JP2013172575A - ステータ製造方法及びステータ製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】捻り加工を自動化することが可能なステータ製造方法の提供。
【解決手段】平角導体Ｄを用いて形成したセグメント３１をステータコア２０が有するスロット２２に挿入し、セグメント３１の先端を捻り加工し、ステータ１０を製造するステータ製造方法において、動力線加工工程で、ステータコア２０のコイルエンドに突出するリード先端部３１ａのうちステータ１０の外部と接続するための動力線となる動力線部３１ｘを、ステータ１０の外周側に曲げる。そして、第１捻り工程で、リード先端部３１ａのうち動力線部３１ｘに隣接するリード先端部３１ａを、第１捻り円環治具Ｊ１０で保持して動力線部３１ｘ側の周方向に捻る。そして、第２捻り工程で、第１捻り工程で捻り加工した接続線部３１ｙと、他のリード先端部３１ａとを、第２捻り円環治具Ｊ２０で保持して第１捻り工程とは逆方向に捻る。
【選択図】図１２

Description

本発明は、ステータに用いるコイルの製造方法に関し、詳しくは、セグメントコイルを用いたステータの製造にあたり、セグメントをコイルエンドにおいて他のリード線部とは異なる加工が必要なリード線部の加工手順に関する。

近年は、ハイブリッドカーや電気自動車等、駆動にモータを用いた自動車の開発が盛んにされるようになってきている。しかし、駆動にモータを用いる場合には、これまで以上にモータの小型化及び高出力化が求められる。従来のモータは、丸線を巻回して形成したコイルを用いたものが主流であったが、小型化及び高出力化を求められることで、平角線を用いたコイルをモータに用いることが検討されている。平角線を用いることで、固定子の占積率が向上し、高出力化に有利となるためである。

特許文献１に、ステータの製造装置及びステータの製造方法に関する技術が開示されている。ステータコアにセグメントを挿入した状態で、ステータコイル捻り装置を用いて捻り加工を行う。ステータコイル捻り装置は同心円状に配置された捻り治具が独立に回転可能に備えられている。捻り治具の先端にはセグメントの先端が挿入される隔壁で仕切られた挿入部分が設けられている。

特許文献２に、コイルの捻り形成方法、捻り治具、及び捻り装置に関する技術が開示されている。特許文献３に、セグメントコイル端部の接合方法に関する技術が開示されている。ステータコアにセグメントを挿入した状態で、捻り円環を用いてセグメントの先端の捻り加工を行う。捻り円環は独立に回転可能に備えられ、捻り円環の先端にはセグメントの先端が挿入されるコイル端収容部が備えられている。ステータコアにセグメントを挿入して保持した状態で、捻り円環の先端にセグメントの先端を挿入して、捻り円環を回転させることで、捻り加工を行う。

特開２０００−９２７９７号公報 特開２００６−１３６０８２号公報 特開２００６−３０４５０７号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に開示される装置を用いてステータを製造するには、以下に説明する課題があると考えられる。

セグメントをステータコアに挿入した後に、セグメントの先端を特許文献１乃至特許文献３のいずれかに記載の捻り加工装置を用いて加工する場合、何れの場合にも治具を用いて回転させることでセグメントの先端を加工している。この結果、ステータに配置されたセグメントは、全て同じ方向に同じピッチだけ捻られることになる。ただし、ステータコアに挿入されたセグメントがコイルを形成する為には、接続線部分などで捻りを変える必要がある。このため、捻り加工をした後に部分的に捻り加工したリード線部を、更に追加工する必要がある。

ただし、既に他のリード線部が捻り加工されているため、干渉の問題で自動化は困難であるため手作業により加工を行う必要があると考えられる。ステータの製造工程に手作業工程を必要とすると、製品のリードタイムが伸び、量産効果が薄れて製品コストに影響するので好ましくない。また、手作業工程では製品の品質にバラツキが出やすいことも問題となる。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、捻り加工を自動化することが可能なステータ製造方法又はステータ製造装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様によるステータ製造方法は、以下のような特徴を有する。

（１）平角導体を用いて形成したセグメントをステータコアが有するスロットに挿入し、前記セグメントの先端を捻り加工し、ステータを製造するステータ製造方法において、動力線加工工程で、前記ステータコアのコイルエンドに突出するリード線部のうち前記ステータの外部と接続するための動力線となる動力線部を、前記ステータの外周側に曲げ、第１捻り工程で、前記リード線部のうち前記動力線部に隣接する接続線部を、第１捻り治具で保持して前記動力線部側の周方向に捻り、第２捻り工程で、前記第１捻り工程で捻り加工した前記接続線部と他のリード線部とを、第２捻り治具で保持して、前記第１捻り工程とは逆方向に捻ること、を特徴とする。

（２）（１）に記載のステータ製造方法において、前記第２捻り工程で用いる前記第２捻り治具には、先端に前記リード線部を保持するリード先端把持部を備え、前記接続線部を把持する接続線先端把持部は他の前記リード先端把持部よりも前記リード線部を保持する部分が長く形成されていること、を特徴とする。

