(57)【要約】【課題】カフサ内側ヨークを有していない部品カフサにおいて、導体セグメントをカフサティースに当接して曲げ加工する際に、カフサティースの変形や破損を抑制することである。【解決手段】部品カフサ４０をステータコア２０の軸方向一端面に載置して、ステータコア２０の軸方向他端面側から導体セグメント３１をスロット２３に挿入し、スロット２３から突出する導体セグメント３１をカフサティース４３に当接して曲げ加工する際に用いられるカフサ支持装置５０であって、ステータコア２０の内側においてステータコア２０と同軸上に配置された本体部５１と、本体部５１の周面からカフサティース４３の突出先端に向かって延出され、当該突出先端に係合する腕部５３とを有し、曲げ加工する際、腕部５３は、カフサティース４３の突出先端に係合してカフサティース４３を支持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のカフサヨークと、前記カフサヨークの内周面から径方向内側に向かって突出する複数のカフサティースとを含む部品カフサを、ステータコアの軸方向一端面に載置して、前記ステータコアの軸方向他端面側から導体セグメントを前記ステータコアのスロットに挿入し、前記スロットから突出する前記導体セグメントを前記カフサティースに当接して曲げ加工する際に用いられるカフサ支持装置であって、
前記ステータコアの内側において前記ステータコアと同軸上に配置された本体部と、
前記本体部の周面から前記カフサティースの突出先端に向かって延出され、当該突出先端に係合する腕部と、
を有し、
前記曲げ加工する際、前記腕部は、前記突出先端に係合して前記突出先端を支持することを特徴とするカフサ支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カフサ支持装置に関し、特に、ステータコアのスロットに挿入された導体セグメントを部品カフサに当接して曲げ加工する際に用いられるカフサ支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータやモータジェネレータ等の回転電機のステータの巻き線にセグメントコイルを用いたものが多く用いられている。セグメントコイルは、例えば、略Ｕ字型に曲げ成形した平角導線（導体セグメント）の各直線部分をステータコアのスロットの一方からそれぞれ挿入し、他方の面から突出した各直線部分を曲げ加工し、半径方向に隣接する導体セグメントの曲げ加工部分の先端同士を順次溶接してティースの周囲に巻回されたコイルを形成するものである。導体セグメントを曲げ加工する場合には、曲げ半径、ステータコア端面からの離間距離を規定するため、ステータコアの端面にコイル曲げを規制する部品カフサを載置してから、導体セグメントの挿入、曲げ加工を行う方法が多く用いられている。
【０００３】
部品カフサは、ステータコアのティース端面を覆うカフサティースと、カフサティースの外側端部を連結して、ステータコアのヨーク端面を覆うカフサ外側ヨークと、カフサティースの内側端部を連結するカフサ内側ヨークとを含む円環状部材である。また、隣接するカフサティースの間にステータコアのスロットに対応するカフサスロットが形成されている。セグメントコイルを形成する際には、カフサスロット及びステータコアのスロットに導体セグメントを挿入した後、カフサティースの表面に沿ってコイルの曲げを規制しながら導体セグメントの曲げ加工を行う。
【０００４】
部品カフサは、ステータコアの端面に載置するだけなので、導体セグメントの曲げ加工の際にステータコアとの位置関係がずれる場合がある。ステータコアに対する部品カフサの位置がずれると、セグメントコイルを構成する導体間の絶縁を保証することができない場合がある。このため、ステータコアのティースとカフサのカフサティースとの対向部分に互いに係合する段部を形成して、カフサをステータコアに位置決め固定する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０９３０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ステータやセグメントコイルの小型化等に伴って、部品カフサのカフサ内側ヨークを無くして小型化した部品カフサがある。この部品カフサでは、導体セグメントの曲げ加工の際に、カフサティースの根元部分、すなわち、カフサティースとカフサ外側ヨークとの接続部分に導体セグメントの曲げ加工の応力が作用してカフサティースが変形することや破損することがある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の構成を適用することも考えられるが、特許文献１に記載の構成では、ステータコアのティースに段部を形成しているので、段部を形成していないステータコアに比べると、ステータコアの損失が増加してしまう。
【０００８】
