(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント端部が固定子コアから突出するように前記固定子コアに挿入されたコイルセグメントの前記セグメント端部をクランプするクランプ治具であって、
互いに接近する方向へ移動可能に設けられ前記セグメント端部をクランプする２つのクランプ本体と、
前記クランプ本体の前記固定子コア側に設けられ接合される２本の前記セグメント端部間に進入する位置決め突起と
を備えていることを特徴とするクランプ治具。
【請求項２】
前記クランプ本体の前記固定子コアと離間する側に、接合される２本の前記セグメント端部を前記クランプ本体の接近方向と直角方向の接合中心に移動させるガイド突起を備えていることを特徴とする請求項１記載のクランプ治具。
【請求項３】
セグメント端部が固定子コアから突出するように前記固定子コアに挿入されたコイルセグメントの前記セグメント端部をクランプするクランプ治具であって、
互いに接近する方向へ移動可能に設けられ前記セグメント端部をクランプする２つのクランプ本体と、
前記クランプ本体に設けられ接合される２本の前記セグメント端部間に進入する位置決め突起とを備え、
前記位置決め突起は、前記固定子コア側から前記固定子コアと離間する側に向かって、徐々に幅が狭くなることを特徴とするクランプ治具。
【請求項４】
前記クランプ本体の前記固定子コアと離間する側に、接合される２本の前記セグメント端部を前記クランプ本体の接近方向と直角方向の接合中心に移動させるガイド突起を備えていることを特徴とする請求項３記載のクランプ治具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載のクランプ治具を用いて前記セグメント端部の接合を行う固定子の製造方法であって、
前記２つのクランプ本体を互いに近接する方向へ移動して、前記２つのクランプ本体により２本の前記セグメント端部を、前記位置決め突起を間に挟んだ状態で、クランプする工程と、
クランプされている２本の前記セグメント端部を接合する工程とを有することを特徴とする固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子コアに挿入されたコイルセグメントのセグメント端部をクランプするクランプ治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車に搭載されるモータは、小型化及び高出力化が求められている。小型化及び高出力化されたモータとして、固定子コアにコイルセグメントを挿入したものが実用化されている。このようなモータの固定子は、固定子コアに挿入されたコイルセグメントのセグメント端部を２本ずつクランプして溶接することで製造される。セグメント端部をクランプする手段として、各種のクランプ治具が提案されている（例えば、特許文献１（図１０）参照。）。
【０００３】
この特許文献１の技術を図面に基づいて以下に説明する。
図１０に示されるように、固定子コアに挿入されたセグメント１００は、８本のセグメント端部１０１が一列に並んでおり、クランプ治具１０２でセグメント端部１０１が２本毎にクランプされている。セグメント１００は、通電する導体１０３と、この導体１０３を覆うとともに絶縁する絶縁皮膜１０４とからなる。セグメント端部１０１では、絶縁皮膜１０４が剥離して導体１０３が露出している。
【０００４】
クランプ治具１０２は、互いに接近する方向へ移動可能に設けられた２つのクランプ本体１０５と、クランプ本体１０５に設けられ２本のセグメント端部１０１を接合方向に移動させて挟むガイド突起１０６とを備える。２つのクランプ本体１０５が接近することで、２本のセグメント端部１０１が両側のガイド突起１０６の傾斜面１０７に案内され接合方向に移動する。２本のセグメント端部１０１が接触した状態でその先端が溶接される。
【０００５】
クランプ時、接合される２本のセグメント端部１０１が接合中心に押圧されることで、隣接するセグメント端部１０１の絶縁皮膜１０４同士が干渉する。このため、セグメント端部１０１近傍の絶縁皮膜１０４も押圧されて、絶縁皮膜１０４が薄くなり傷付く心配がある。
【０００６】
例えば、絶縁皮膜１０４を厚くすると傷の発生を防止することができる。しかし、絶縁皮膜１０４を厚くすると、セグメント１００の大型化を招き、好ましくない。
