(57)【要約】【課題】ステータコアの複数のスロットから突出した複数のセグメントコイルの脚部に捻り加工を施す際に、セグメントコイルの絶縁被膜の剥がれを良好に抑制することができる捻り加工装置の提供。【解決手段】捻り加工装置は、中心軸の周りに同心円状に配列され、中心軸の周りに各々について予め定められた方向に回転させられると共にステータコアに向けて軸方向に移動させられる複数の円筒状の捻り治具を含み、各捻り治具は、スロットから突出した対応する脚部の先端部を把持するように軸方向における一端に周方向に間隔をおいて形成された複数の把持部と、隣り合う把持部の間に形成された複数の切欠部とを含み、複数の切欠部の少なくとも一部の底部は、脚部の先端部の少なくとも一部が嵌まり込むように形成されている。【選択図】図６
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【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含むステータコアと、絶縁被膜が表面に成膜された平角線により形成されると共に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それぞれ有する複数のセグメントコイルとを含むステータの製造に用いられる捻り加工装置において、
中心軸の周りに同心円状に配列され、前記中心軸の周りに各々について予め定められた方向に回転させられると共に前記ステータコアに向けて軸方向に移動させられる複数の円筒状の捻り治具を備え、
前記捻り治具の各々は、前記スロットから突出した対応する前記脚部の前記先端部を把持するように軸方向における一端に周方向に間隔をおいて形成された複数の把持部と、隣り合う前記把持部の間に形成された複数の切欠部とを含み、
前記複数の切欠部の少なくとも一部の底部は、前記脚部の前記先端部の少なくとも一部が嵌まり込むように形成されている捻り加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ステータコアおよび複数のコイルを含むステータの製造に用いられる捻り加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータコアの複数のスロットに差し込まれて当該ステータコアの端面から突出する複数のセグメントコイルの脚部を捻るのに用いられる捻り加工冶具として、円環状に並ぶ複数の溝部と当該溝部同士の間に設けられる誘い込み部とを有する円筒状の外側筒状部と、円環状に並ぶ複数の溝部を有すると共に外側筒状部の内側に嵌め込まれる円筒状の内側筒状部とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この曲げ加工冶具を用いて複数のセグメントコイルの脚部を捻る際には、複数のスロットの第１層から突出する複数の脚部の先端部を外側筒状部の対応する溝部に嵌め込み、複数のスロットの第２層から突出する複数の脚部の先端部を内側筒状部の対応する溝部に嵌め込む。そして、外側筒状部と内側筒状部とをステータコアの軸心の周りに互いに逆方向に回転させる。これにより、第１層から突出する複数の脚部と、第２層から突出する複数の脚部とは、ステータコアの周方向に沿って互いに逆向きに倒されると共に、先端部がステータコアの軸方向に延在するように曲げられる。また、外側筒状部の誘い込み部は、複数のスロットの第２層から突出する脚部に当たって当該脚部を径方向内側に押し込み、それにより脚部の径方向外側への寄りを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１０８５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の捻り治具を用いた場合、外側筒状部と内側筒状部とを相対回転させた際に、外側筒状部の誘い込み部により径方向に内側に押し込まれた脚部と、径方向に隣り合う脚部（第３層の脚部）とが接触し、それにより互いに接触した脚部の絶縁被膜が剥がれてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本開示は、ステータコアの複数のスロットから突出した複数のセグメントコイルの脚部に捻り加工を施す際に、セグメントコイルの絶縁被膜の剥がれを良好に抑制することができる捻り加工装置の提供を主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の捻り加工装置は、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含むステータコアと、絶縁被膜が表面に成膜された平角線により形成されると共に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それぞれ有する複数のセグメントコイルとを含むステータの製造に用いられる捻り加工装置において、中心軸の周りに同心円状に配列され、前記中心軸の周りに各々について予め定められた方向に回転させられると共に前記ステータコアに向けて軸方向に移動させられる複数の円筒状の捻り治具を含み、前記捻り治具の各々が、前記スロットから突出した対応する前記脚部の前記先端部を把持するように軸方向における一端に周方向に間隔をおいて形成された複数の把持部と、隣り合う前記把持部の間に形成された複数の切欠部とを含み、前記複数の切欠部の少なくとも一部の底部が、前記脚部の前記先端部の少なくとも一部が嵌まり込むように形成されているものである。
