JP2004236375A - コイルの捻り成形方法および捻り治具 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータスロットに挿入されたセグメントコイルの端部にストレート部分を形成しないことにより、コイルエンド高さを短縮することができるコイルの捻り成形方法および捻り治具を提供すること。
【解決手段】セグメントコイル２０の端部の位置決めを行う位置決め部１２と、セグメントコイル２０の端部を保持することなくセグメントコイル２０の端部近傍部に当接してセグメントコイル２０を押圧する凸部１２とを有する捻り治具１０を用いて、位置決め部１２にセグメントコイル２０の端部を当接させて位置決めを行い、その後、位置決め部１２からセグメントコイル２０の端部を離し、その状態から捻り治具１０を、セグメントコイル２０との係合を維持させつつ、周方向に回転させながらセグメントコイル方向に近接させて、セグメントコイル２０の捻り成形を行う。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステータスロットに挿入されたセグメントコイルの端部を捻り形成するためのコイル捻り成形方法および捻り治具に関する。さらに詳細には、コイルエンド高さを短縮することができるコイル捻り成形方法および捻り治具に関するものである。特に、ハイブリッド車の駆動用モータに使用するステータを製造する際に用いるのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
セグメント式コイルモータにおいては、ステータコアに設けられたスロットに略Ｕ字状のセグメントコイルを挿入した後に、セグメントコイルの先端を捻り、それらの端部を接合することによりステータを製造している。そして、ハイブリッド車の駆動用モータに対する要請の１つとして、搭載スペースの関係からモータの小型化、特にモータの軸方向長さの短縮が挙げられる。モータの小型化、特にモータの軸方向長さの短縮を図るためには、ステータにおけるコイルエンド高さを少しでも短縮する必要がある。
【０００３】
そこで、コイルエンド高さを短縮するためのコイル捻り成形に関する技術が色々と提案されている。そのうちの１つとして、例えば、特開２０００−９２７９７号公報に開示された技術がある。この技術では、まず、図９に示すように、円環形状の捻り治具１００に形成された保持部１０１にセグメントコイル１１０の先端を挿入する。そして、この状態から、図１０に示すように、セグメントコイル１１０の先端が保持部１０１から抜けないようにして、捻り治具１００を周方向および軸方向に移動させてセグメントコイル１１０の捻り成形を行う。なお、図９および図１０には、捻り治具１００について円環形状の一部のみを模式的に示している。
【０００４】
このように、捻り治具１００をステータコア１２０に対して、周方向のみならず、軸方向にも相対的に移動させることにより、セグメントコイル１１０の端部を保持している保持部１０１から、セグメントコイル１１０が抜けていくことを防止しつつ、セグメントコイル１１０を捻り成形することができるようになっている。これにより、セグメントコイル１１０の曲げＲを小さくして、コイルエンド高さｈ１（図１１参照）を短縮するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−９２７９７号公報（第３〜４頁、第４図、第７図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開２０００−９２７９７号公報に開示されたコイルの捻り成形技術では、図１１に示すように、セグメントコイル１１０の端部にストレート部分１１０ａが形成されてしまう。このため、コイルエンド高さｈ１が高くなるという問題があった。つまり、セグメントコイル１１０の端部に残るストレート部分１１０ａ（長さｈｓ）がコイルエンド高さｈ１を短縮する妨げとなっていた。
【０００７】
一方、セグメントコイル１１０の先端が捻り治具１００の保持部１０１から抜けてしまうと、セグメントコイル１１０の曲げＲを小さくすることができないので、コイルエンド高さｈ１が高くなってしまうと考えられていた。また、セグメントコイル１１０の先端を保持部１１０により保持した状態で捻り成形を行っている途中に、セグメントコイル１１０の先端が保持部１０１から抜けてしまうと、セグメントコイル１１０に傷がついてしまうという問題もあった。このため従来は、コイルの捻り成形においては、セグメントコイル１１０の先端をしっかりと保持することが重要である考えられていた。