そこで、絶縁皮膜に傷がつきにくい構造のクランプ治具が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１０７８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、絶縁皮膜に傷がつきにくい構造のクランプ治具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明では、セグメント端部が固定子コアから突出するように前記固定子コアに挿入されたコイルセグメントの前記セグメント端部をクランプするクランプ治具であって、互いに接近する方向へ移動可能に設けられ前記セグメント端部をクランプする２つのクランプ本体と、前記クランプ本体の前記固定子コア側に設けられ接合される２本の前記セグメント端部間に進入する位置決め突起とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、クランプ本体の固定子コアと離間する側に、接合される２本のセグメント端部をクランプ本体の接近方向と直角方向の接合中心に移動させるガイド突起を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明では、セグメント端部が固定子コアから突出するように固定子コアに挿入されたコイルセグメントのセグメント端部をクランプするクランプ治具であって、互いに接近する方向へ移動可能に設けられセグメント端部をクランプする２つのクランプ本体と、クランプ本体に設けられ接合される２本のセグメント端部間に進入する位置決め突起とを備え、位置決め突起は、固定子コア側から固定子コアと離間する側に向かって、徐々に幅が狭くなることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明では、クランプ本体の固定子コアと離間する側に、接合される２本のセグメント端部をクランプ本体の接近方向と直角方向の接合中心に移動させるガイド突起を備えていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明では、請求項１〜４のいずれか１項記載のクランプ治具を用いてセグメント端部の接合を行う固定子の製造方法であって、前記２つのクランプ本体を互いに近接する方向へ移動して、前記２つのクランプ本体により２本の前記セグメント端部を、前記位置決め突起を間に挟んだ状態で、クランプする工程と、クランプされている２本の前記セグメント端部を接合する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、クランプ治具は、互いに接近する方向へ移動可能に設けられセグメント端部をクランプする２つのクランプ本体を備えている。クランプ本体の固定子コア側には、接合される２本のセグメント端部間に進入する位置決め突起が設けられているので、クランプ時、接合される２本のセグメント端部間の固定子コア側に隙間が生じる。接合される２本のセグメント端部が接合中心に押圧されても、位置決め突起によりセグメント端部の固定子コア側が位置決めされるので、隣接するセグメント端部の絶縁皮膜同士が押圧されなくなる。結果、絶縁皮膜への傷を防止することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、クランプ本体の固定子コアと離間する側に、接合される２本のセグメント端部を接合中心に移動させるガイド突起を備えている。このため、セグメント端部は、固定子コアと離間する側（上部）では近づけられ、固定子コア側（下部）では近づかないように位置が制限されるので、隣接するセグメント端部の絶縁皮膜同士の押圧を防ぎつつ高精度に接合することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、クランプ本体に、接合される２本のセグメント端部間に進入する位置決め突起が設けられる。このため、クランプ時、接合される２本のセグメント端部間の固定子コア側に隙間が生じ、隣接するセグメント端部の絶縁皮膜同士が押圧されなくなる。結果、絶縁皮膜への傷を防止することができる。
【００１７】
さらに、位置決め突起は、固定子コア側（下部）から固定子コアと離間する側（上部）に向かって、徐々に幅が狭くなり、下部から上部向かって突起が連なっているので、クランプ本体の剛性を向上させることができる。
【００１８】
請求項４に係る発明では、クランプ本体の固定子コアと離間する側に、接合される２本のセグメント端部を接合中心に移動させるガイド突起が設けられている。このため、セグメント端部は、固定子コアと離間する側（上部）では近づけられ、固定子コア側（下部）では近づかないように位置が制限されるので、隣接するセグメント端部の絶縁皮膜同士の押圧を防ぎつつ高精度に接合することができる。
【００１９】
請求項５に係る発明では、請求項１〜４のいずれか１項記載のクランプ治具を用いてセグメント端部の接合を行うので、絶縁皮膜同士の押圧を防ぐための機構を別途必要とせず、簡単な構造のクランプ治具で接合工程を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係るクランプ治具を用いた固定子の製造方法を説明する図である。