（３）（１）又は（２）に記載のステータ製造方法において、前記第２捻り工程では、前記ステータコアの端面に近接して前記リード線部の捻り加工を補助するカフサが挿入され、前記カフサのうち、前記接続線部の前記周方向隣に配置される接続線支持カフサの高さが、他の前記カフサと比べて前記ステータコアの軸方向に高く設定されていること、を特徴とする。

また、前記目的を達成するために、本発明の一態様によるステータ製造装置は、以下のような特徴を有する。

（４）ステータコアの有するスロットに挿入された平角導体よりなるセグメントの先端を捻り加工する捻り円環治具と、前記ステータコアの端面に沿って前記ステータコア外周方向から内周に向けて挿入され前記セグメントの先端の捻り加工を補助するカフサを備え、ステータを製造することを特徴とするステータ製造装置において、前記捻り円環治具の先端に、前工程で既に捻り加工された接続線部の先端を保持する接続線先端把持部と、前記接続線先端把持部より短く設定されたリード線部の先端を保持するリード先端把持部を有していること、を特徴とする。

（５）（４）に記載のステータ製造装置において、前記カフサのうち、前記接続線部の捻り方向に隣接する接続線支持カフサの高さが、他の前記カフサに比べて前記ステータコアの軸方向に高く設定されていること、を特徴とする。

このような特徴を有する本発明の一態様によるステータ製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。

上記（１）に記載の態様では、まず、動力線加工工程で、ステータコアのコイルエンドに突出するリード線部のうちステータの外部と接続するための動力線となる動力線部を、ステータの外周側に曲げる。ステータコアのスロットに挿入されたセグメントは、捻られて接合された後に、外部と接続する動力線を必要とする。動力線から電力を供給されて、ステータは磁力を発生する構成となっている為である。したがって、このような動力線はステータコアのスロットの最外周に挿入されたセグメントの先端となるリード線部のうち、動力線として使用する動力線部が、ステータの外側に向けて曲げ加工されて接続される構成となっている。

そして、次に、第１捻り工程で、リード線部のうち動力線部に隣接して配置される接続線部を、第１捻り治具で保持して動力線部側の周方向に捻る。動力線部はステータの外周側に曲げ加工されているので、動力線部のステータの軸方向上空には空間が存在することとなる。この空間を利用して、接続線部を捻り加工する。そして、次に、第２捻り工程で、第１捻り工程で捻り加工した接続線部と、他のリード線部とを、第２捻り治具で保持して第１捻り工程とは逆方向に捻る。この結果、接続線部は他のリード線部とは捻りピッチが１つだけ異なる構成となる。

ステータのスロットに挿入されたセグメントがコイルを形成する為には、隣り合うコイルと接続する為の接続部分を必要とする。従来は、この接続部分を別途曲げ加工する等の手間を要したが、第１捻り工程で曲げ戻しを行ったことにより、異なる捻りピッチのリード線部を第２捻り工程において、第２捻り治具によって構成することが可能となるため、接続線部分を別途加工する必要が無くなる。従来の手法では、既に捻られたリード線部を他のリード線部との干渉があるために手作業で曲げ加工する必要性があったが、本発明の手法であれば、ステータの製造工程を自動化することが可能となる。

また、上記（２）に記載の態様では、第２捻り治具のリード先端把持部のうち、接続線部を把持する接続線先端把持部を他のリード先端把持部よりも長くしている。このことで、接続線部の形状をコントロールすることが可能である。上記（３）に記載の態様では、接続線支持カフサの高さを他のカフサよりも高くしているが、このことも接続線部の形状のコントロールを目的としている。接続線部は動力線部がステータの外周側に曲げられた分、空間が出来て曲げ加工に自由度が得られる。接続線先端把持部又は接続線支持カフサの高さを変更することで、この空間を有効に利用して、接続線部の形状を決定することが可能となる。これは、他のリード先端部と接続線部との干渉を避けるために有効である。

また、このような特徴を有する本発明の一態様によるステータ製造装置により、以下のような作用、効果が得られる。

上記（４）に記載の態様は、捻り円環治具の先端に、前工程で既に捻り加工された接続線部の先端を保持する接続線先端把持部と、接続線先端把持部より短く設定されたリード線部の先端を保持する第２リード先端把持部を備えるステータ製造装置を用いることで、上記（２）に記載のステータ製造方法を実施可能であり、ステータの製造を自動化するにあたって、他のリード線部が捻られた部分との干渉を避けることを可能とする。

また、上記（５）に記載の態様は、カフサのうち、接続線部の捻り方向に隣接する接続線支持カフサの高さが、他のカフサに比べてステータコアの軸方向に高く設定してあるので、（４）と同様に、ステータの製造を自動化するにあたって、他のリード線部が捻られた部分との干渉を避けることを可能とする。

