンド部、３８  リード部、４０  絶縁皮膜、５０  コイル素線、５０ａ  剥離領域、５２  ドラム、５４  加工部、５６  ローラ、５８  矯正部、６０  皮膜剥離部、７０ａ  第１切断面、７０ｂ  中間切断面、７０ｃ  第２切断面、８０  切断冶具、８２  位置合わせ冶具、１００  モータ。
【図１】
2020054156.tif 000003
【図２】
2020054156.tif 000004
【図３】
2020054156.tif 000005
【図４】
2020054156.tif 000006
【図５】
2020054156.tif 000007
【図６】
2020054156.tif 000008
【図７】
2020054156.tif 000009
【図８】
2020054156.tif 000010
【図９】
2020054156.tif 000011
【図１０】
2020054156.tif 000012
【図１１】
2020054156.tif 000013
【図１２】
2020054156.tif 000014
【図１３】
2020054156.tif 000015
【図１４】
2020054156.tif 000016
【図１５】
2020054156.tif 000017
【図１６】
2020054156.tif 000018