(57)【要約】【課題】ステータコアの軸方向の長さが異なる脚部を周方向へより確実に倒す。【解決手段】周方向の位置を維持した状態で軸方向であって脚部の先端部へ近づく方向へ治具が移動して脚部の先端部を当接させた状態で治具が軸方向の位置を維持しながら周方向へ移動するように移動装置を制御し、その後、周方向へ移動すると共に軸方向であって脚部の先端部に近づく方向へ治具が移動するように、移動装置を制御することにより、ステータコアの軸方向の長さが異なる脚部を周方向へより確実に倒すことができる。【選択図】図７
2020096473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを有するステータコアと、互いに異なる前記スロットに差し込まれる一対の脚部を有し対応する前記脚部の先端部同士の電気的接合により複数のステータコイルを形成する複数のセグメントコイルと、を備えるステータを製造するステータの製造装置であって、
複数の前記スロットの各々から複数の前記脚部が突出するように前記ステータコアに組み付けた前記セグメントコイルの前記脚部の前記先端部に当接して、複数の前記脚部を前記周方向に倒す治具と、
前記治具を前記周方向および前記ステータコアの軸方向に移動させる移動装置と、
前記移動装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記周方向の位置を維持した状態で前記軸方向であって前記脚部の前記先端部へ近づく方向へ前記治具が移動して前記脚部の前記先端部を当接させた状態で前記治具が前記軸方向の位置を維持しながら前記周方向へ移動するように前記移動装置を制御し、その後、前記周方向へ移動すると共に前記軸方向であって前記脚部の前記先端部に近づく方向へ前記治具が移動するように、前記移動装置を制御する、
ステータの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータの製造装置に関し、詳しくは、ステータコアと、複数のセグメントコイルと、を備えるステータの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のステータの製造装置としては、ステータコアと、複数のセグメントコイル（導体セグメント）と、を備えるステータを製造するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置で製造するステータコアは、それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを備える。複数のセグメントコイルは、互いに異なる前記スロットに差し込まれる一対の脚部を有し対応する脚部の先端部同士の電気的接合により複数のステータコイルを形成している。この装置では、治具を備える。治具は、複数のスロットの各々から複数の脚部が突出するようにステータコアに組み付けたセグメントコイルのスロットから突出した複数の脚部の先端部に当接して、複数の脚部を周方向に折り曲げる。治具は、第１，第２治具を備える。第１，第２治具は、ステータコアの周方向および軸方向へ移動可能に構成されている。第１，第２治具は、予め定められた移動軌跡を描きながら周方向や軸方向へ移動しながら脚部の先端部を順次周方向へ倒している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１５２９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のステータの製造装置では、複数の脚部間でステータコアの軸方向での長さの差が大きいときには、治具を当接させることができない脚部が発生する。治具を当接させることができないと、当該脚部を周方向に倒すことができなくなってしまう。
【０００５】
本発明のステータの製造装置は、ステータコアの軸方向の長さが異なる脚部を周方向へより確実に倒すことを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のステータの製造装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のステータの製造装置は、
それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを有するステータコアと、互いに異なる前記スロットに差し込まれる一対の脚部を有し対応する前記脚部の先端部同士の電気的接合により複数のステータコイルを形成する複数のセグメントコイルと、を備えるステータを製造するステータの製造装置であって、
複数の前記スロットの各々から複数の前記脚部が突出するように前記ステータコアに組み付けた前記セグメントコイルの前記脚部の前記先端部に当接して、複数の前記脚部を前記周方向に倒す治具と、
前記治具を前記周方向および前記ステータコアの軸方向に移動させる移動装置と、
前記移動装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記周方向の位置を維持した状態で前記軸方向であって前記脚部の前記先端部へ近づく方向へ前記治具が移動して前記脚部の先端部を当接させた状態で前記治具が前記軸方向の位置を維持しながら前記周方向へ移動するように前記移動装置を制御し、その後、前記周方向へ移動すると共に前記軸方向であって前記脚部の前記先端部に近づく方向へ前記治具が移動するように、前記移動装置を制御する、
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明のステータの製造装置では、周方向の位置を維持した状態で軸方向であって脚部の先端部へ近づく方向へ治具が移動して脚部の先端部を当接させた状態で治具が軸方向の位置を維持しながら周方向へ移動するように移動装置を制御する。これにより、軸方向の長さが異なる脚部の先端部へ治具を確実に当接させて脚部を周方向へ傾けることができる。その後、周方向へ移動すると共に軸方向であって脚部の先端部に近づく方向へ治具が移動するように移動装置を制御する。これにより、治具を脚部の先端部に当接させた状態を維持しながら脚部を周方向へ更に傾けて倒すことができる。この結果、軸方向の長さが異なる脚部を周方向へより確実に倒すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例としてのステータの製造装置により製造されるモータ用のステータ１の概略を示す平面図である。
【図２】セグメントコイル４の構成の概略を示す概略図である。
【図３】倒し加工が施されたセグメントコイル４の様子を説明するための説明図である。
【図４】倒し加工装置５０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】倒し加工装置５０がセグメントコイル４のうち軸短セグメントコイル４ｓとは異なるセグメントコイル４ｌの脚部４０ｌに倒し加工を施している様子の一例を示す説明図である。
【図６】倒し加工装置５０が軸短セグメントコイル４ｓの脚部４０ｓに倒し加工を施している様子の一例を示す説明図である。
【図７】成形爪５２ａの先端の移動軌跡Ｔｍの一例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、本発明の一実施例としてのステータの製造装置により製造されるモータ用のステータ１の概略を示す平面図である。ステータ１は、図示しないロータと共に、例えば電気自動車やハイブリッド車両の走行駆動源あるいは発電機として用いられる３相交流電動機を構成するものである。ステータ１は、ステータコア２と、複数のステータコイル３とを備える。
【００１２】
ステータコア２は、例えばプレス加工により円環状に形成された電磁鋼板を複数積層することにより構成され、全体として円環状を呈する。ステータコア２は、環状の外周部から周方向に間隔をおいて径方向内側に突出する図示しない複数のティース部と、それぞれ互いに隣合うティース部の間に形成された複数のスロットとを備える。なお、ステータコア２は、例えば強磁性粉体を加圧成形すると共に焼結させることより一体に形成されてもよい。
【００１３】