第１実施形態の、ステータの平面図である。 第１実施形態の、ステータのコイルエンド部分リード側内周側からの拡大斜視図である。 第１実施形態の、セグメントの平面図である。 第１実施形態の、ステータの組み立て工程の概略を示す工程図である。（ａ）ステータコアの模式斜視図である。（ｂ）ステータコアにインシュレータを備えた模式斜視図である。（ｃ）セグメントの模式斜視図である。（ｄ）ステータコアにセグメントを挿入した様子を示した模式断面図である。（ｅ）セグメントを溶接した様子を示した断面図である。 第１実施形態の、ステータの組み立て加工工程のフロー図である。 第１実施形態の、ステータコアのスロットにスロット内導線部が入った状態の平面断面図である。 第１実施形態の、ステータコアのスロットにスロット内導線部が入った状態のスロット部分の拡大断面図である。 第１実施形態の、ステータコアのスロットにスロット内導線部が入った状態のスロット部分の側面断面図である。 第１実施形態の、ステータのリード側を外周側から見た部分斜視図である。 第１実施形態の、接続線部を第１捻り円環治具で保持した様子を示す側面断面図である。 第１実施形態の、接続線部を第１捻り円環治具で捻った状況を示す側面断面図である。 第１実施形態の、リード先端部を第２捻り円環治具で保持した様子を示す側面断面図である。 第１実施形態の、リード先端部を第２捻り円環治具で捻った状況を示す側面断面図である。 第２実施形態の、接続線部を第１捻り円環治具で保持した様子を示す側面断面図である。 第２実施形態の、接続線部を第１捻り円環治具で捻った状況を示す側面断面図である。 第２実施形態の、リード先端部を第２捻り円環治具で保持した様子を示す側面断面図である。 第２実施形態の、リード先端部を第２捻り円環治具で捻った状況を示す側面断面図である。 第２実施形態の、捻り加工後の先端部の拡大側面断面図である。

まず、本発明の第１の実施形態について、図面を用いて説明する。

図１に、第１実施形態のステータ１０の平面図を示す。図２に、ステータ１０のコイルエンド部分リード側の拡大斜視図を示す。ステータ１０は、ステータコア２０とセグメントコイル３０を有する。略円筒状の形状の電磁鋼板を積層してなるステータコア２０には、内周側に突出する形に形成されるティース２１と、隣り合うティース２１の間に後述するセグメント３１が納められるスロット２２が設けられる構成となっている。

ティース２１の数は４８で、スロット２２の数も同様に４８用意されている。ステータコア２０の外周側には、リブ２３とボルト穴２３ａが設けられている。そして、これを利用してケース等を取り付け等ができる構成となっている。スロット２２には、絶縁性を有するインシュレータ２５が挿入される。インシュレータ２５は、略コの字状の形状でスロット２２に納められ、セグメントコイル３０のスロット内導線部３１ｂを包む状態とされて、セグメントコイル３０とステータコア２０との絶縁を確保する。後述する図７に示す状態が、インシュレータ２５の最終的な形状であり、ステータコア２０の内周側が折り畳まれてウェッジ紙３３で押さえられた状態となる。

図３に、セグメント３１の平面図を示す。平角導体Ｄを略Ｕ字状にエッジワイズ曲げ加工してセグメント３１が形成されている。セグメント３１はセグメントコイル３０を構成する部品である。セグメント３１は３つの部分からなり、ステータコア２０のスロット２２に挿入されるスロット内導線部３１ｂと、ステータ１０のリード側にステータコア２０の端面より突出するリード先端部３１ａと、反リード部分３１ｃを有する。便宜上、リード先端部３１ａは第１側リード部３１ａＡと第２側リード部３１ａＢと分けて呼ぶ。また、スロット内導線部３１ｂは、第１側スロット内導線部３１ｂＡと第２側スロット内導線部３１ｂＢと分けて呼ぶ。又、反リード部分３１ｃはクランク部３１ｅと第１側斜辺部３１ｄＡと第２側斜辺部３１ｄＢとからなるものとする。なお、図３には示していないが第１側リード部３１ａＡ及び第２側リード部３１ａＢの先端には、剥離加工されて後述する剥離部分３１ｉが設けられる。

セグメント３１は、図示しない整列機によって円環状に配置される。セグメント３１を円環状に配置しステータコア２０に挿入する前の状態のものを、円環状アシー３２と称する。円環状アシー３２が、ステータコア２０のスロット２２に挿入され、リード先端部３１ａが捻り加工された後に、溶接されてコイルを形成したものがセグメントコイル３０である。セグメントコイル３０を備えたステータコア２０が、図１及び図２に示されるステータ１０である。セグメントコイル３０には外部接続端子４０が接合される。外部接続端子４０は車載される図示しない電池等と電気的に接続される機能を有している。