【０００８】
これに対して、本出願人は、コイルエンド高さを短縮するためにセグメントコイルの端部に残るストレート部分をなくすとともに、セグメントコイルに傷がつかないように捻り成形することができないかという観点から種々の実験を繰り返し行った。そして、それらの実験を通じて、セグメントコイルの端部にストレート部分を残さず、またコイルにも傷がつかない捻り成形方法および捻り治具を見いだした。
【０００９】
このような事情からなされた本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、ステータスロットに挿入されたセグメントコイルの端部にストレート部分を形成しないことにより、コイルエンド高さを短縮することができるコイルの捻り成形方法および捻り治具を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係るコイルの捻り成形方法は、ステータスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り治具を用いて捻り成形するコイルの捻り成形方法において、捻り治具に形成された位置決め部にセグメントコイルの端部を当接させて位置決めを行い、その後、位置決め部からセグメントコイルの端部を離し、その状態から捻り治具とセグメントコイルの端部近傍部との係合を維持させつつ、治具とセグメントコイルとを相対的に周方向に回転させながら治具とセグメントコイルとが接近する方向に移動させて、セグメントコイルを捻り成形することを特徴とする。
【００１１】
このコイルの捻り成形方法では、まず、セグメントコイルの端部と捻り治具に形成された位置決め部とに当接させることにより位置決めを行う。その後、位置決め部からセグメントコイルの端部を離す。このように、捻り治具がセグメントコイルの端部を保持しないようにする。そして、この状態、つまりセグメントコイルの端部が捻り治具に保持されていない状態から、捻り治具とセグメントコイルの端部近傍部との係合を維持させつつ治具とセグメントコイルとを相対的に周方向に回転させながら治具とセグメントコイルとが近接する方向に移動させて、セグメントコイルの捻り成形が行われる。
【００１２】
このように捻り治具とセグメントコイルの端部を離してから捻り動作を行うため、セグメントコイルの先端が捻り治具に保持される（掴まれる）ことなく捻り成形が行われる。このため、セグメントコイルの捻り成形後に、セグメントコイルの端部にストレート部分が残らない。したがって、コイルエンド高さを短縮することができる。つまり、ストレート部分の高さ分だけコイルエンド高さが短縮される。また、セグメントコイルの端部を保持しないので、捻り治具からセグメントコイルが抜けるという事態は発生し得ない。このため、セグメントコイルが傷つくようなこともない。
【００１３】
ここで、捻り治具とセグメントコイルとの相対的な回転動作を、捻り治具とセグメントコイルとの接近方向への動作に対し先行して行うことが望ましい。こうすることにより、セグメントコイルの端部が位置決め部から離れた状態から捻り成形が行われるので、セグメントコイルの端部にストレート部分が確実に形成されないからである。また、ステータスロットからセグメントコイルが抜けていくことも防止することができるからである。
【００１４】
また、セグメントコイルの端部を、捻り成形後にステータに対して水平となるように、あらかじめ面取りしておくとよい。これにより、さらにコイルエンド高さを短縮することができるからである。
【００１５】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る捻り治具は、本発明に係るコイルの捻り方法を実現するための捻り治具である。すなわち、本発明に係る捻り治具は、ステータスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を、捻り成形するための捻り治具において、セグメントコイルの端部の位置決めを行う位置決め部と、セグメントコイルの端部を保持することなくセグメントコイルの端部近傍部に当接してセグメントコイルを押圧する凸部と、を有することを特徴とするものである。
【００１６】
この捻り治具を使用して、上記したコイルの捻り成形方法を実施することにより、上記したように、セグメントコイルの端部にストレート部分を形成することなく、セグメントコイルを捻り成形することができる。
【００１７】
本発明に係る捻り治具においては、凸部における一方の側面は、セグメントコイルの位置決めを行う際に、セグメントコイルの端部近傍部に接触することが望ましい。これにより、セグメントコイルの位置決めを確実に行うことができるからである。