【図２】図１の２矢視図である。
【図３】クランプ治具の斜視図である。
【図４】クランプ治具の正面図である。
【図５】クランプ治具の作用図である。
【図６】実施例のクランプ治具の効果と比較例のクランプ治具の効果を説明する図である。
【図７】セグメント端部の作用図である。
【図８】実施例２に係るクランプ治具の要部斜視図である。
【図９】図８の９矢視図である。
【図１０】従来の技術の基本原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００２２】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、溶接装置１０は、固定子２０を支持する固定子用治具１１と、固定子２０に挿入されるセグメント３０をクランプするクランプ治具４０と、セグメント端部３１を溶接する溶接トーチ１２とを備えている。なお、実施例では、溶接方法をＴＩＧ溶接とし、溶接トーチ１２をＴＩＧ溶接の電極及びシールドガスの吹き出し口を備えたものとしたが、ＭＩＧ溶接などでもよく、セグメント端部３１を溶接できれば他の溶接方法であってもよい。
【００２３】
溶接トーチ１２は、上下方向及び固定子の径方向に移動可能に設けられている。固定子用治具１１は、固定子２０の軸を中心に回転可能に設けられている。クランプ治具４０は、互いに接近する方向へ移動可能に設けられた２つのクランプ本体４１を有するとともに、上下方向に移動可能に設けられている。クランプ治具４０は、２つのクランプ本体４１によって、一列に並んだ複数本のセグメント端部３１を列毎にクランプすることができる。
【００２４】
固定子２０は、円筒状の固定子コア２１と、この固定子コア２１に放射状に形成される複数のスロット２２と、これらのスロット２２に挿入される複数のセグメント３０とを備える。なお、スロット２２には絶縁性のインシュレータを挿入され、インシュレータにセグメント３０が挿入されているものとしてよい。
【００２５】
セグメント３０は、通電する導体３２と、この導体３２を覆うとともに絶縁する絶縁皮膜３３とからなる。セグメント端部３１では、絶縁皮膜３３が剥離して導体３１が露出している。なお、絶縁皮膜３３は、エナメル皮膜としたが、軟質で絶縁性を有していれば、樹脂の材質は問わない。固定子コア２１に挿入されたセグメント１００は、複数本のセグメント端部１０１が一列に並んでおり、この列が固定子コア２１に放射状に複数設けられている。
【００２６】
次に固定子の製造方法について説明する。
先ず、固定子コア２１のスロット２２にセグメント３０を挿入した固定子２０を準備し、固定子２０を固定子用治具１１にセットする。各セグメント端部３１は、固定子コア２１から上方に延びている。実線で示すクランプ治具４０を矢印（１）のように降下させ、想像線で示すクランプ治具４０の位置でセグメント端部３１の列の１つをクランプする。一列のセグメント端部３１において、クランプ治具４０でセグメント端部３１が２本毎にクランプされる。
【００２７】
溶接トーチ１２を矢印（２）のように降下させ、２本毎にセグメント端部３１を順次溶接する。一列分の溶接が終了した後、溶接トーチ１２及びクランプ治具４０を開放、上昇させ、次のセグメント端部３１の列の溶接を繰り返す。
【００２８】
次にクランプ治具４０について説明する。なお、図２はクランプ治具４０の平面図である。また、図３、図４においては、対向する２つのクランプ本体４１は、対称形状のため、一方のみを説明する。
図２〜図４に示すように、クランプ治具４０は、互いに接近する方向へ移動可能に設けられた２つのクランプ本体４１を有する。クランプ本体４１の固定子コア２１（図１参照）側には、セグメント端部３１（図１参照）間に進入する位置決め突起４２が複数設けられている。クランプ本体４１の固定子コア２１と離間する側には、接合される２本のセグメント端部３１をクランプ本体４１の接近方向と直角方向の接合中心に移動させるガイド突起４３が複数設けられている。
【００２９】
また、クランプ本体４１は、固定子コア２１の中心側に設けられ溶接装置１０（図１参照）の移動手段に支持される中心側支持部４４と、固定子コア２１の外径方向側に設けられ溶接装置１０の移動手段に支持される外径側支持部４５とを備えている。クランプ本体４１において、この中心側支持部４４と外径側支持部４５との間に、位置決め突起４２及びガイド突起４３が設けられ、位置決め突起４２及びガイド突起４３の反対側に凹部４６が設けられている。
【００３０】
凹部４６は、固定子コア２１の中心側が深く形成され、固定子コア２１の外径方向に向かって徐々に浅くなるように形成されている。クランプ治具４０でセグメント端部３１の任意の列をクランプする際、凹部４６によって、隣のセグメント端部３１の列に干渉することを回避することができる。