図４に、ステータ１０の組み立て工程の概略を示す。図４（ａ）に、ステータコア２０の斜視図を示す。図４（ｂ）に、ステータコア２０にインシュレータ２５を備えた斜視図を示す。図４（ｃ）に、セグメント３１の斜視図を示す。図４（ｄ）に、ステータコア２０にセグメント３１を挿入した様子を断面図に示す。図４（ｅ）に、セグメント３１を溶接した様子を断面図に示す。なお、図４に示している斜視図は説明の為に形状を簡略化している。図４（ａ）に示されるステータコア２０に形成されるスロット２２に、図４（ｂ）に示すようにインシュレータ２５を挿入した状態で、図４（ｃ）に示すセグメント３１を挿入する。

この結果、図４（ｄ）に示すような状態になる。すなわち、セグメント３１がステータコア２０の端部から一部突出し、第１側リード部３１ａＡ及び第２側リード部３１ａＢが突出した状態になっている。そして、第１側リード部３１ａＡ及び第２側リード部３１ａＢを捻り、図４（ｅ）に示すように先端を溶接して溶接部３１ｆを形成することで、ステータ１０を形成する。なお、図４ではステータ１０の形成過程について概念的に説明しているが、実際の組み付け工程では、セグメント３１を円環状に配置する整列工程を必要とする。

図５に、ステータ１０の組み立て加工工程のフロー図を示す。Ｓ１では、「平角導体の直線化及び切り出し」を行う。平角導体Ｄは図示しないボビンに巻かれているので、巻き出して癖取りを行った上で必要な長さに切り出す。Ｓ２では、「セグメント形成」を行う。平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工し、更に図示しない型を用いてクランク部３１ｅを作成し、略Ｕ字型のセグメント３１を得る。Ｓ３では、「セグメント整列」を行う。セグメント３１は、ステータコア２０のスロット２２に第１側スロット内導線部３１ｂＡ又は第２側スロット内導線部３１ｂＢが１０本収まるように、セグメント３１のクランク部３１ｅを組み合わせて円筒状に配置され、セグメントコイル３０を形成する。

Ｓ４では、「インシュレータ挿入」を行う。ステータコア２０のスロット２２には、ステータコア２０とセグメントコイル３０との絶縁を図る目的でインシュレータ２５が、各スロット２２に備えられる。この工程では、インシュレータ２５をスロット２２に挿入する。Ｓ５では、「セグメントコイル挿入」を行う。厳密にはセグメントコイル３０となる前の状態である円環状アシー３２をステータコア２０に対して近接させ、リード先端部３１ａをインシュレータ２５の備えられたスロット２２に挿入する工程である。この工程を経て各スロット２２には、スロット内導線部３１ｂが１０本挿入された状態となる。このスロット内導線部３１ｂを便宜上、ステータコア２０の内周側から第１層導線部３１ｂ１、第２層導線部３１ｂ２、第３層導線部３１ｂ３、第４層導線部３１ｂ４、第５層導線部３１ｂ５、第６層導線部３１ｂ６、第７層導線部３１ｂ７、第８層導線部３１ｂ８、第９層導線部３１ｂ９、第１０層導線部３１ｂ１０と称する。

Ｓ６では、「ウェッジ挿入」を行う。図６に、ステータコア２０のスロット２２にスロット内導線部３１ｂが入った状態の断面図を示す。図７に、ステータコア２０のスロット２２にスロット内導線部３１ｂが入った状態のスロット２２部分の拡大断面図を示す。図７は図６に示すＡ部分の拡大図にあたる。スロット２２に、セグメント３１のスロット内導線部３１ｂが１０本挿入された状態で、ステータコア２０の最内周側にウェッジ紙３３を挿入する。ウェッジ紙３３はティース２１の先端にスロット２２に突出するように設けられている凸部２１ａによって、突っ張ることで保持される。ウェッジ紙３３は折り曲げられたインシュレータ２５の先端を押さえる機能を有し、スロット２２内の隙間を無くすスペーサー的な役割を果たしている。

Ｓ７では、「捻り前形成」を行う。ステータコア２０に挿入された円環状アシー３２は、反リード側ではセグメント３１の反リード部分３１ｃが重なった状態となって、ステータコア２０のコイルエンドに突出し、リード側ではセグメント３１のリード先端部３１ａがステータコア２０のコイルエンドに突出する状態となっている。この円環状アシー３２のリード先端部３１ａの一部を動力線部３１ｘとしてステータコア２０の外周側に折り曲げ引き出す。次に、動力線部３１ｘの隣にある接続線部３１ｙを捻る。この工程については後述する。

Ｓ８では、「捻り形成」を行う。ステータコア２０に挿入されたセグメントコイル３０のリード先端部３１ａをステータコア２０の径方向に捻り、隣り合うコイル同士で接続するような形状に変形させる。リード先端部３１ａの捻り方向は、図２に示すように径方向に隣り合うリード先端部３１ａ同士が異なる方向に捻られる。Ｓ９では、「Ｔｉｇ溶接」を行う。図４（ｅ）に示すように、隣り合うリード先端部３１ａ同士を溶接することで、溶接部３１ｆを形成する。この際に、図１に示す接続端子４１も溶接する。Ｓ１０では、「コイルエンド部絶縁処理」を行う。溶接部３１ｆに絶縁被覆を施す工程であり、粉体塗装にて樹脂を用いて絶縁被覆する。また、セグメントコイル３０にワニスを含浸させることで、ステータ１０運用時に車のボディ等から伝えられる振動等でステータ１０に対してセグメントコイル３０が移動しないように固定を行う。