【０００７】
本開示の捻り加工装置は、複数の円筒状の捻り治具を含むものであり、各捻り治具は、ステータコアのスロットから突出した脚部の先端部を把持するように軸方向における一端に周方向に間隔をおいて形成された複数の把持部と、隣り合う把持部の間に形成された複数の切欠部とを含む。そして、複数の切欠部の少なくとも一部の底部は、脚部の先端部の少なくとも一部が嵌まり込むように形成されている。これにより、捻り治具を中心軸の周りに回転させながらステータコアに向けて軸方向に移動させてスロットから突出した脚部に捻り加工を施す際に、脚部の先端部の少なくとも一部が対応する切欠部の底部に嵌まり込むことで当該先端部の移動が規制され、それにより隣り合う脚部同士の接触を抑制することができる。この結果、複数のセグメントコイルの脚部に対する捻り加工を施す際に、セグメントコイルの絶縁被膜の剥がれを良好に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の捻り加工装置を用いて製造される回転電機のステータを示す概略構成図である。
【図２】図１のステータを示す平面図である。
【図３】図１および図２のステータを示す拡大図である。
【図４】本開示の捻り加工装置を示す概略構成図である。
【図５】本開示の捻り加工装置に含まれる捻り治具を示す斜視図である。
【図６】本開示の捻り加工装置に含まれる捻り治具を示す要部拡大斜視図である。
【図７】本開示の捻り加工装置に含まれる捻り治具を示す要部拡大図である。
【図８】本開示の捻り加工装置に含まれる捻り治具を示す要部拡大図である。
【図９】本開示の捻り加工装置の動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【００１０】
図１は、本開示の捻り加工装置を用いて製造される回転電機のステータ１を示す概略構成図であり、図２は、ステータ１を示す平面図である。これらの図面に示すステータ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。本実施形態のステータ１は、ステータコア２と、ステータコイル３ｕ（Ｕ相コイル）と、ステータコイル３ｖ（Ｖ相コイル）と、ステータコイル３ｗ（Ｗ相コイル）とを含む。
【００１１】
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２ｐ（図２参照）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複数のティース部２ｔと、それぞれ互いに隣り合うティース部の間に形成された複数のスロット２ｓとを含む（何れも図２参照）。複数のスロット２ｓは、それぞれステータコア２の径方向に延在すると共に一定の間隔をおいて周方向に並ぶ。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。
【００１２】
各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、ステータコア２の複数のスロット２ｓ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。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４ｃ（図７および図８参照）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４ｃが除去された先端部４１を有する一対の脚部４０（何れも図１参照）を含む。また、各先端部４１の端面の周縁部には、Ｃ面取り加工が施されており、各先端部４１は、それぞれ長辺に沿って延びる平坦な斜面を含む一対の長辺面取り部４２と、それぞれ短辺に沿って延びる平坦な斜面を含む一対の短辺面取り部４４とを含む（図７および図８参照）。複数のセグメントコイル４は、脚部４０の長辺側の側面が互いに当接するように重ね合わされた状態で複数のスロット２ｓの各々から同数かつ偶数個（例えば、６−１０個）の脚部４０が突出するようにステータコア２に組み付けられる。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２ｓ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、本開示の捻り加工装置を用いた捻り加工が施される。
【００１３】
