(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアのスロットに挿入するコイルを捻り整形によって製造するコイル捻り整形方法において、
複数本の第１のＵ字状コイルを予備捻り治具に挿入して予備捻り整形を行い、次に、この予備捻り整形が行われた複数本の前記第１のＵ字状コイルと、予備捻り整形がされていない複数本の第２のＵ字状コイルとを本捻り治具に挿入して本捻り整形を行うことにより、前記第１および第２のＵ字状コイルを整形することを特徴とするコイル捻り整形方法。
【請求項２】
請求項１において、
複数本の前記第１のＵ字状コイルには、少なくとも第３、第４、第５および第６のＵ字状コイルが含まれており、
前記予備捻り整形は、
前記第３、第４および第５のＵ字状コイルを前記予備捻り治具に挿入する第１のステップと、
前記第３、第４および第５のＵ字状コイルの少なくとも１本のターン部側の首部を曲げる第２のステップと、
前記首部の曲げ作業に用いられた作業空間と重なるよう前記第６のＵ字状コイルを前記予備捻り治具に挿入する第３のステップと、
前記予備捻り治具を構成する複数の捻りリングを相対的に移動させることにより、前記第３、第４、第５および第６のＵ字状コイルに対して同時に捻り整形を行う第４のステップと、
捻り整形後の前記第３、第４、第５および第６のＵ字状コイルを前記予備捻り治具から取り出す第５のステップと、
を有し、前記第５のステップにおいて取り出された前記第３、第４、第５および第６のＵ字状コイルを同時に前記本捻り治具に挿入することを特徴とするコイル捻り整形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用交流発電機のステータコイル等を構成するＵ字状のコイルを捻り整形するコイル捻り整形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機の中には、Ｕ字状コイルの端部同士を接合することにより構成されたステータコイルを使用しているものがある。例えば、ステータコアの各スロットに４本の導体が挿入される場合には、大小２種類のＵ字状コイルのそれぞれについて、ターン部を挟んだ各直線部を互いに反対方向に変位させる捻り整形を行った後に各スロットに挿入する。その後、直線部先端の端部同士を溶接等によって接合することにより、規則正しく導体が配列されたコイルエンドが形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、引出線を引き出す箇所や電気角が異なるコイル端部同士を接合する場合等においては、一部のＵ字状コイルについて他のＵ字状コイルと異なる捻り角度および異なる接続状態となる場合があり、このような一部のＵ字状コイルについては他の多くのＵ字状コイルに対して捻り整形を行った後に特別な作業工程が必要になり、工程の複雑化を招くという問題があった。
【０００４】
図１７および図１８は、部分的に捻り角度および接合状態が異なるステータコイルの組み付け作業の概要を示す図である。まず、図１７に示すように、ステータコア１００に２本の異形コイル１１０、１１２を別々に挿入して組み付けた後、それぞれを所定位置で切断し、端部同士が接触するように曲げ整形する。次に、図１８に示すように、切断した異形コイル１１０、１１２の端部１１０ａ、１１２ａ同士を溶接等により接合する。このように、一部のＵ字状コイルについて後工程において切断、曲げ整形、接合の各作業が必要になるため、その分工程数が増加してしまう。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、工程の簡略化が可能なコイル捻り整形方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明のコイル捻り整形方法は、ステータコアのスロットに挿入するコイルを捻り整形によって製造するために、複数本の第１のＵ字状コイルを予備捻り治具に挿入して予備捻り整形を行い、次に、この予備捻り整形が行われた複数本の第１のＵ字状コイルと、予備捻り整形がされていない複数本の第２のＵ字状コイルとを本捻り治具に挿入して本捻り整形を行っている。このように、一部のＵ字状コイルについて予備捻り整形を行った後に、それ以外の多くのＵ字状コイルとともに本捻り整形を行うことにより、捻り角度や接続状態が異なる複数のＵ字状コイルが混在している場合であっても同時に捻り整形を行うことができ、その後に特定のＵ字状コイルに対して個別に切断、曲げ整形、接合等の工程を追加する必要がないため、工程の簡略化が可能になる。