【００３１】
さらに、凹部４６の形状を中心から外径方向に向かって徐々に浅くなるように形成することで、放射状に配置されたセグメント端部３１の列に沿った状態で、クランプ治具４０をセグメント端部３１の列の間に移動させることができる。結果、クランプ本体４１における互いの接近方向の寸法を極力大きくでき、クランプ治具４０の剛性を向上させることができる。
【００３２】
平面視において、位置決め突起４２とガイド突起４３は略三角形状を呈し、重ならないように配置されている。平面視において、ガイド突起４３の間に位置決め突起４２が配置される。位置決め突起４２の傾斜面４２ａによって、２本のセグメント端部３１の基端部の間に、位置決め突起４２を円滑に進入させることができる。一方のクランプ本体４１の２つのガイド突起４３の傾斜面４３ａによって、２本のセグメント端部３１の先端部を円滑に接合位置に案内することができる。
【００３３】
なお、実施例では、一方のクランプ本体４１に、位置決め突起４２を４つ設け、ガイド突起４３を５つ設けたが、これに限定されず、クランプするセグメント端部３１の本数に応じて、位置決め突起４２とガイド突起４３の数を適宜変更しても差し支えない。
【００３４】
図４に示すように、正面視において、位置決め突起４２とガイド突起４３は、図上下方向に離間して配置されている。セグメント端部３１（図５参照）をクランプする際、接合されるセグメント端部３１の基端側（図下側）には隙間が生じ、先端側（図上側）は接触する。このとき、位置決め突起４２とガイド突起４３とを図上下方向に離間させることで、セグメント端部３１が曲がるスペースを確保することができ、セグメント端部３１を所望の形状にすることができる。
【００３５】
以上に述べたクランプ治具４０の作用を次ぎに述べる。
図５（ａ）は平面図であり、固定子２０に挿入されたセグメント３０において、クランプするセグメント端部３１の列を挟むようにクランプ治具４０を移動させる。対向するクランプ本体４１は、クランプするセグメント端部３１の列と、この両隣のセグメント端部３１の列との間に配置される。クランプ本体４１を矢印（３）のように互いに接近させる。
【００３６】
図５（ｂ）は平面図であり、接合される２本のセグメント端部３１は、ガイド突起４３によって押圧され、矢印（４）のように移動して接触する。接合されるセグメント端部３１は、クランプ本体４１の接近方向と直角方向（接合方向）に移動する。
【００３７】
図５（ｃ）は図５（ａ）のｃ−ｃ線断面図であり、クランプ前は、各セグメント端部３１が離間している。
図５（ｄ）は図５（ｂ）のｄ−ｄ線断面図であり、クランプ後は、セグメント端部３１の先端側が、ガイド突起４３によって移動し接触している。このとき、接合されるセグメント端部３１の基端側の間には、位置決め突起４２が進入する。結果、接合されるセグメント端部３１の基端側は離間した状態を維持する。
【００３８】
図５（ｅ）は図５（ｄ）と同じ位置の断面図であり、クランプされたセグメント端部３１の列において、複数のセグメント端部３１を順に溶接トーチ１２で順に溶接する。セグメント端部３１の先端部に溶接玉３４が形成され、セグメント端部３１が２本ずつ接合される。
【００３９】
図５（ｆ）は図５（ｅ）のｆ矢視図であり、固定子２０を側面視している。一列毎にセグメント端部３１を溶接する工程を繰り返すことで、固定子２０の全周に渡って、セグメント端部３１の溶接が施される。なお、溶接されるセグメント端部３１と周方向に隣接するセグメント端部３１における絶縁皮膜３３が接触する部分をクロス部３５とする。クロス部３５における作用を次ぎに説明する。
【００４０】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は実施例におけるクロス部３５の作用を説明する図である。
図６（ａ）は固定子の側面図であり、クランプ治具４０を矢印（６）のように移動させ、セグメント端部３１をクランプする。
すると、図６（ｂ）に示すように、ガイド突起４３でセグメント端部３１の先端側がクランプされ、位置決め突起４２が接合されるセグメント端部３１間の基端側に進入する。
【００４１】
図６（ｃ）は図６（ｂ）のｃ−ｃ線断面図であり、セグメント端部３１の先端側が接合中心に押圧され接触しているが、セグメント端部３１の基端側は離間して隙間が形成されている。このため、セグメント端部３１の基端側は図左右方向に押圧されない。結果、セグメント端部３１近傍の絶縁皮膜３３も押圧されない。
【００４２】