図３に示すように、捻り加工装置を用いた捻り加工により、ステータコア２の外周側から奇数番目（奇数層上）の脚部４０は捻り加工によりステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における一側に倒され、偶数番目（偶数層上）の脚部４０はステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における他側に倒される。更に、各脚部４０は、当該捻り加工により先端部４１がステータコア２の軸方向に延在するように曲げられる。そして、各先端部４１は、対応する他のセグメントコイル４の先端部４１に電気的に接合（溶接）される。これにより、複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗがステータコア２に対して巻回され、各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、それぞれステータコア２の軸方向における端面から外側に突出する２つの環状のコイルエンド部３ａ，３ｂを有する。なお、ステータコア２の各スロット２ｓ内には、図示しないインシュレータ（絶縁紙）が配置される。
【００１４】
また、ステータコア２のスロット２ｓに挿通された多数のセグメントコイル４のうち、３本のセグメントコイル４ｕ，４ｖ，４ｗの一方の端部は、他のセグメントコイル４に接合されず、図１および図２に示すように、図示しない曲げ加工装置によりステータコア２の外周に向けて折り曲げられると共に、図１中上方に向けて折り曲げられる。以下、このようにステータコア２の外周側に引き出される３本のセグメントコイル４ｕ，４ｖ，４ｗの一方の脚部４０を、引出線Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗという。引出線Ｌｕは、Ｕ相のステータコイル３ｕに含まれるものであり、引出線Ｌｖは、Ｖ相のステータコイル３ｖに含まれるものであり、引出線Ｌｗは、Ｗ相のステータコイル３ｗに含まれるものである。
【００１５】
ステータコイル３ｕの引出線Ｌｕは、図２に示すように、Ｕ相の端子６ｕに電気的に接合された動力線５ｕの先端部に溶接により電気的に接合される。また、ステータコイル３ｖの引出線Ｌｖは、Ｖ相の端子６ｖに電気的に接合された動力線５ｖの先端部に溶接により電気的に接合される。更に、ステータコイル３ｗの引出線Ｌｗは、Ｗ相の端子６ｗに電気的に接合された動力線５ｗの先端部に溶接により電気的に接合される。また、動力線５ｕ，５ｖ，５ｗは、それぞれ樹脂製の保持部材７に固定される。端子６ｕ−６ｗは、回転電機のハウジングにステータ１が組み付けられた際に当該ハウジングに設置（固定）された図示しない端子台に固定され、図示しない電力線を介してインバータ（図示省略）に接続される。
【００１６】
そして、ステータコア２には、図１中上側のコイルエンド部３ａ側から図１中下側のコイルエンド部３ｂ側に向けて熱硬化性樹脂（本実施形態では、ワニス）が塗布される。熱硬化性樹脂が固化すると、当該熱硬化性樹脂により互いに隣り合うセグメントコイル４同士が固定されると共に、各セグメントコイル４や図示しないインシュレータがステータコア２に固定される。また、セグメントコイル４の先端部４１同士の接合部や引出線Ｌｕ−Ｌｗと動力線５ｕ−５ｗとの接合部といった導電体の露出部には、絶縁用の粉体が塗布される。ただし、導体の露出部に絶縁用の粉体を塗布する代わりに、ステータ１に対して、コイルエンド部３ａを覆う環状の樹脂モールド部が形成されてもよい。
【００１７】
図４は、本開示の捻り加工装置１０を示す概略構成図である。同図に示すように、捻り加工装置１０は、中心軸ＣＡの周りに同心円状に配列される複数（本実施形態では、例えば８個）の円筒状の捻り治具１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８と、円筒状の外周ガイド１９と、複数の捻り治具１１−１８を中心軸ＣＡの周りに各々について予め定められた方向に回転させると共にステータコア２に向けて軸方向に移動させる図示しない駆動機構とを含む。
【００１８】
各捻り冶具１１−１８は、図５に示すように、中心軸ＣＡに沿って延びる円筒部Ｃｙをそれぞれ含み、円筒部Ｃｙの一端側（図５における上端側）には、それぞれセグメントコイル４の先端部４１の長辺幅よりも僅かに長い幅を有すると共に当該一端側で開口した複数の切欠部Ｎが周方向に間隔をおいて形成されている。これにより、各捻り治具１１−１８すなわち円筒部Ｃｙの一端側には、ステータコア２のスロット２ｓから突出した対応する脚部４０の先端部４１を把持する複数の把持部Ｇが周方向に間隔をおいて形成され、各切欠部Ｎは、隣り合う把持部Ｇの間に位置する。
【００１９】
図６、図７および図８に示すように、各切欠部Ｎの底部Ｂには、円筒部Ｃｙの外周面に沿って周方向に延在すると共に脚部４０の先端部４１の長辺面取り部４２と当接可能な第１支持部Ｂ１と、それぞれ対応する把持部Ｇに沿って円筒部Ｃｙの径方向に延在すると共に脚部４０の先端部４１の短辺面取り部４４と当接可能な第２支持部Ｂ２とを含む。第１支持部Ｂ１は、円筒部Ｃｙの外周側から内周側に向かうにつれて底部Ｂの底面Ｂ０に近接するように傾斜した斜面を含む。また、各第２支持部Ｂ２は、対応する把持部Ｇの側面（把持面）から離間するにつれて底部Ｂの底面Ｂ０に近接するように傾斜した斜面を含む。
【００２０】
また、外周ガイド１９は、複数の各捻り冶具１１−１８の位置を保持するように、当該複数の捻り冶具１１−１８のうち、最外周側に配置される捻り治具１１を包囲するように配置される。本実施形態において、捻り治具１１の外周面と外周ガイド１９の内周面とのクリアランスは、捻り治具１１と外周ガイド１９との組み付け公差（例えば、０．０５ｍｍ程度）よりも大きく（例えば、０．１５ｍｍ程度に）定められる。