【０００７】
また、複数本の第１のＵ字状コイルには、少なくとも第３、第４、第５および第６のＵ字状コイルが含まれており、上述した予備捻り整形によって、以下に示す第１〜第５のステップにおいて所定の整形を行った後のこれら第３〜第６のＵ字状コイルを同時に本捻り治具に挿入することが望ましい。
【０００８】
第１のステップ：第３、第４および第５のＵ字状コイルを予備捻り治具に挿入する。
第２のステップ：第３、第４および第５のＵ字状コイルの少なくとも１本のターン部側の首部を曲げる。
【０００９】
第３のステップ：首部の曲げ作業に用いられた作業空間と重なるよう第６のＵ字状コイルを予備捻り治具に挿入する。
第４のステップ：予備捻り治具を構成する複数の捻りリングを相対的に移動させることにより、第３、第４、第５および第６のＵ字状コイルに対して同時に捻り整形を行う。
【００１０】
第５のステップ：捻り整形後の前記第３、第４、第５および第６のＵ字状コイルを前記予備捻り治具から取り出す。
このように、複雑な予備捻り整形を行った後の複数本のＵ字状コイルを同時に本捻り治具に挿入することにより、これらのＵ字状コイル間あるいは予備捻り整形がされていない他のＵ字状コイルとの間での干渉を防止することができる。これにより、捻り整形のためのＵ字状コイルの提供からステータコアに対する組み付けまでの各工程の自動化が容易となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態のコイル捻り整形装置を用いたコイル捻り整形方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態のコイル捻り整形工程は、予備捻り整形工程と本捻り整形工程とからなっており、予備捻り整形工程が予備捻り整形治具を用いて、本捻り整形工程が本捻り整形治具を用いて行われる。また、これらの予備捻り整形治具および本捻り整形治具は、例えばＵ字状のコイルであるセグメントを用いて形成されるステータコイルを有する車両用交流発電機を製造するために用いられる。
【００１２】
図１は、本実施形態の予備捻り整形治具の部分的な平面図である。また、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。これらの図に示すように、本実施形態の予備捻り整形治具は、４つの捻りリング１０、１２、１４、１６と、内枠１８および外枠２０と、４つの位置調整治具２２、２４、２６、２８とを含んで構成されている。
【００１３】
４つの捻りリング１０〜１６のそれぞれは、同心状に配置された円環形状を有しており、整形の対象となるＵ字状コイルが挿入される位置に所定の挿入孔が形成されている。具体的には、捻りリング１０は、最も内周側に配置されており、互いに周方向に１スロット分離れた位置に２箇所の挿入孔１０ａ、１０ｂが形成されている。捻りリング１２は、内周側から２番目に配置されており、互いに周方向に１スロット分離れた位置に２箇所の挿入孔１２ａ、１２ｂが形成されている。捻りリング１４は、内周側から３番目に配置されており、互いに周方向に１スロット分離れた位置に２箇所の挿入孔１４ａ、１４ｂが形成されている。捻りリング１６は、最も外側に配置されており、互いに周方向に１スロット分離れた２箇所に挿入孔１６ａ、１６ｂが形成されている。これら４つの捻りリング１０〜１６の中で２つの捻りリング１０、１４は、周方向に揺動可能に支持されている。この揺動動作によって予備捻り整形が実施される。
【００１４】
内枠１８は、最も内周側に配置された捻りリング１０を保持する治具である。また、外枠２０は、最も外周側に配置された捻りリング１６を保持する治具である。これらの内枠１８と外枠２０の間には、捻りリング１０〜１６に形成された各挿入孔に挿入されたＵ字状コイルの反ターン部側の直線部が収容される空間が形成されており、この空間には、これらの直線部の先端位置を調整するために用いられる４つの位置調整治具２２、２４、２６、２８が径方向に沿って配置されている。図２に示した例では、４つの位置調整治具２２〜２８の端面位置が全て同じに設定されているが、Ｕ字状コイルの形状や組合せ方によってはこれらの端面位置が不揃いであってもよい。
