(57)【要約】【課題】組付済コイルのバスバー部と干渉することなく、コイルをティースに組み付け可能とする。【解決手段】コイル装着装置は、コイルを支持する支持部材を有する組付ハンドと、組付ハンドを移動させる移動装置と、を備え、組付ハンドをステータコアの径方向における内周側から外周側へ移動させてコイルを複数のティースに組み付ける。組付ハンドは、ステータコアのティースに向かい合う状態でステータコアの径方向に対して傾斜する傾斜面を有するガイド部材を有する。ガイド部材は、組付対象のティースの隣のティースに既に組み付けられた組付済コイルがある状態で組付ハンドをステータコアの径方向における内周側から外周側へ移動させて組付対象のティースにコイルを組み付けるときに、組付済コイルのバスバー部を傾斜面によって径方向に直交する方向に押し退ける。【選択図】図８
2020072563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角線が矩形状かつ複数段に巻回されてなり一端からはリード線部が延出され他端からはバスバー部が延出されたコイルを、電動機のステータコアの内周側に形成された複数のティースに組み付けるコイル装着装置であって、
前記コイルを支持する支持部材を有する組付ハンドと、
前記組付ハンドを移動させる移動装置と、
を備え、
前記組付ハンドは、更に、前記ステータコアの前記ティースに向かい合う状態で当該ステータコアの径方向に対して傾斜する傾斜面を有するガイド部材を備え、
前記ガイド部材は、組付対象のティースの隣のティースに既に組み付けられた組付済コイルがある状態で前記組付ハンドを前記ステータコアの径方向における内周側から外周側へ移動させて前記組付対象のティースにコイルを組み付けるときに、前記組付済コイルの前記バスバー部を前記傾斜面によって前記径方向に直交する方向に押し退ける、
コイル装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のコイル装着装置としては、コイルの複数の巻回部のうちステータコアの径方向の最も内周側に位置する最内周巻回部と最も外周側に位置する最外周巻回部とを周方向に拘束し、最内周巻回部と最外周巻回部とを周方向において互いに逆となる方向に相対的に移動させるコイル変形機構を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このコイル装着装置では、コイル変形機構によってコイルを菱形状に変形させてティースに組み付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３３１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既にコイルが組み付けられた２つのティースの間に位置するティース（最後のティース）にコイルを組み付ける際には、組付済コイルを避けて組み付ける必要がある。集中巻きコイルは、１本の平角線を複数段に曲げながら巻回して形成され、コイルの一端からは、リード線部が延出され、その他端からは、バスバー部が延出される。隣り合うティースの隙間（スロット）は、コイルの占積率を上げるために非常に狭くなっているため、製造のバラツキや組付位置のバラツキ等により、最後のティースの隣のティースに既に組み付けられた組付済コイルのバスバー部が最後のティース側に傾いていると、コイルの組付経路がふさがってしまう。この場合、最後のティースにコイルを組み付けようとすると、組付済コイルと干渉し、コイルを円滑に組み付けることができない。
【０００５】
本発明のコイル装着装置は、組付済コイルのバスバー部と干渉することなく、コイルをティースに組み付けることが可能なコイル装着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】
本発明のコイル装着装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のコイル装着装置は、
平角線が矩形状かつ複数段に巻回されてなり一端からはリード線部が延出され他端からはバスバー部が延出されたコイルを、電動機のステータコアの内周側に形成された複数のティースに組み付けるコイル装着装置であって、
前記コイルを支持する支持部材を有する組付ハンドと、
前記組付ハンドを移動させる移動装置と、
を備え、
前記組付ハンドは、更に、前記ステータコアの前記ティースに向かい合う状態で当該ステータコアの径方向に対して傾斜する傾斜面を有するガイド部材を備え、