複数のステータコイル３は、Ｕ相コイル３ｕ、Ｖ相コイル３ｖおよびＷ相コイル３ｗを備える。各ステータコイル３は、ステータコア２の複数のスロットに差し込まれる複数のセグメントコイル４を電気的に接合することにより形成される。図２は、セグメントコイル４の構成の概略を示す概略図である。セグメントコイル４は、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が表面に成膜された平角線（導電体）を略Ｕ字状に曲げ加工することにより形成され、それぞれ絶縁被膜が除去された先端部Ｔを有する一対の脚部４０を備える。
【００１４】
各セグメントコイル４の一対の脚部４０は、それぞれステータコア２の互いに異なるスロットに挿通され、各脚部４０のステータコア２の一端面（図１における上端面）から突出した部分には、後述する倒し加工装置５０を用いた倒し加工が施される。図３は、倒し加工が施されたセグメントコイル４の様子を説明するための説明図である。倒し加工後の各セグメントコイル４の先端部Ｔは、基本的には、対応する他のセグメントコイル４の先端部Ｔにレーザー溶接により電気的に接合される。こうしたセグメントコイル４のうち同相のセグメントコイル４と直列で接続される線には倒し成形角度が小さい線（渡し線）が存在する。渡し線は、倒し成形角度が小さいため、他のセグメントコイル４よりステータコア２の軸方向の長さが短くなっている。以下、こうした軸方向の長さが短くなっているコイルを「軸短セグメントコイル４ｓ」と称する。
【００１５】
次に、セグメントコイル４の脚部４０の倒し加工について説明する。最初に、倒し加工に用いられる本実施例のステータの製造装置として倒し加工装置５０の構成について説明する。図４は、倒し加工装置５０の構成の概略を示す構成図である。倒し加工装置５０は、図示するように、治具５２と、移動装置５４と、制御装置５６と、を備える。
【００１６】
治具５２は、セグメントコイル４の脚部４０を折り曲げるための成形爪５２ａを備えている。成形爪５２ａは、治具５２の図４における下面から下方向へ突出する突起として形成されている。成形爪５２ａは、１つのセグメントコイル４の先端部Ｔに当接してセグメントコイル４をステータコア２の周方向に押圧する曲面として形成された倒し面Ｐｂと、セグメントコイル４の先端部Ｔの位置を規定する位置規定面Ｐｐと、を備える。成形爪５２ａの最大厚は、例えば１−２ｍｍ程度である。
【００１７】
移動装置５４は、治具５２を保持すると共に、保持した治具５２をステータコア２の軸方向に昇降させる昇降機構と、保持した治具５２をステータコア２の周方向および径方向へ移動させる移動機構と、を備える（昇降機構と移動機構とは何れも図示せず）。昇降機構と移動機構とは、図示しないモータを備える。昇降機構と移動機構とは、モータを作動させることで、治具５２をステータコア２に組み付けられた複数のセグメントコイル４の脚部４０に接近離間させたり、治具５２をステータコア２の周方向および径方向へ移動させる。
【００１８】
制御装置５６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するコンピュータや、移動装置５４のモータの駆動回路などを備える。
【００１９】
次に、こうして構成された倒し加工装置５０を用いたセグメントコイル４の脚部４０の倒し加工について説明する。倒し加工装置５０を用いた倒し工程は、図２に例示した略Ｕ字状に曲げ加工したセグメントコイル４の脚部４０がステータコア２の複数のスロットから突出するように、セグメントコイル４をステータコア２へ挿入した後に行なわれる。
【００２０】
図５は、倒し加工装置５０がセグメントコイル４のうち軸短セグメントコイル４ｓとは異なるセグメントコイル４ｌの脚部４０ｌに倒し加工を施している様子の一例を示す説明図である。図６は、倒し加工装置５０が軸短セグメントコイル４ｓの脚部４０ｓに倒し加工を施している様子の一例を示す説明図である。図７は、成形爪５２ａの先端の移動軌跡Ｔｍの一例を示す説明図である。
【００２１】