【００１８】
そして、一方の側面は、捻り成形を行う際における回転方向前方側に配設すればよい。こうすることにより、捻り成形を行う際に、セグメントコイルと凸部との係合を確実に維持することができるからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコイルの捻り成形方法および捻り治具を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。なお、この実施の形態は、ステータコアに挿入されたセグメントコイルに対し捻り治具を周方向回転、上昇、および下降させて捻り成形する形態を示す。本実施の形態は、ハイブリッド車の駆動用モータに使用するステータの製造に、本発明に係るコイルの捻り成形方法および捻り治具を適用したものである。
【００２０】
そこでまず、本実施の形態に係る捻り治具の概略構成を図１に示す。捻り治具１０は、ステータコアと同様に円環形状をなすものであるので、図１には、捻り治具１０の一部分のみを示している。この捻り治具１０には、図１に示すように、複数の凸部１１が一定間隔で形成されている。この凸部１１は、ステータコアに形成されたスロットと同じ数だけ形成されている。そして、凸部１１は、セグメントコイルの端部をステータコア側に押圧する機能、およびセグメントコイルの左右端の位置決めを行う機能を有するものである。すなわち、凸部１１は、図２に示す頂部１１ａによりセグメントコイルを押し上げ、その側面１１ｂによりセグメントコイルの左右端の位置決めを行うようになっている。なお、図２は、図１に示すＡ部の拡大図である。
【００２１】
そして、図２に示すように、凸部の頂部１１ａは、略三角形状に形成されている。このように頂部１１ａを形成することにより、セグメントコイルの側面に面接触した状態でセグメントコイルの端部をステータコア側に押圧することができるようになっている。
【００２２】
凸部１１の側面１１ｂは、ほぼ鉛直に立設されている。これにより、セグメントコイルの側面に接触してセグメントコイルの左右端の位置決めを行えるようになっている。これに対して、凸部１１の側面１１ｃは、図中上方に向かって広がるような傾斜面となっている。このように、凸部１１の側面１１ｃを傾斜面としているのは、セグメントコイルを捻り成形する際に、セグメントコイルの先端が側面１１ｃに接触しないようにするためである。セグメントコイルの先端が側面１１ｃに接触すると、セグメントコイル先端にストレート部分が形成されてしまうからである。したがって、この傾斜角度は、セグメントコイルを捻り成形する際に、セグメントコイルの先端が側面１１ｃに接触しないように決定される。
【００２３】
一方、各凸部１１の間には、図１に示すように、各セグメントコイル先端を位置決めする位置決め部１２が形成されている。この位置決め部１２は、図２に示すように、底面１２ａと凸部の側面１１ｂと側面１１ｃの突起部１１ｄとによって構成されている。これにより、セグメントコイルを位置決め部１２に挿入することによりセグメントコイル先端の位置決めが行われるようになっている。
【００２４】
続いて、上記した捻り治具１０を用いて、セグメントコイルを捻り成形する方法について、図３〜図６を参照しつつ説明する。なお、図３は、セグメントコイルの位置決めを行う状態を示すものであり、図４は、位置決め終了後に捻り治具を下降および回転させた状態を示すものであり、図５は、捻り動作を実施している状態を示すものであり、図６は、捻り動作が終了した状態を示すものである。
【００２５】
まず、略Ｕ字形状に成形されたセグメントコイル２０がスロット内に挿入されたステータコア３０の下側（コイル端側）に捻り治具１０を移動させる。これにより、捻り治具１０が捻り成形開始位置にセットされたことになる。次いで、その位置から捻り具１０を上昇させて、図３に示すように、各セグメントコイル２０の先端を各位置決め部１２に挿入する。このとき、セグメントコイル２０の先端は、一時的に位置決め部１２により保持される。これにより、セグメントコイル２０の先端および左右端の位置決めが完了する。
【００２６】
次に、図４に示すように、捻り治具１０を一旦下降および回転させる。これにより、セグメントコイル２０の先端が位置決め部１２から離れる。つまり、セグメントコイル２０の先端がどこにも保持されていない状態となる。この点が従来の捻り成形方法と異なるところである。このとき、セグメントコイル２０の端部の側面と凸部１１の側面１１ｂとは当接した状態が維持されている。
【００２７】