ステータ１０は上記の流れで組み付けが行われる。次に、前述したＳ７の「捻り前形成」及びＳ８の「捻り工程」について詳しく説明する。この工程では、「動力線加工工程」、「前捻り工程」の２つの手順で、リード先端部３１ａの捻り前加工が行われる。その後、Ｓ８の「捻り工程」が行われる。

まずは、「動力線加工工程」について説明する。図８に、ステータコア２０のスロット２２にスロット内導線部３１ｂが入った状態のスロット２２の側面拡大断面図を示す。図８は、図６に示すＢＢ断面にあたる。ステータコア２０のスロット２２に、円環状アシー３２が挿入されると、図８に示すような状態となる。ステータ１０のリード側のコイルエンドには、リード先端部３１ａが階段状に突出している。便宜上、リード先端部３１ａをステータコア２０の内周側から、第１層先端部３１ａ１、第２層先端部３１ａ２、第３層先端部３１ａ３、第４層先端部３１ａ４、第５層先端部３１ａ５、第６層先端部３１ａ６、第７層先端部３１ａ７、第８層先端部３１ａ８、第９層先端部３１ａ９、第１０層先端部３１ａ１０と称する。

リード先端部３１ａのステータコア２０端面からの長さは、第１層先端部３１ａ１が一番短く、ステータコア２０の外周側に行くに従って徐々に長く設定され、第１０層先端部３１ａ１０が最も長くなるよう、階段状に設定されている。これは、リード先端部３１ａが捻り加工され溶接された際に、溶接部３１ｆがステータ１０の端面に放射状に配置されるために、ステータコア２０の外周に配置されるものほど長くする必要があるためである。

図９に、ステータ１０のリード側を外周側から見た部分斜視図を示す。第１０層先端部３１ａ１０のうち、長さの異なる一部のリード先端部３１ａを動力線部３１ｘとする。ステータ１０あたり３つ動力線部３１ｘを設けている。動力線部３１ｘとなる第１０層先端部３１ａ１０は、図示しない治具を用いてステータコア２０の外周側に向けて折り曲げ、更に動力線部３１ｘの先端をステータコア２０の軸方向に向けて折り曲げる。この結果、図９に示すように、動力線部３１ｘはスロット２２の上部からステータコア２０の外周側に折り曲げられ、ステータコア２０の外延部より立ち上げられてステータコア２０の軸方向に突出する形状となる。図１にも示されるように動力線部３１ｘは、ステータ１０の外周側に向けて３カ所のリード先端部３１ａが曲げられて、外部接続端子４０と接続されるよう設けられる。

次に、「前捻り工程」について説明する。「前捻り工程」は第１捻り工程に該当する。図１０に、接続線部３１ｙを第１捻り円環治具Ｊ１０で保持した様子を側面断面図に示す。図１１に、接続線部３１ｙを第１捻り円環治具Ｊ１０で捻った状況を側面断面図に示す。図１０及び図１１は、ステータ１０の外周側側面からの様子を模式的に示しており、実際には円環状であるためにリード先端部３１ａのピッチは異なるのだが、ここでは等ピッチとなるように描かれている。接続線部３１ｙは動力線部３１ｘの隣に設けられる第１０層先端部３１ａ１０である。接続線部３１ｙは捻り加工された後に、接続線部３１ｙとは別のスロット２２に納められ、捻られた第９層先端部３１ａ９とＴｉｇ溶接される。第１実施形態のセグメントコイル３０は、セグメント３１が円筒状に配置されて籠状をなし、Ｕ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｗ２相を有する。このＵ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相とを接続するのが接続線部３１ｙである。

次に、第１捻り円環治具Ｊ１０について説明する。第１捻り円環治具Ｊ１０は、円環状の幹部Ｊ１１に先端保持部Ｊ１２が備えられている。先端保持部Ｊ１２は、リード先端部３１ａの先端が挿入可能な間隔に突起Ｊ１３が２本備えられており、突起Ｊ１３間にリード先端部３１ａを保持する保持部Ｊ１４が備えられている。先端保持部Ｊ１２は、幹部Ｊ１１に３カ所設けられており、幹部Ｊ１１がその軸を中心に回転すると共にステータコア２０の軸方向に前進することで、リード先端部３１ａを捻る構成となっている。突起Ｊ１３の長さは、前捻り加工を行った際に幹部Ｊ１１がリード先端部３１ａの先端と干渉しない長さとなるように設定されている。