そこで、本発明では、カフサ内側ヨークを有していない部品カフサにおいて、導体セグメントをカフサティースに当接して曲げ加工する際に、カフサティースの変形や破損を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のカフサ支持装置は、円環状のカフサヨークと、前記カフサヨークの内周面から径方向内側に向かって突出する複数のカフサティースとを含む部品カフサを、ステータコアの軸方向一端面に載置して、前記ステータコアの軸方向他端面側から導体セグメントを前記ステータコアのスロットに挿入し、前記スロットから突出する前記導体セグメントを前記カフサティースに当接して曲げ加工する際に用いられるカフサ支持装置であって、前記ステータコアの内側において前記ステータコアと同軸上に配置された本体部と、前記本体部の周面から前記カフサティースの突出先端に向かって延出され、当該突出先端に係合する腕部と、を有し、前記曲げ加工する際、前記腕部は、前記突出先端に係合して前記突出先端を支持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カフサ内側ヨークを有していない部品カフサにおいて、導体セグメントをカフサティースに当接して曲げ加工する際に、カフサティースの変形や破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ステータ及びカフサ支持装置の概略構成図である。
【図２】部品カフサのカフサティースとカフサ支持装置の腕部との部分拡大図であるである。
【図３】ステータの製造工程の説明図であり、（Ａ）はステータコアを示し、（Ｂ）はステータコアに部品カフサを載置した状態を示し、（Ｃ）はスロットに導体セグメントを挿入した状態を示し、（Ｄ）はカフサ支持装置をステータコアの内側に配置した状態を示し、（Ｅ）はカフサ支持装置によりカフサティースを支持した状態を示す。
【図４】部品カフサのカフサティースとカフサ支持装置の腕部との部分拡大図であり、（Ａ）は第１の変形例を示し、（Ｂ）は第２の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態のステータ１０は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるモータジェネレータに使用される。図１、２に示すように、ステータ１０は、ステータコア２０と、ステータコア２０の軸方向一端面に載置される部品カフサ４０と、ステータコア２０に巻装されるセグメントコイル３０とを備えている。
【００１３】
ステータコア２０は、多数の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア２０は、ステータ周方向に沿って延びる環状のヨーク２１と、ヨーク２１の内周面からステータ径方向内側へ突出する複数のティース２２とを備えている。複数のティース２２はステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。ステータ周方向に隣接するティース２２の間にスロット２３が形成され、複数のスロット２３がステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。
【００１４】
ステータコア２０のステータ軸方向端面には、部品カフサ４０が載置されている。部品カフサ４０は、絶縁性の樹脂成形部材であり、例えば、エポキシ樹脂から形成されている。部品カフサ４０は、ステータ軸方向端面のヨーク２１に接する環状のカフサヨーク４１と、カフサヨーク４１の内周面からステータ径方向内側に向かって突出する複数のカフサティース４３とを備えている。
【００１５】
カフサティース４３は、ステータコア２０のティース２２に対応して設けられており、ティース２２と同様にステータ周方向に互いに等間隔で配置されて、ステータコア２０のティース２２を覆っている。カフサティース４３の先端は、先端に向かって先細となるテーパ形状である。隣接するカフサティース４３の間にはカフサスロット４４が形成され、このカフサスロット４４はステータコア２０のスロット２３の位置に対応している。
【００１６】
セグメントコイル３０は、ステータコア２０の周方向における全てのスロット２３に挿入された複数の導体セグメント３１によって構成される。なお、図１には、一つの導体セグメント３１しか示されていないが、導体セグメント３１はステータコア２０の全てのスロット２３に挿入される。
【００１７】
導体セグメント３１はＵ字形状であり、２つの直線状の脚３１ａと、これらを連結する湾曲部３１ｂとを備えている。導体セグメント３１の脚３１ａを、ステータコア２０のスロット２３及び部品カフサ４０のカフサスロット４４に挿入したときに、脚３１ａはカフサスロット４４から突出する長さを有している。脚３１ａのカフサスロット４４から突出した部分は折り曲げられ、他の導体セグメント３１の脚３１ａと溶接接合されることによってセグメントコイル３０が構成されている。
【００１８】
ステータ１０の製造時、ステータコア２０の内側には、部品カフサ４０のカフサティース４３の先端を支持するカフサ支持装置５０が配置される（図１の破線で示す位置）。図１に示すように、カフサ支持装置５０は、ステータコア２０の内径よりも小さい外径を有する円筒形状の本体部５１と、本体部５１をステータ軸方向に昇降する昇降部５２と、本体部５１の周面に設けられており、部品カフサ４０のカフサティース４３の配置間隔と同間隔で配置された複数の腕部５３とを備えている。
【００１９】
本体部５１は、ステータコア２０と同軸上に配置されている。本体部５１の下部には、昇降部５２が設けられている。昇降部５２は、シリンダ等のアクチュエータを備えており、本体部５１をステータ軸方向における所定位置まで上昇または下降する。
【００２０】
腕部５３は、アクチュエータによってステータ径方向に進退可能である。すなわち、腕部５３は、本体部５１に格納されている格納位置と、この格納位置からステータ径方向外側に進出する進出位置とに進退可能である。腕部５３は、進出位置では部品カフサ４０のカフサティース４３の先端と係合する（図１の破線で示す位置）。腕部５３の先端は、図２に示すように、部品カフサ４０のカフサティース４３のテーパ形状に対応したＶ字形状とされている。
【００２１】