そして、セグメントコイル２０の端部を保持しない状態で、捻り治具１０を回転させるとともに上昇させる。つまり、捻り動作は、捻り治具１０の回転動作と上昇動作とを含んでいる。そして、この捻り動作においては、まず、図５、図６に示すように、捻り治具１０の回転動作および上昇動作が実行される。すなわち、捻り動作においては、捻り治具１０を回転動作させながら上昇動作を行う。これにより、セグメントコイル２０の端部にストレート部分が確実に形成されないとともに、セグメントコイル２０がステータコア３０のスロットから抜けない。
【００２８】
このとき、凸部１１の頂部１１ａがセグメントコイル２０の側面と面接触した状態が維持されている。これで、セグメントコイル２０の捻り成形が終了する。そして、捻り成形が終了すると、捻り治具１０を下降させる。このようにして、セグメントコイル２０が捻り成形されると、図７に示すような形状となる。
【００２９】
ここで、捻り成形後のコイルエンド部の高さｈ２は、図７と図１１とを比較すると明らかなように、ｈ１＞ｈ２となっている。なお、ｈ１は従来の方法により捻り成形した場合におけるコイルエンド高さである。このように、本実施の形態に係る捻り治具１０を用いて、本実施の形態に係る捻り成形方法を実施することにより、コイルエンド高さを短縮することができる。より具体的には、従来の捻り成形技術では残存してしまうストレート部分がなくなるため、そのストレート部分の長さｈｓだけコイルエンド高さを短縮することができる。
【００３０】
さらに、本実施の形態では、セグメントコイル２０の端部２０ａを、捻り成形後にステータコア３０に対して水平となるように、あらかじめ面取りしているので、更なるコイルエンド高さの短縮が図られている。
【００３１】
以上、詳細に説明したように本実施の形態では、セグメントコイル２０の先端および左右端の位置決めを行う位置決め部１２と、セグメントコイル２０の端部を保持することなくセグメントコイル２０の側面に当接してセグメントコイル２０を押圧する凸部１１とを有する捻り治具１０を用いて、位置決め部１２にセグメントコイル２０の端部を当接させて位置決めを行い、その後、捻り治具１０を下降させて位置決め部１２からセグメントコイル２０の端部を離し、その状態から捻り治具１０を、セグメントコイル２０の側面との係合を維持させつつ、周方向に回転させるとともに上昇させて、セグメントコイル２０を捻り成形する。これにより、セグメントコイル２０の先端が捻り治具１０に保持される（掴まれる）ことなく捻り成形が行われる。このため、セグメントコイル２０の捻り成形後に、セグメントコイル２０の端部にストレート部分が残らない。したがって、コイルエンド高さを短縮することができる。
【００３２】
そして、捻り成形を行う際、捻り治具１０を回転動作させながら上昇動作を行うので、セグメントコイル２０の端部が位置決め部１２から離れた状態から捻り成形が行われるため、セグメントコイル２０の端部にストレート部分が確実に形成されない。
【００３３】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記した実施の形態では、位置決め部１２においてセグメントコイル２０の先端を一時的に保持できるようにするため、凸部１１の側面１１ｃの底部に出っ張部１１ｄを設けているが、図８に示すように、突起部１１ｄを設けなくてもよい。このようにしても、底面１２ａと側面１１ｂとの両方にセグメントコイル２０を当接させることにより確実に位置決めすることができるからである。
【００３４】
また、上記した実施の形態では、ハイブリッド車の駆動用モータに使用するステータの製造に本発明に係るコイルの捻り成形方法および捻り治具を適用した場合を例示したが、本発明は自動車のモータに使用されるステータの製造に限られることなく、セグメントコイルを用いたあらゆる用途のモータで使用されるステータの製造に適用することができる。
【００３５】
また、上記実施の形態では、捻り治具１０をステータコア３０の下方に配置して捻り成形する形式について説明したが、もちろんこれとは逆の形式、すなわち、捻り治具１０をステータコア３０の上方に配置して捻り成形する形式としてもよい。
【００３６】