前記ガイド部材は、組付対象のティースの隣のティースに既に組み付けられた組付済コイルがある状態で前記組付ハンドを前記ステータコアの径方向における内周側から外周側へ移動させて前記組付対象のティースにコイルを組み付けるときに、前記組付済コイルの前記バスバー部を前記傾斜面によって前記径方向に直交する方向に押し退ける、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のコイル装着装置は、コイルを支持する支持部材を有する組付ハンドと、組付ハンドを移動させる移動装置と、を備え、組付ハンドをステータコアの径方向における内周側から外周側へ移動させてコイルを複数のティースに組み付けるものである。組付ハンドは、ステータコアのティースに向かい合う状態でステータコアの径方向に対して傾斜する傾斜面を有するガイド部材を有する。そして、ガイド部材は、組付対象のティースの隣のティースに既に組み付けられた組付済コイルがある状態で組付ハンドをステータコアの径方向における内周側から外周側へ移動させて組付対象のティースにコイルを組み付けるときに、組付済コイルのバスバー部を傾斜面によって径方向に直交する方向に押し退ける。これにより、組付済コイルのバスバー部が組付対象のティース側に傾いており、コイルの組付経路がふさがっていても、組付済コイルのバスバー部と干渉することなく、コイルをティースに円滑に組み付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ステータの斜視図である。
【図２】コイルの斜視図である。
【図３】本発明の一実施例としてのコイル装着装置の概略構成図である。
【図４】コイル装着装置の組付ハンドの概略構成図である。
【図５】コイル保持機構の概略構成図である。
【図６】コイル変形機構の概略構成図である。
【図７】最後のティースにコイルが組み付けられる前のステータコアの斜視図およびそのＡ−Ａ断面図である。
【図８】組付ハンドにより最後のティースにコイルが組み付けられる様子を示す説明図である。
【図９】最後のティースにコイルを組み付ける際に組付済のコイルのバスバー部をガイド部材で押し退ける様子を示す説明図である。
【図１０】最後のティースに組み付けられるコイルと組付済のコイルとの干渉状態を説明する説明図である。
【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。
【００１１】
図１は、ステータ１０の斜視図であり、図２は、コイルＣ１〜Ｃ３の斜視図であり、図３は、本発明の一実施例としてのコイル装着装置２０の概略構成図であり、図４は、コイル装着装置の組付ハンド３０の概略構成図である。
【００１２】
コイルＣは、１本の平角線Ｗを２列かつ複数段（例えば６段）にエッジワイズ方向に曲げながら巻回して形成された集中巻式の矩形コイル（カセットコイル）である。本実施例では、コイルＣは、長辺部を正面視した際に矩形状を呈し、短辺部を正面視した際に等脚台形状を呈するように巻回されている。すなわち、コイルＣの短辺長は、ステータコア１２の径方向における内周側から外周側に向かうにつれて長くなっている。コイルＣは、図１に示すように、例えば電気自動車やハイブリッド車両等に搭載される三相交流電動機を構成するステータ１０のステータコア１２の内径側に形成された複数のティース１２ｔに組み付けられる。コイルＣの一端からは、短尺のリード線部（端子部）Ｌが延出されており、その他端からは、長尺のバスバー部（渡り線）Ｂが延出されている。コイルＣのバスバー部Ｂは、対応する他のコイルＣのリード線部Ｌに電気的に接続（溶接）される。また、複数のティース１２ｔに組み付けられる複数のコイルＣのうち図２に示す３つのコイルＣ１〜Ｃ３のバスバー部Ｂ１〜Ｂ３は、互いに接続（溶接）され、中性点Ｎｐを形成する。それによりＵ相、Ｖ相およびＷ相のステータコイル１４が構成される。各相のステータコイル１４の中性点Ｎｐとは反対側の端部には、各相の端子１６ｕ，１６ｖ，１６ｗが接続（溶接）される。
【００１３】