昇降部５２のアクチュエータ及び腕部５３のアクチュエータは、カフサ支持装置５０の図示しない制御部に電気的に接続されており、昇降部５２の昇降動作及び腕部５３の進退動作は、この制御部によって制御される。昇降部５２及び腕部５３の詳しい動作については、以下のステータ１０の製造工程で説明する。
【００２２】
次に、ステータ１０の製造工程について図１、３を参照して説明する。なお、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）はステータ１０の製造工程を示している。図３（Ａ）において、電磁鋼板を積層して構成したステータコア２０を準備する。ステータコア２０は、図示しない固定装置によって所定位置に固定される。図３（Ｂ）では、ステータコア２０のステータ軸方向の一端面に部品カフサ４０を載置する。図３（Ｃ）では、導体セグメント３１の脚３１ａを、ステータコア２０のステータ軸方向の他方側からスロット２３及びカフサスロット４４に挿入する。挿入後の導体セグメント３１の脚３１ａは、部品カフサ４０のカフサティース４３よりも上方に突出する。図３（Ｄ）では、昇降部５２が、本体部５１を、腕部５３がカフサティース４３と対向する位置まで上昇させる（図１の破線位置参照）。
【００２３】
そして、図３（Ｅ）に示すように、腕部５３を進出することによって腕部５３の先端をカフサティース４３の先端に係合する。この係合により腕部５３でカフサティース４３を支持する。図３（Ｅ）では、カフサティース４３の一部のみ図示しているが、このとき、全てのカフサティース４３の先端と腕部５３とを係合する。本体部５１は、ステータコア２０と同軸上に配置されているので、全ての腕部５３がカフサティース４３の先端と係合することによって、部品カフサ４０はステータコア２０に対して位置決め支持される。
【００２４】
この位置決め支持された状態において、導体セグメント３１のカフサティース４３から突出した脚３１ａを、カフサティース４３に当接させてステータ周方向に折り曲げる。脚３１ａの折り曲げ後、腕部５３を格納位置に戻して、腕部５３とカフサティース４３との係合を解除する。そして、本体部５１を下降して、本体部５１をステータコア２０の内側から退避させる（図１の実線位置参照）。
【００２５】
その後、導体セグメント３１の折り曲げられた脚３１ａの先端を、他の導体セグメント３１の脚３１ａの先端と溶接する。全ての導体セグメント３１の脚３１ａの溶接が完了すると、溶接部分を含む脚３１ａの端部に絶縁処理を施して、セグメントコイル３０が形成される。
【００２６】
このように、カフサ内側ヨークを有していない部品カフサ４０において、導体セグメント３１の脚３１ａをカフサティース４３に当接して折り曲げる際に、カフサティース４３の先端を、カフサ支持装置５０の腕部５３によって支持するので、カフサティース４３の根元部分、すなわち、カフサティース４３とカフサヨーク４１との接続部分に折り曲げ加工による応力が作用しても、カフサティース４３の変形や破損を抑制することができる。この結果、部品カフサ４０のカフサ内側ヨークを無くして、部品カフサ４０の小型化、薄型化を図るとともに、カフサティース４３の変形や破損を抑制することができる。
【００２７】
なお、本体部５１にステータ周方向に回転する機能を備えてもよい。この回転機能によって、腕部５３とカフサティース４３とを係合する場合に、腕部５３とカフサティース４３の先端との位置を調整することが可能になり、スムーズな係合を行うことができる。
【００２８】
次に、カフサティース４３と腕部５３との先端形状に関する第１、２の変形例について説明する。図４（Ａ）に示すように、第１の変形例においては、カフサティース４５の先端面には、所定深さの円筒状のカフサティース支持穴４５ａが形成されている。また、腕部５４の先端には、カフサティース支持穴４５ａに対応する円柱状の突起５４ａが形成されている。そして、カフサティース４５の先端を支持する際に、腕部５４の突起５４ａと、カフサティース４５のカフサティース支持穴４５ａとを係合する。
【００２９】
図４（Ｂ）に示すように、第２の変形例においては、カフサティース４６の先端面には、この先端面から突出する矩形状のカフサティース支持突起４６ａが形成されている。また、腕部５５の先端には、カフサティース支持突起４６ａに対応する凹部５５ａが形成されている。そして、カフサティース４６の先端を支持する際に、腕部５５の凹部５５ａと、カフサティース４６のカフサティース支持突起４６ａとを係合する。
【００３０】
なお、図２、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す、カフサティース４３，４５，４６の先端形状と、腕部５３，５４，５５の先端形状とを逆の形状としてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ステータ、２０  ステータコア、２１  ヨーク、２２  ティース、２３  スロット、３０  セグメントコイル、３１  導体セグメント、３１ａ  脚、３１ｂ  湾曲部、４０  部品カフサ、４１  カフサヨーク、４３，４５，４６  カフサティース、４４  カフサスロット、４５ａ  カフサティース支持穴、４６ａ  カフサティース支持突起、５０  カフサ支持装置、５１  本体部、５２  昇降部、５３，５４，５５  腕部、５４ａ  突起、５５ａ  凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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