さらに、上記した実施の形態では、セグメントコイル２０が挿入されたステータコア３０を固定して、セグメントコイル２０の端部に対し捻り治具１０を回転動作および上下動動作させる形式について説明した。しかし、捻り治具１０を固定して、ステータコア３０を回転動作および上下動動作させる形式としてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係るコイルの捻り成形方法によれば、ステータスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り治具を用いて捻り成形するコイルの捻り成形方法において、捻り治具に形成された位置決め部にセグメントコイルの端部を当接させて位置決めを行い、その後、位置決め部からセグメントコイルの端部を離し、その状態から捻り治具とセグメントコイルの端部近傍部との係合を維持させつつ、捻り治具とセグメントコイルとを相対的に周方向に回転させながらセグメントコイルを押圧してセグメントコイルを捻り成形するので、セグメントコイルの先端が捻り治具に保持されることなく捻り成形が行われる。したがって、セグメントコイルの捻り成形後に、セグメントコイルの端部にストレート部分が残らないため、コイルエンド高さを短縮することができる。
【００３８】
そして、本発明に係る捻り治具によれば、ステータスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を、捻り成形するための捻り治具において、セグメントコイルの端部の位置決めを行う位置決め部と、セグメントコイルの端部を保持することなくセグメントコイルの側面に当接してセグメントコイルを押圧する凸部とを有するので、上記したコイルの捻り成形方法を実施することにより、セグメントコイルの端部にストレート部分を形成することなく、セグメントコイルを捻り成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る捻り治具の概略構成（円環形状の一部）を示す図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大図である。
【図３】実施の形態に係る捻り成形方法を説明するための説明図であって、コイル先端の位置決めを行う状態を示すものである。
【図４】実施の形態に係る捻り成形方法を説明するための説明図であって、捻り治具を下降させた状態を示すものである。
【図５】実施の形態に係る捻り成形方法を説明するための説明図であって、捻り動作を実施している状態を示すものである。
【図６】実施の形態に係る捻り成形方法を説明するための説明図であって、捻り動作が終了した状態を示すものである。
【図７】本実施の形態に係る捻り成形方法により製造したステータの一部を示す図である。
【図８】捻り治具の変形例を示す図である。
【図９】従来の捻り成形方法を説明するための説明図であって、コイル先端の位置決めを行う状態を示すものである。
【図１０】従来の捻り成形方法を説明するための説明図であって、捻り動作を実施している状態を示すものである。
【図１１】従来の成形方法により製造したステータの一部を示す図である。
【符号の説明】
１０ 捻り治具
１１ 凸部
１１ａ 頂部
１１ｂ，１１ｃ 側面
１２ 位置決め部
１２ａ 底面

Claims (4)

1. ステータスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り治具を用いて捻り成形するコイルの捻り成形方法において、
   前記捻り治具に形成された位置決め部に前記セグメントコイルの端部を当接させて位置決めを行い、
   その後、前記位置決め部から前記セグメントコイルの端部を離し、
   その状態から前記捻り治具と前記セグメントコイルの端部近傍部との係合を維持させつつ、前記治具と前記セグメントコイルとを相対的に周方向に回転させながら前記治具と前記セグメントコイルとが接近する方向に移動させて、前記セグメントコイルを捻り成形することを特徴とするコイルの捻り成形方法。
2. ステータスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り成形するための捻り治具において、
   前記セグメントコイルの端部の位置決めを行う位置決め部と、
   前記セグメントコイルの端部を保持することなく前記セグメントコイルの端部近傍部に当接して前記セグメントコイルを押圧する凸部と、を有することを特徴とする捻り治具。
3. 請求項２に記載する捻り治具において、
   前記凸部における一方の側面は、前記セグメントコイルの位置決めを行う際に、前記セグメントコイルの端部近傍部に接触することを特徴とする捻り治具。
4. 請求項３に記載する捻り治具において、
   前記一方の側面は、捻り成形を行う際における回転方向前方側に配設されていることを特徴とする捻り治具。

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