【００２１】
上述のような捻り加工装置１０を用いてステータコア２の一端面から突出した複数の脚部４０に捻り加工を施す際には、まず、複数のセグメントコイル４が組み付けられたステータコア２を複数のスロット２ｓから突出した複数の脚部４０が下方を向くように捻り加工装置１０の上方に位置決めする。更に、複数の脚部４０の先端部４１を捻り治具１１−１８の対応する切欠部Ｎに差し込み、各先端部４１を捻り治具１１−１８の対応する把持部Ｇにより把持する。各先端部４１は、短辺側の側面が対応する把持部Ｇの側面と対向するように対応する切欠部Ｎに差し込まれる。
【００２２】
次いで、図９に示すように、複数の捻り冶具１１−１８のうち、例えば、外周側から１番目および２番目の捻り治具１１および１２を駆動装置により中心軸ＣＡの周りに互いに逆方向に回転させながらステータコア２に向けて軸方向に移動（上昇）させる。以後、外周側から順番に、外周側から３番目および４番目の捻り治具１３および１４、外周側から５番目および６番目の捻り治具１５および１５、並びに外周側から７番目および８番目の捻り治具１７および１８を駆動装置により中心軸ＣＡの周りに互いに逆方向に回転させながらステータコア２に向けて軸方向に移動（上昇）させる。
【００２３】
複数の捻り冶具１１−１８を駆動装置により回転させながら軸方向に移動させる際、奇数番目の捻り治具１１，１３，１５および１７は、中心軸ＣＡの周りの一方向に回転させられ、偶数番目の捻り治具１２，１４，１６および１８は、中心軸ＣＡの周りの他方向に回転させられる。これにより、ステータコア２の外周側から奇数番目（奇数層上）の脚部４０は、ステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における一側に倒され、偶数番目（偶数層上）の脚部４０は、ステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における他側に倒され、かつ各脚部４０は、先端部４１がステータコア２の軸方向に延在するように曲げられる。
【００２４】
また、各捻り冶具１１−１８が回転しながら軸方向に移動するのに伴い、各先端部４１の１対の長辺面取り部４２のうち、各捻り治具１１−１８の外周面側（中心軸ＣＡから遠い側）の一方は、対応する切欠部Ｎの底部Ｂの第１支持部Ｂ１の斜面に当接する。更に、各脚部４０の先端部４１の１対の短辺面取り部４４は、それぞれ底部Ｂの対応する第２支持部Ｂ２の斜面に当接する。これにより、各捻り治具１１−１８を中心軸ＣＡの周りに回転させながらステータコア２に向けて軸方向に移動させてスロット２ｓから突出した脚部４０に捻り加工を施す際には、脚部４０の先端部４１の一部が対応する切欠部Ｎの底部Ｂに嵌まり込むことで当該先端部４１の径方向外および周方向への移動が規制され、それにより径方向に隣り合う脚部４０同士の接触を抑制することが可能となる。加えて、捻り加工装置１０では、最外周側の捻り治具１１の外周面と外周ガイド１９の内周面とのクリアランスが、外周ガイド１９の捻り冶具１１−１８の位置の保持機能を損なわない範囲で大きめに定められている。これにより、各捻り冶具１１−１８によって回転方向に捻られると共にステータコア２側に軸方向に加圧されるのに伴って各脚部４０が径方向外側に移動したとしても、径方向に隣り合う脚部４０同士の接触を抑制することができる。この結果、捻り加工装置１０によれば、複数のセグメントコイルの脚部に対する捻り加工を施す際に、セグメントコイルの絶縁被膜４ｃの剥がれを良好に抑制することが可能となる。加えて、各脚部４０の先端部４１に各一対の長辺面取り部４２および短辺面取り部４４を形成することで、各捻り治具１１−１８に加えられる応力を低減化して疲労強度の向上を図ることができる。
【００２５】
なお、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本開示の発明は、回転電機の製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ステータ、２  ステータコア，２ｐ  電磁鋼板、２ｓ  スロット、２ｔ  ティース部、３ｕ，３ｖ，３ｗ  ステータコイル、３ａ，３ｂ  コイルエンド部、４，４ｕ，４ｖ，４ｗ  セグメントコイル、４ｃ  絶縁被膜、４０  脚部、４１  先端部、４２  長辺面取り部、４４  短辺面取り部、５ｕ，５ｖ，５ｗ  動力線、６ｕ，６ｖ，６ｗ  端子、７  保持部材、１０  捻り加工装置、１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８  捻り治具、１９  外周ガイド、Ｂ  底部、Ｂ０  底面、Ｂ１  第１支持部、Ｂ２  第２支持部、Ｇ  把持部、Ｎ  切欠部、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ  引出線。
【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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