次に、ステータコア２０の端面に沿って挿入されるカフサＪ３０について説明する。カフサＪ３０は、ステータコア２０の径方向に所定ピッチで配置され、図示しない摺動溝を有する環状パレットＪ３５に保持されてなる。環状パレットＪ３５の中心にはステータコア２０が配置されるので、カフサＪ３０はステータコア２０の外周方向から内周に向けてステータコア２０の端面に沿って挿入される。カフサＪ３０は一面がステータコア２０の端面に接する底面Ｊ３０１であり、楕円を断片で切断した様な形状の断面を有している。底面Ｊ３０１に繋がるリード線支持面Ｊ３２は、捻り加工されるリード先端部３１ａを支持する機能を有している。このカフサＪ３０がステータコア２０の端面で沿ってティース２１の上部に挿入された状況で、リード先端部３１ａが捻り加工される。

接続線部３１ｙとなる第１０層先端部３１ａ１０は、動力線部３１ｘの隣に配置される第１０層先端部３１ａ１０である。すなわち、動力線部３１ｘの隣のスロット２２に配置される第１０層先端部３１ａ１０を接続線部３１ｙとする。接続線部３１ｙとする第１０層先端部３１ａ１０は、他の第１０層先端部３１ａ１０よりも若干短く設定されており、これを保持可能なように第１捻り円環治具Ｊ１０の先端保持部Ｊ１２が有する突起Ｊ１３の長さが決定されている。この先端保持部Ｊ１２によって、接続線部３１ｙとなる第１０層先端部３１ａ１０が保持され、図１０に示すように第１捻り円環治具Ｊ１０が動力線部３１ｘ側に回転することで、接続線部３１ｙが捻り形成される。

次に、「捻り工程」について説明する。「捻り工程」は第２捻り工程に該当し、上述のＳ８に説明する工程である。図１２に、リード先端部を第２捻り円環治具で保持した様子を側面断面図に示す。図１３に、リード先端部を第２捻り円環治具で捻った状況を側面断面図に示す。図１２及び図１３についても、図１０及び図１１と同様に、リード先端部３１ａが等ピッチで示されている。まず、第２捻り円環治具Ｊ２０について説明する。第２捻り円環治具Ｊ２０は、複数の異なる径の円環状の治具よりなり、図１２及び図１３には最外周幹部Ｊ２１が示されている。第１実施形態のステータ１０は、図７に示すようにスロット２２にスロット内導線部３１ｂが１０本入る構成となっている。従って、円環状の幹部が１０層重なるように用意され、それぞれ異なる方向に回転可能に備えられている必要がある。そしてそれぞれの幹部の先端には先端保持部Ｊ２２が複数整列され備えられている。

先端保持部Ｊ２２は、一般線保持部Ｊ２２１と接続線保持部Ｊ２２２の２種類が用意され、接続線保持部Ｊ２２２は最外周幹部Ｊ２１の先端に３カ所だけ設けられている。また、接続線保持部Ｊ２２２の隣はブランクＪ２２３となっている。このブランクＪ２２３は、動力線部３１ｘの隣に位置に該当する。一般線保持部Ｊ２２１は隣り合う突起Ｊ２３１で１本のリード先端部３１ａの先端を保持するように形成されている。接続線保持部Ｊ２２２は２本の突起Ｊ２３２で接続線部３１ｙの先端を保持するように形成されている。なお、最外周幹部Ｊ２１には、一般線保持部Ｊ２２１の一部は突起Ｊ２３２と突起Ｊ２３１とでリード先端部３１ａの先端を保持する部分が設けられている。突起Ｊ２３２の長さは、図１２に示すように、一般線保持部Ｊ２２１でリード先端部３１ａの先端を保持できるように最外周幹部Ｊ２１を近接させたときに、既に捻られた接続線部３１ｙの先端を他のリード先端部３１ａの先端よりも深く保持できるような長さに設定されている。

第２捻り円環治具Ｊ２０は、カフサＪ３０が挿入された状況で、図１２に示すように一般線保持部Ｊ２２１と接続線保持部Ｊ２２２でリード先端部３１ａを保持する位置までステータ１０に近接し、一般線保持部Ｊ２２１でリード先端部３１ａを、接続線保持部Ｊ２２２で接続線部３１ｙを保持する。この状態で、幹部をそれぞれ回転させ、最外周幹部Ｊ２１は図１３に示すように回転させ、リード先端部３１ａを捻り加工する。「前捻り工程」で接続線部３１ｙは、図１１に示すように、動力線部３１ｘの上、すなわち１ピッチ分捻り加工しているので、リード先端部３１ａが３ピッチ分捻られる際に、接続線部３１ｙは２ピッチ捻られる。

動力線部３１ｘ及び接続線部３１ｙが設けられるのは第１０層先端部３１ａ１０であるので、第１層先端部３１ａ１乃至第９層先端部３１ａ９は、それぞれのスロット２２から突出するリード先端部３１ａが同じ方向に同様に捻られる。そして、この後、Ｓ９でＴｉｇ溶接が行われ、動力線部３１ｘにもそれぞれＷ相接続端子４１Ｗ、Ｕ相接続端子４１Ｕ及びＶ相接続端子４１Ｖが溶接される。端子台４２に保持されるＷ相接続端子４１Ｗ、Ｕ相接続端子４１Ｕ及びＶ相接続端子４１Ｖは、車載される電池等と電気的に接続される部分である。この後、Ｓ１０で絶縁被覆が行われる。