コイル装着装置２０は、コイルＣ（コイルＣ１〜Ｃ３を含む）をステータコア１２の径方向における内周側から外周側へ移動させて複数のティース１２ｔに組み付けるものである。本実施例では、図２（ａ）に示すコイルＣ１が最後に組み付けられるコイルとなる。このコイル装着装置２０は、図３に示すように、組付ハンド３０と、組付ハンド３０を移動させる移動機構５０と、装置全体を制御する制御装置１００と、を備える。組付ハンド３０は、移動機構５０により図示しないコイルＣの保管箇所とステータコア１２が設置される組付箇所との間で移動させられ、コイルＣを保持して当該組付箇所に設置されたステータコア１２のティース１２ｔに組み付け可能なものである。移動機構５０は、それぞれ複数のボールねじおよびスライダや、ボールねじを回転させる複数のモータ等を有し、図１におけるｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に沿って組付ハンド３０を移動させることができる。また、移動機構５０は、組付ハンド３０をｚ軸周りに回転させる図示しない回転駆動機構も有する。
【００１４】
組付ハンド３０は、図４に示すように、互いに協働してコイルＣを保持する第１コイル支持部材３１，第２コイル支持部材３２および第３コイル支持部材３３と、これらの第１〜第３コイル支持部材３１〜３３を支持するベース部材３５と、第３コイル支持部材３３をベース部材３５に対して移動させてコイルＣを変形させるコイル変形機構３８と、ガイド部材４０と、を有する。
【００１５】
第１コイル支持部材３１は、ベース部材３５に対してｚ軸方向に沿って移動自在に支持されており、その先端部には、図５に示すように、支持部３１ａが形成されている。支持部３１ａは、コイルＣのステータコア１２の径方向における最外周側に位置することになる一方（図５における上側）の短辺部の両端にあるコーナー部を形成する平角線Ｗの２つの外側面Ａｃｏ１やその一方の短辺部を形成する平角線Ｗの外側面Ｂｏ１に当接するように形成されている。
【００１６】
第２コイル支持部材３２は、ベース部材３５によりｚ軸方向に沿って移動自在に支持されており、その先端部には、図５に示すように、支持部３２ａが形成されている。支持部３２ａは、コイルＣのステータコア１２の径方向における最外周側に位置することになる他方（図５における下側）の短辺部の両端にあるコーナー部を形成する平角線Ｗの２つの外側面Ａｃｏ２の一方（図５にける左側のコーナー部の外側面）やその他方の短辺部を形成する平角線Ｗの外側面Ｂｏ２に当接するように形成されている。
【００１７】
第１および第２コイル支持部材３１，３２は、図４に示すように、連動機構３６を介して互いに連結されている。連動機構３６は、第２コイル支持部材３２に向けて延在するように第１コイル支持部材３１に固定された第１ラックＲ１と、第１コイル支持部材３１に向けて延在するように第２コイル支持部材３２に固定された第２ラックＲ２と、ベース部材３５により回転自在に支持されると共に第１および第２ラックＲ１，Ｒ２の双方に噛合する平歯車Ｇ０とを有する。更に、第１コイル支持部材３１には、制御装置１００により制御されるエアシリンダ３７が連結されている。エアシリンダ３７は、ベース部材３５に対して固定されており、第１コイル支持部材３１をｚ軸方向に進退移動させる。
【００１８】
エアシリンダ３７により第１コイル支持部材３１が第２コイル支持部材３２側（図４中下方）に移動させられると、第１ラックＲ１が図中下方に移動し、それに伴って平歯車Ｇ０が一方向に回転すると共に、第２ラックＲ２が図中上方に移動する。これにより、第１および第２コイル支持部材３１，３２は、エアシリンダ３７および連動機構３６によりｚ軸方向に沿って互いに接近するように移動させられる。また、エアシリンダ３７により第１コイル支持部材３１が第２コイル支持部材３２とは反対側（図４中上方）に移動させられると、第１ラックＲ１が図中上方に移動し、それに伴って平歯車Ｇ０が他方向に回転すると共に、第２ラックＲ２が図中下方に移動する。これにより、第１および第２コイル支持部材３１，３２は、エアシリンダ３７および連動機構３６によりｚ軸方向に沿って互いに離間するように移動させられる。すなわち、第１および第２コイル支持部材３１，３２は、エアシリンダ３７および連動機構３６（接近離間機構）によりｚ軸方向に沿って互いに接近離間させられる。
【００１９】
第３コイル支持部材３３は、ＬＭガイド等を介してベース部材３５に対してｚ軸と直交するｘｙ平面に沿って移動自在に支持されている。第３コイル支持部材３３は、図６に示すように、コイルＣのステータコア１２の径方向における最内周側に位置する平角線Ｗの端面を受けるコイル受け部３３ａを有する。
【００２０】
コイル受け部３３ａには、中子３３ｂが配置されている。中子３３ｂは、図５および図６に示すように、コイルＣのステータコア１２の上記径方向における最内周側の長辺部を形成する平角線の内側面Ａｉ１に当接するようにコイル受け部３３ａの表面に設置されている。