図６（ｄ）に示すように、固定子の周方向に隣接するセグメント端部３１近傍の絶縁皮膜３３が押圧されないので、クロス部３５が凹んで薄くなることがなく、絶縁皮膜３３の傷を防止することができる。このように、本発明では、接合される２本のセグメント端部３１を接合中心に押圧するとともに、絶縁皮膜３３への傷を防止することができる。結果、絶縁皮膜３３の絶縁性が良好に保たれる。さらに、本発明では、絶縁皮膜３３同士の押圧を防ぐための機構を別途必要とせず、簡単な構造のクランプ治具４０で接合工程を実施することができる。
【００４３】
図６（ｅ）〜図６（ｈ）は比較例におけるクロス部３５の作用を説明する図である。
図６（ｅ）は比較例の固定子の側面図であり、クランプ治具１１０は、クランプはガイド突起１１１のみを備えている。クランプ治具１１０を矢印（７）のように移動させる。
すると、図６（ｆ）に示すように、ガイド突起１１１でセグメント端部３１の先端側がクランプされる。
【００４４】
図６（ｇ）は図６（ｆ）のｇ−ｇ線断面図であり、セグメント端部３１の先端側が接合中心に押圧され接触している。これに伴い、セグメント端部３１の基端部近傍の絶縁皮膜３３も矢印（８）のように押圧される。この状態で溶接トーチ１２（図５参照）によって２本毎にセグメント端部３１を溶接する。溶接によりセグメント端部３１は熱くなる。セグメント端部３１の基端部近傍の絶縁皮膜３３は熱源に近いため、接合時の入熱により軟化している。よって押圧による変形が顕著となる。
【００４５】
図６（ｈ）に示すように、固定子の周方向に隣接するセグメント端部３１近傍の絶縁皮膜３３は、接合時の入熱により絶縁被膜３３が軟化した状態で押圧されるので、クロス部３５が凹んで薄くなり、絶縁皮膜３３に傷がつく。このように、比較例では、クロス部３５の絶縁皮膜３３が押圧され傷がつき、絶縁性が悪くなる。
【００４６】
次に本発明におけるセグメント端部３１の力の作用を説明する。
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、セグメント端部３１の先端部では、矢印（９）のように力が加えられる。セグメント端部３１の基端部では、矢印（１０）のように力が加えられる。このため、セグメント端部３１には、矢印（１１）のように捻るように力が加えられる。結果、セグメント端部３１の下方のクロス部３５では、当たりが弱くなる。
【実施例２】
【００４７】
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。なお、図２〜図４に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図８、図９に示すように、クランプ治具４０は、クランプ本体４１に位置決め突起５２を備えている。位置決め突起５２は、固定子コア側から固定子コアと離間する側に向かって、徐々に幅が狭くなっている。位置決め突起５２には、傾斜面５２ａが形成される。
【００４８】
また、クランプ治具４０は、クランプ本体４１の固定子コアと離間する側に、接合される２本のセグメント端部３１（図５参照）をクランプ本体４１の接近方向と直角方向の接合中心に移動させるガイド突起５３を備えている。ガイド突起５３には、傾斜面５３ａが形成される。
【００４９】
このため、クランプ時、接合される２本のセグメント端部３１間の固定子コア側に隙間が上下に長く形成され、隣接するセグメント端部３１の絶縁皮膜３３（図５参照）同士が押圧されなくなる。結果、接合される２本のセグメント端部３１を接合中心に押圧するとともに、絶縁皮膜３３への傷を防止することができる。さらに、セグメント端部３１は、固定子コアと離間する側（図上部）では近づけられ、固定子コア側（図下部）では近づかないように位置が制限されるので、隣接するセグメント端部３１の絶縁皮膜３３同士の押圧を防ぎつつ高精度に接合することができる。
【００５０】
尚、本発明のクランプ治具は、固定子に放射状に配置された一列が８本のセグメント端部のクランプに適応したが、これに限定されず、固定子は一列が６本、１０本、１２本のセグメント端部でもよく、複数本あればセグメント端部の数は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のクランプ治具は、固定子のセグメント端部のクランプに好適である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…溶接装置、２０…固定子、２１…固定子コア、３０…セグメント、３１…セグメント端部、３３…絶縁皮膜、４０…クランプ治具、４１…クランプ本体、４２、５２…位置決め突起、４３、５３…ガイド突起。
【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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【図１０】
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