倒し加工装置５０は、制御装置５６は、図５、図７に示すように、セグメントコイル４ｌの脚部４０ｌについては、成形爪５２ａの倒し面Ｐｂが脚部４０ｌの先端部Ｔに当接した位置Ｐａ１から、成形爪５２ａが下降する（ステータコア２の軸方向に近づく方向へ移動する）と共に周方向へ移動するように移動装置５４のモータの駆動回路を制御すことにより、成形爪５２ａの先端の位置が位置Ｐａ１〜位置Ｐａ３へ移動して、倒し面Ｐｂが脚部４０ｌの先端部Ｔを押圧して脚部４０ｌを周方向へ曲げて押し倒す（傾いた状態とする）。
【００２２】
次に、位置Ｐａ３から、成形爪５２ａが周方向の位置を維持した状態で下降量Ｄ１だけ下降するように制御装置５６が移動装置５４のモータの駆動回路を制御することにより、成形爪５２ａの先端の位置が位置Ｐａ３から位置Ｐｂ３へ移動して、倒し面Ｐｂが脚部４０ｌの先端部Ｔを押圧して更に脚部４０ｌを周方向へ曲げて押し倒す。
【００２３】
そして、位置Ｐｂ３から、成形爪５２ａが軸方向の位置を維持した状態で移動量Ｌ１だけ周方向へ移動するように制御装置５６が移動装置５４のモータの駆動回路を制御することにより、成形爪５２ａの先端の位置が位置Ｐｂ３から位置Ｐｂ４へ移動して、倒し面Ｐｂが脚部４０ｌの先端部Ｔを押圧して更に脚部４０ｌを周方向へ曲げて押し倒す。
【００２４】
次に、位置Ｐｂ４から、成形爪５２ａが下降すると共に周方向へ移動するように制御装置５６が移動装置５４のモータの駆動回路を制御することにより、成形爪５２ａの先端の位置が位置Ｐｂ４から位置Ｐａ４へ移動し、先端部Ｔが倒し面Ｐｂから外れて、位置Ｐａ４で位置規定面Ｐｐに当接する。
【００２５】
更に、位置Ｐａ４から、成形爪５２ａが、周方向の位置を維持した状態で下降量Ｄ２下降するように制御装置５６が移動装置５４のモータの駆動回路を制御することにより、成形爪５２ａの先端の位置が位置Ｐａ５へ移動し、位置規定面Ｐｐで脚部４０ｌの先端の周方向の位置を維持しながら脚部４０ｌを周方向へ更に押し倒して、脚部４０ｌへの倒し加工を終了する。こうした倒し加工により、脚部４０ｌを周方向へ倒すと共に先端部Ｔの位置を、成形爪５２ａの先端が位置Ｐａ５に位置するときの位置規定面Ｐｐの位置に規定することができる。
【００２６】
倒し加工装置５０では、軸短セグメントコイル４ｓの脚部４０ｓに対しても、図６に示した移動軌跡Ｔｍと同一の軌跡を成形爪５２ａの先端が描くように移動装置５４のモータの駆動回路を制御して、曲げ加工を施す。
【００２７】
軸短セグメントコイル４ｓの脚部４０ｓは、脚部４０ｌよりステータコア２の軸方向の長さが短いことから、成形爪５２ａは、位置Ｐａ１〜位置Ｐｂ３に至るまで、脚部４０ｓの先端部Ｔに当接しない。成形爪５２ａの倒し面Ｐｂは、位置Ｐｂ３で先端部Ｔに当接する。そして、位置Ｐｂ３から、成形爪５２ａが軸方向の位置を維持した状態で移動量Ｌ１だけ周方向へ移動するように制御装置５６が移動装置５４のモータの駆動回路を制御することにより、成形爪５２ａの先端の位置が位置Ｐｂ３から位置Ｐｂ４へ移動して、倒し面Ｐｂが脚部４０ｓの先端部Ｔを押圧して脚部４０ｓを周方向へ曲げて押し倒す。
【００２８】
そして、位置Ｐｂ４から、成形爪５２ａが下降すると共に周方向へ移動するように制御装置５６が移動装置５４のモータの駆動回路を制御することにより、成形爪５２ａの先端の位置が位置Ｐｂ４から位置Ｐａ４へ移動し、先端部Ｔが倒し面Ｐｂから外れて、位置Ｐａ４で位置規定面Ｐｐに当接する。
【００２９】
更に、位置Ｐａ４から、成形爪５２ａが、周方向の位置を維持した状態で下降量Ｄ２下降するように制御装置５６が移動装置５４のモータの駆動回路を制御することにより、成形爪５２ａの先端の位置が位置Ｐａ５へ移動し、位置規定面Ｐｐで脚部４０ｓの先端の周方向の位置を維持しながら脚部４０ｌを周方向へ更に押し倒して、脚部４０ｓへの倒し加工を終了する。こうした倒し加工により、脚部４０ｓを周方向へ倒すと共に先端部Ｔの位置を、成形爪５２ａの先端が位置Ｐａ５に位置するときの位置規定面Ｐｐの位置に規定することができる。
【００３０】