【００２１】
コイル変形機構３８は、図６に示すように、ｘｙ平面に沿って延在するように第３コイル支持部材３３に固定されたラックＲ３や、ラックＲ３に噛合する平歯車Ｇ３、ベース部材３５に固定されると共に制御装置１００により制御されて平歯車Ｇ３を回転駆動するモータＭ等を有する。コイル変形機構３８のモータＭにより平歯車Ｇ３を回転駆動することで、第３コイル支持部材３３をラックＲ３と共にベース部材３５に対してｘｙ平面に沿って往復移動させることができる。ここで、組付ハンド３０の第１および第２コイル支持部材３１，３２は、ベース部材３５に対してｚ軸方向以外の方向には移動不能である。従って、コイル変形機構３８を作動させることにより、図６に示すように、第１および第２コイル支持部材３１，３２と第３コイル支持部材３３とをステータコア１２の短辺部の延在方向に相対移動させることが可能となる。これにより、コイルＣを斜めに変形させることができる。したがって、既にコイルＣが組み付けられている２つのティース１２ｔの間に位置するティース（最後のティース）１２ｔに対してコイルＣを組み付けることができる。
【００２２】
図７に示すように、最後のティース１２ｔの隣（図７（ｂ）中右隣）に位置するティース１２ｔには、図３（ｂ）に示すコイルＣ２が既に組み付けられており、その更に隣に位置するティース１２ｔには、図３（ｃ）に示すコイルＣ３が既に組み付けられている。そして、最後のティース１２ｔに図３（ａ）に示すコイルＣ１を組み付けることで、ステータコア１２の周方向に並ぶ３つのコイルＣ１〜Ｃ３のバスバー部Ｂ１〜Ｂ３が互いに近接した状態となる。バスバー部Ｂ１〜Ｂ３が互いに接続（溶接）されることで、ステータコイル１４の中性点Ｎｐが形成される。ここで、製造のバラツキや組付位置のバラツキ等により、組付済のコイルＣ２のバスバー部Ｂ２が最後のティース１２ｔ側に傾いていると、最後のティース１２ｔと組付済のコイルＣ２の長辺部との間の隙間Ｘ（図７（ｂ）参照）が狭くなり、コイルＣ１の組付経路をふさいでしまう。
【００２３】
本実施例のコイル装着装置２０では、図８および図９に示すように、最後のティース１２ｔにコイルＣ１を組み付けるときに、ガイド部材４０で組付済のコイルＣ２のバスバー部Ｂ２をステータコア１２の径方向に直交する方向（図８中左方向，図９中右方向）に押し退けて、コイルＣ１の組付経路を確保するものとした。ガイド部材４０は、図４および図８に示すように、第１コイル支持部材３１に取り付けられ、組付ハンド３０がステータコア１２のティース１２ｔに向かい合う状態で、ステータコア１２の径方向に対して傾斜する傾斜面４０ａを有する。３つのコイルＣ１〜Ｃ３のバスバー部Ｂ１〜Ｂ３は、コイルＣ１のリード線部Ｌに比して、コイルＣ１の長辺部の延在方向に長くなっており（図７（ｂ）参照）、ガイド部材４０は、上記リード線部ＬよりもコイルＣ１の長辺部の延在方向に離れた位置でコイルＣ２のバスバー部Ｂ２と当接するように第１コイル支持部材３１に取り付けられている。これにより、ガイド部材４０は、第１コイル支持部材３１がコイルＣ１を支持している状態で当該コイルＣ１のリード線部Ｌと干渉しないようになっている。
【００２４】
次に、こうして構成されたコイル装着装置２０の動作について説明する。組付ハンド３０によりコイルＣをステータコア１２の複数のティース１２ｔに組み付ける際、コイル装着装置２０の制御装置１００は、保管箇所のコイルＣのステータコア１２の径方向における最内周側の端面に、第３コイル支持部材３３のコイル受け部３３ａの表面が当接するように移動機構５０を制御する。続いて、制御装置１００は、第１および第２コイル支持部材３１，３２がｚ軸方向に沿って互いに接近するようにエアシリンダ３７を制御する。これにより、コイルＣは、第１〜第３コイル支持部材３１〜３３により保持される。そして、制御装置１００は、組付ハンド３０が対象となるティース１２ｔに接近するように移動機構５０を制御すると共に、第１および第２コイル支持部材３１，３２に対して第３コイル支持部材３３をコイルＣの短辺部の延在方向に相対移動させるようにコイル変形機構３８のモータＭを制御する。コイル変形機構３８により第１および第２コイル支持部材３１，３２に対して第３コイル支持部材３３が移動させられると、図６に示すように、コイルＣが斜めに変形し、最後のティース１２ｔに対してコイルＣ１を組み付けることができる。
【００２５】