【００１５】
図３は、本実施形態の本捻り整形治具の部分的な平面図である。また、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。これらの図に示すように、本実施形態の本捻り整形治具は、２つの捻りリング３０、３２と、内枠３４および外枠３６と、４つの位置調整治具４０、４２、４４、４６とを含んで構成されている。
【００１６】
２つの捻りリング３０、３２のそれぞれは、同心状に配置された円環形状を有しており、整形の対象となるＵ字状コイルが挿入される位置に所定の挿入孔が形成されている。具体的には、捻りリング３０は、内周側に配置されており、周方向に沿ってスロット間隔で複数の挿入孔３０ａが形成されている。また、捻りリング３２は、外周側に配置されており、周方向に沿ってスロット間隔で複数の挿入孔３２ａが形成されている。本実施形態では、２種類（部分的に３種類）のＵ字状コイルの直線部を２本一組で挿入孔３０ａ、３２ａに挿入した後に、捻りリング３０と捻りリング３２を互いに反対方向に揺動させることにより、本捻り整形が実施される。
【００１７】
内枠３４は、内周側の捻りリング３０を保持する治具である。また、外枠３６は、外周側の捻りリング３２を保持する治具である。これらの内枠３４と外枠３６の間には、捻りリング３０、３２に形成された各挿入孔に挿入されたＵ字状コイルの反ターン部側の直線部が収容される空間が形成されており、この空間には、これらの直線部の先端位置を調整するために用いられる４つの位置調整治具４０、４２、４４、４６が径方向に沿って配置されている。図４に示した例では、４つの位置調整治具４０〜４６の端面位置が全て同じに設定されているが、Ｕ字状コイルの形状や組合せ方によってはこれらの端面位置が不揃いであってもよい。
【００１８】
図５は、本実施形態の予備捻り整形工程の手順を示す流れ図である。また、図６〜図１３は、予備捻り整形の各工程を示す図である。図６、図８、図１０、図１２には各工程における予備捻り治具の平面図が、図７、図９、図１１、図１３には予備捻り治具に挿入された各Ｕ字状コイルの形状を示す側面図が示されている。なお、図７、図９、図１１、図１３では、予備捻り治具に挿入されたＵ字状コイルのみに着目してこれらの形状が示されている。
【００１９】
（工程１）
予備捻り整形治具の捻りリング１０、１４の各挿入孔１０ａ、１４ａにＵ字状コイル６０を、捻りリング１２、１４の各挿入孔１２ａ、１４ｂにＵ字状コイル６２を、捻りリング１２、１６の各挿入孔１２ｂ、１６ｂにＵ字状コイル６４をそれぞれ反ターン部側（直線部の先端側）から挿入する（ステップ１０、図６、図７）。
【００２０】
（工程２）
２本のＵ字状コイル６０、６２の間に、上方（ターン部側）から首曲げパンチ５０を下降させ、これらのＵ字状コイル６０、６２の首部を曲げる（ステップ１１、図８、図９）。ここで、首部とは、Ｕ字状コイル６０、６２のターン部側であって、捻りリング１０〜１４から突出した部分をいう。
【００２１】
（工程３）
捻りリング１０、１６の各挿入孔１０ｂ、１６ａに、長尺のＵ字状コイル６６を挿入する（ステップ１２、図１０、図１１）。なお、このＵ字状コイル６６は、Ｕ字状コイル６０、６２の首部の曲げ作業に用いられた空間と重なるように挿入されている。
【００２２】
（工程４）
捻りリング１２、１６に対して捻りリング１０、１４を１スロット分だけ反時計方向に移動させることにより、４本のＵ字状コイル６０、６２、６４、６６に対して捻り整形を行う（ステップ１３、図１２、図１３）。この捻り整形は、長尺のＵ字状コイル６６の必要箇所以外の変形を防止するために、他の３本のＵ字状コイル６０〜６４から突出するＵ字状コイル６６をガイド５２によって固定して行われる。その後、捻り整形された４本のＵ字状コイル６０〜６６が予備捻り整形治具から取り出される（ステップ１４）。
【００２３】
図１４は、上述した予備捻り整形工程の次に実施される本捻り整形工程の手順を示す流れ図である。また、図１５は、本捻り整形の主要工程を示す図である。
（工程１）
本捻り整形治具の捻りリング３０、３２の各挿入孔３０ａ、３２ａに、予備捻り整形がなされていない組み合わされたＵ字状コイル６８、７０をそれぞれ反ターン部から挿入する（ステップ２０、図１５）。