図５〜図７に示した移動軌跡Ｔｍの位置Ｐａ１〜Ｐａ５、Ｐｂ３、Ｐｂ４は、上述したように、軸短セグメントコイル４ｓの脚部４０ｓとそれとは異なるセグメントコイル４ｌの脚部４０ｌとの双方に倒し加工が行なわれるように、予め実験や解析により設定される。したがって、位置Ｐａ１〜Ｐａ５、Ｐｂ３、Ｐｂ４、下降量Ｄ１、Ｄ２、移動量Ｌ１は、脚部４０ｌ、４０ｓの軸方向での長さ（軸長）や倒し工程を終了したときの脚部４０ｌ、４０ｓの位置として予め定められた目標位置、倒し工程を終了したときの脚部４０ｌ、４０ｓに望まれる形状（曲げ量）などに基づいて、上述した倒し加工を実現できるように定めている。図７の破線に示したように、移動軌跡Ｔｍにおいて、位置Ｐａ３と位置Ｐｂ４との間が滑らかに下降するように成形爪５２ａを動かすと、成形爪５２ａの先端Ｔが軸長が短い軸短セグメントコイル４ｓの脚部４０ｓと当接しなくなり、脚部４０ｓに倒し加工を施せない。実施例では、成形爪５２ａを、位置Ｐａ３から周方向の位置を維持した状態で下降させて位置Ｐｂ３で倒し面Ｐｂを脚部４０ｓの先端部Ｔに当接させ、その後、軸方向の位置を維持した状態で周方向へ移動させることにより、成形爪５２ａを脚部４０ｓにより確実に当接させて脚部４０ｓを周方向へ押し倒すことができる。この結果、互いに軸方向での長さが異なる脚部４０ｌ、４０ｓを周方向へより確実に倒すことができる。
【００３１】
こうして各脚部４０を周方向へ倒した後は、セグメントコイル４ｌの先端部Ｔは、対応する他のセグメントコイル４ｌの先端部Ｔにレーザー溶接により電気的に接合される。倒し加工が終了したときのセグメントコイル４ｌの先端位置は、位置Ｐａ５において位置規定面Ｐｐが規定する位置となることから、セグメントコイル４ｌの先端部Ｔと対応する他のセグメントコイル４ｌの先端部Ｔとの位置が揃っている。したがって、より確実にセグメントコイル４ｌの先端部Ｔと対応する他のセグメントコイル４ｌの先端部Ｔとをレーザー溶接することができる。
【００３２】
軸短セグメントコイル４ｓの先端部Ｔは、対応する他のセグメントコイル４の先端部Ｔとレーザー溶接により接続される。倒し加工が終了したときの軸短セグメントコイル４ｓの先端位置は、位置Ｐａ５において位置規定面Ｐｐが規定する位置となる。したがって、軸短セグメントコイル４ｓの先端部Ｔと対応する他のセグメントコイル４の先端部Ｔとをより確実にレーザー溶接することができる。
【００３３】
以上実施例のステータの製造装置としての倒し加工装置５０では、成形爪５２ａ（治具５２）の周方向の位置を維持した状態で軸方向に下降するように（脚部４０ｌ、４０ｓの先端部Ｔへ近づく方向へ移動するように）へ成形爪５２ａが移動して脚部４０ｌ、４０ｓの先端部Ｔを当接させた状態で成形爪５２ａが軸方向の位置を維持した状態で周方向へ移動するように移動装置５４を制御し、その後、周方向へ移動すると共に軸方向に下降するように、移動装置５４を制御することにより、互いに軸方向の長さが異なる脚部４０ｌ、４０ｓを周方向へより確実に倒すことができる。
【００３４】
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、治具５２が「治具」に相当し、移動装置５４が「移動装置」に相当し、制御装置５６が「制御装置」に相当する。
【００３５】
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。
【００３６】
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】
【００３７】
本発明は、ステータの製造装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ステータ、２  ステータコア、３  ステータコイル、３ｕ  Ｕ相コイル、３ｖ  Ｖ相コイル、３ｗ  Ｗ相コイル、４，４ｌ，４ｐ  セグメントコイル、４ｓ  軸短セグメントコイル、４０，４０ｌ，４０ｓ  脚部、５０  倒し加工装置、５２  治具、５２ａ  成形爪、Ｐｂ  倒し面、Ｐｐ  位置規定面、５４  移動装置、５６  制御装置。
【図１】
2020096473.tif 000003
【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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