第１実施形態のステータ１０の製造方法は上記構成であるので、以下に説明する様な作用及び効果を奏する。

第１実施形態のステータ１０の製造方法は、平角導体Ｄを用いて形成したセグメント３１をステータコア２０が有するスロット２２に挿入し、セグメント３１の先端を捻り加工し、ステータ１０を製造するステータ製造方法において、動力線加工工程で、ステータコア２０のコイルエンドに突出するリード先端部３１ａのうちステータ１０の外部と接続するための動力線となる動力線部３１ｘを、ステータ１０の外周側に曲げる。そして、第１捻り工程で、リード先端部３１ａのうち動力線部３１ｘに隣接するリード先端部３１ａを、第１捻り円環治具Ｊ１０で保持して動力線部３１ｘ側の周方向に捻る。そして、第２捻り工程で、第１捻り工程で捻り加工した接続線部３１ｙと、他のリード先端部３１ａとを、第２捻り円環治具Ｊ２０で保持して第１捻り工程とは逆方向に捻る。

まず、動力線加工工程で、動力線部３１ｘをステータコア２０の外周側に折り曲げることで、動力線部３１ｘとなった第１０層先端部３１ａ１０と接続する第１０層先端部３１ａ１０の延長線上となる部分に空きができる。この為、次の第１捻り工程で、この隙間に向かって接続線部３１ｙとなる第１０層先端部３１ａ１０を捻り加工することができる。この捻り加工を行うことで、次の第２捻り工程で、第１０層先端部３１ａ１０及び捻られた接続線部３１ｙを第１捻り工程とは逆方向に捻ることで、他の第１０層先端部３１ａ１０は３ピッチ分捻った際に、接続線部３１ｙとなる第１０層先端部３１ａ１０は２ピッチ分捻った状態することができる。

このように、異なるピッチの捻り加工を第１捻り工程と第２捻り工程とによって形成することが可能となる。それぞれ第１捻り円環治具Ｊ１０と第２捻り円環治具Ｊ２０とをそれぞれ回転させることでこのような加工が可能となるので、手作業での加工を必要とせず、ステータ１０の形成の自動化が可能となる。また、手作業で接続線部３１ｙを曲げ形成する場合には、接続線部３１ｙの曲げ加工を行った後に剥離部分３１ｉを形成する必要がある。これは接続線部３１ｙの先端位置の精度を向上させるために、曲げ加工した後に接続線部３１ｙの先端を切り揃え、剥離部分３１ｉを形成する必要があるからである。しかし、手作業工程を省くことでこうした手間も省くことが可能となる。ステータ１０の製造を自動化することで、ステータ１０を生産するリードタイムの大幅な短縮に繋がり、作業工程の削減にも繋がる。そして、結果的にステータ１０のコストダウンに貢献することができる。

また、リード先端部３１ａと接続線部３１ｙとを同時に、第２捻り円環治具Ｊ２０によって捻ることが出来るため、捻り加工によるリード先端部３１ａ及び接続線部３１ｙの先端位置の精度を高めることが可能となる。リード先端部３１ａと接続線部３１ｙの捻り後の先端位置精度は、後に行うＴｉｇ溶接工程の歩留まりに影響するため、結果的にステータ１０の製品コストの削減に貢献することが可能である。

次に、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて説明する。第２実施形態のステータ１０の製造方法は、第１実施形態のステータ１０の製造方法とほぼ同じである。ただし、第１捻り円環治具Ｊ１０と第２捻り円環治具Ｊ２０の構成が若干異なる。以下、異なる部分について説明を行う。

図１４に、第２実施形態の、接続線部を第１捻り円環治具で保持した様子を側面断面図に示す。図１５に、接続線部を第１捻り円環治具で捻った状況を側面断面図に示す。図１６に、リード先端部を第２捻り円環治具で保持した様子を側面断面図に示す。図１７に、リード先端部を第２捻り円環治具で捻った状況を側面断面図に示す。なお、図１４乃至図１７は説明のためいずれもリード先端部３１ａが等ピッチで示されている。第２実施形態の第２捻り円環治具Ｊ２０は、接続線部３１ｙを保持する接続線保持部Ｊ２２２の突起Ｊ２３２の長さが、第１実施形態の突起Ｊ２３２よりも長く設定されている。接続線保持部Ｊ２２２の突起Ｊ２３２は、一般線保持部Ｊ２２１の突起Ｊ２３１よりも長く設定されているが、これは、第１捻り工程で先に接続線部３１ｙの捻り加工をすることで、ステータ１０の軸方向の高さが低くなるのをカバーするためである。