【００２４】
図１６は、予備捻り整形がなされていない組み合わされたＵ字状コイル６８、７０の斜視図である。図１６に示すように、本実施形態においては、一方のＵ字状コイル７０を他方のＵ字状コイル６８が内包するようにこれら２本のＵ字状コイル６８、７０が組み合わされ、捻りリング３０、３２の各挿入孔３０ａ、３２ａに挿入される。
【００２５】
（工程２）
次に、予備捻り整形がなされて組み合わされて、４本が一組となったＵ字状コイル６０、６２、６４、６６を、捻りリング３０、３２の特定の挿入孔３０ａ、３２ａに反ターン部側から挿入する（ステップ２１、図１５）。
【００２６】
（工程３）
捻りリング３０、３２を互いに反対方向に３スロット分だけ（１磁極ピッチが６スロットの場合）回転させることにより、捻りリング３０、３２の各捻り孔３０ａ、３２ａに挿入された全てのＵ字状コイル６０〜７０に対して捻り整形を行う（ステップ２２）。その後、捻り整形されたＵ字状コイルが取り出される（ステップ２３）。このようにして本捻り整形が完了したＵ字状コイルは、ステータコイルを形成する複数スロット分（例えば９６スロット分）が同時にステータコアの各スロットに挿入される。
【００２７】
このように、一部のＵ字状コイル６０〜６６について予備捻り整形を行った後に、それ以外のＵ字状コイル６８、７０とともに本捻り整形を行うことにより、捻り角度や接続状態が異なる複数のＵ字状コイル６０〜７０が混在している場合であっても同時に捻り整形を行うことができ、その後に特定のＵ字状コイルに対して個別に切断、曲げ整形、接合等の工程を追加する必要がないため、工程の簡略化が可能になる。
【００２８】
特に、複雑な予備捻り整形を行った後のＵ字状コイル６０〜６６を同時に本捻り治具に挿入することにより、これらのＵ字状コイル６０〜６６の間あるいは予備捻り整形がされていない他のＵ字状コイル６８、７０との間での干渉を防止することができる。これにより、捻り整形のためのＵ字状コイル６０〜７０の提供からステータコアに対する組み付けまでの各工程の自動化が容易となる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、２スロットに対応する４本のＵ字状コイル６０〜６６を対象に予備捻り整形を行ったが、１スロット内に収容するＵ字状コイルの数や捻り角度が変更される範囲等によっては、４本以外の数のＵ字状コイルを予備捻り整形の対象とするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の予備捻り整形治具の部分的な平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本実施形態の本捻り整形治具の部分的な平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本実施形態の予備捻り整形工程の手順を示す流れ図である。
【図６】予備捻り整形の各工程を示す図である。
【図７】予備捻り整形の各工程を示す図である。
【図８】予備捻り整形の各工程を示す図である。
【図９】予備捻り整形の各工程を示す図である。
【図１０】予備捻り整形の各工程を示す図である。
【図１１】予備捻り整形の各工程を示す図である。
【図１２】予備捻り整形の各工程を示す図である。
【図１３】予備捻り整形の各工程を示す図である。
【図１４】予備捻り整形工程の次に実施される本捻り整形工程の手順を示す流れ図である。
【図１５】本捻り整形の主要工程を示す図である。
【図１６】予備捻り整形がなされていない組み合わされたＵ字状コイルの斜視図である。
【図１７】部分的に捻り角度および接合状態が異なるコイルの組み付け作業の概要を示す図である。
【図１８】部分的に捻り角度および接続状態が異なるコイルの組み付け作業の概要を示す図である。
【符号の説明】
１０、１２、１４、１６、３０、３２  捻りリング
１８、３４  内枠
２０、３６  外枠
５０  首曲げパンチ
５２  ガイド
６０、６２、６４、６６、６８、７０  Ｕ字状コイル
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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