ここで、最後のティース１２ｔにコイルＣ１を組み付ける際には、製造のバラツキや組付位置のバラツキ等により、組付済のコイルＣ２のバスバー部Ｂ２が最後のティース１２ｔ側に傾き、コイルＣ１の組付経路をふさぐ場合がある。この場合、ガイド部材４０を備えない比較例の組付ハンドでは、図１０（ａ）に示すように、組み付けようとするコイルＣ１が組付済のコイルＣ２と干渉し、コイルＣ１を組み付けることができない。これに対して、ガイド部材４０を備える実施例の組付ハンド３０では、図１０（ｂ）に示すように、ガイド部材４０の傾斜面４０ａで組付済のコイルＣ２のバスバー部Ｂ２をステータコア１２の径方向と直交する方向（図中右方向）に押し退けるようにしながら、コイルＣ１を組み付ける。これにより、最後のティース１２ｔと組付済のコイルＣ２との間の隙間を拡げてコイルＣ１の組付経路を確保することができ、最後のティース１２ｔに対してコイルＣ１を円滑に組み付けることができる。
【００２６】
以上説明した本実施例のコイル装着装置２０では、組付ハンド３０は、コイルＣを支持する第１〜第３コイル支持部材３１〜３３を備える。組付ハンド３０は、更に、ステータコア１２のティース１２ｔに向かい合う状態で、ステータコア１２の径方向に対して傾斜する傾斜面４０ａを有するガイド部材４０を備える。コイル装着装置２０は、組付ハンド３０をステータコア１２の径方向における内周側から外周側へ移動させてコイルＣ１を最後のティース１２ｔに組み付けるときに、最後のティース１２ｔと隣接するティース１２ｔに既に組み付けられた組付済のコイルＣ２のバスバー部Ｂ２を傾斜面４０ａでステータコア１２の径方向と直交する方向に押し退けながら、コイルＣ１を組み付ける。これにより、組付済コイルＣ２のバスバー部Ｂ２が最後のティース１２ｔ側に傾いており、組付経路がふさがっていても、組付済コイルＣ２のバスバー部Ｂ２と干渉することなく、コイルＣ１をティース１２ｔに組み付けることが可能なコイル装着装置２０とすることができる。
【００２７】
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、第１コイル支持部材３１，第２コイル支持部材３２および第３コイル支持部材３３が「支持部材」に相当し、組付ハンド３０が「組付ハンド」に相当し、移動機構５０が「移動装置」に相当し、制御装置１００が「制御手段」に相当し、ガイド部材４０が「ガイド部材」に相当する。
【００２８】
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。
【００２９】
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】
【００３０】
本発明は、ステータの製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ステータ、１２  ステータコア、１２ｔ  ティース、１４  ステータコイル、１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ  端子、２０  コイル装着装置、３０  組付ハンド、３１  第１コイル支持部材、３１ａ，３２ａ  支持部、３２  第２コイル支持部材、３３  第３コイル支持部材、３３ａ  コイル受け部、３３ｂ  中子、３５  ベース部材、３６  連動機構、３７  エアシリンダ、３８  コイル変形機構、４０  ガイド部材、４０ａ  傾斜面、５０  移動機構、１００  制御装置、Ａｃｏ１，Ａｃｏ２  外側面、Ａｉ１  内側面、Ｂｏ１，Ｂｏ２  外側面、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３コイル、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３  バスバー部、Ｌ  リード線部、Ｇ０，Ｇ３  平歯車、Ｒ１  第１ラック、Ｒ２  第２ラック、Ｒ３  ラック、Ｗ  平角線。
【図１】
2020072563.tif 000003
【図２】
2020072563.tif 000004
【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】
2020072563.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020072563.tif 000011
【図１０】
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