しかし、第２実施形態の突起Ｊ２３２を第１実施形態の突起Ｊ２３２よりも長く設定しているのは、図１７に示すように接続線部３１ｙの形状をコントロールするためである。また、第２実施形態のカフサＪ３０についても、第１実施形態のカフサＪ３０とは態様が異なり、接続線部３１ｙの隣に挿入されるのはカフサＪ３０よりもステータ１０の軸方向に高く設定されている接続線支持カフサＪ３１が挿入されている。このような治具を用いて、第２実施形態のステータコア２０に挿入した円環状アシー３２のリード先端部３１ａの捻り加工を行う。なお、第１捻り円環治具Ｊ１０の突起Ｊ１３についても、突起Ｊ２３２に合わせて長くすることが好ましい。

図１８に、捻り加工後の接続線部３１ｙの拡大側面断面図を示す。突起Ｊ２３２の長さを長くすることで、接続線部３１ｙの先端部３１ｙ３の長さを長くすることが可能である。また、接続線支持カフサＪ３１を用いることで接続線部３１ｙの根本部３１ｙ１の長さを長くすることが可能である。つまり、突起Ｊ２３２と接続線支持カフサＪ３１によって接続線部３１ｙの形状を調整することが可能となっている。接続線部３１ｙの隣には動力線部３１ｘが存在するため、接続線部３１ｙを挟むリード先端部３１ａの間には、平角導体Ｄが２本分の隙間が生じる。この隙間を活用して接続線部３１ｙの形状を調整することが可能となる。

接続線部３１ｙは、図１８に示す隙間ｘの範囲内に収まる必要があり、また捻り加工された後の接続線部３１ｙの先端は、他の捻り加工されたリード先端部３１ａの先端と、ステータコア２０の軸方向の高さが揃う必要がある。このため、根本部３１ｙ１や先端部３１ｙ３の長さを調整することで、中間部３１ｙ２の角度θが決定され、隣り合うリード先端部３１ａに干渉しないように接続線部３１ｙを配置することが可能となる。また、接続線支持カフサＪ３１や突起Ｊ２３２の長さを調整することで、接続線部３１ｙの高さの調整をすることも可能である。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。例えば、ステータコア２０のスロット２２に納められるスロット内導線部３１ｂの本数を変更することを妨げないし、セグメント３１の形状を設計の要求に応じて変更することを妨げない。また、例示した第１捻り円環治具Ｊ１０、第２捻り円環治具Ｊ２０、カフサＪ３０等の治具の形状も、発明の趣旨を逸脱しない範囲での設計変更することを妨げない。

１０ ステータ
２０ ステータコア
２１ ティース
２２ スロット
２５ インシュレータ
３０ セグメントコイル
３１ セグメント
３１ａ リード先端部
３１ｂ スロット内導線部
３１ｃ 反リード部分
３１ｅ クランク部
３１ｆ 溶接部
３１ｉ 剥離部分
３１ｘ 動力線部
３１ｙ 接続線部
３２ 円環状アシー
３３ ウェッジ紙
４０ 外部接続端子
４１ 接続端子
４２ 端子台
Ｄ 平角導体
Ｊ１０ 第１捻り円環治具
Ｊ２０ 第２捻り円環治具
Ｊ３０ カフサ

Claims (5)

1. 平角導体を用いて形成したセグメントをステータコアが有するスロットに挿入し、前記セグメントの先端を捻り加工し、ステータを製造するステータ製造方法において、
   動力線加工工程で、
   前記ステータコアのコイルエンドに突出するリード線部のうち前記ステータの外部と接続するための動力線となる動力線部を、前記ステータの外周側に曲げ、
   第１捻り工程で、
   前記リード線部のうち前記動力線部に隣接する接続線部を、第１捻り治具で保持して前記動力線部側の周方向に捻り、
   第２捻り工程で、
   前記第１捻り工程で捻り加工した前記接続線部と他のリード線部とを、第２捻り治具で保持して、前記第１捻り工程とは逆方向に捻ること、
   を特徴とするステータ製造方法。
2. 請求項１に記載のステータ製造方法において、
   前記第２捻り工程で用いる前記第２捻り治具には、先端に前記リード線部を保持するリード先端把持部を備え、前記接続線部を把持する接続線先端把持部は他の前記リード先端把持部よりも前記リード線部を保持する部分が長く形成されていること、
   を特徴とするステータ製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のステータ製造方法において、
   前記第２捻り工程では、前記ステータコアの端面に近接して前記リード線部の捻り加工を補助するカフサが挿入され、
   前記カフサのうち、前記接続線部の前記周方向隣に配置される接続線支持カフサの高さが、他の前記カフサと比べて前記ステータコアの軸方向に高く設定されていること、
   を特徴とするステータ製造方法。
4. ステータコアの有するスロットに挿入された平角導体よりなるセグメントの先端を捻り加工する捻り円環治具と、前記ステータコアの端面に沿って前記ステータコア外周方向から内周に向けて挿入され前記セグメントの先端の捻り加工を補助するカフサを備え、ステータを製造することを特徴とするステータ製造装置において、
   前記捻り円環治具の先端に、前工程で既に捻り加工された接続線部の先端を保持する接続線先端把持部と、前記接続線先端把持部より短く設定されたリード線部の先端を保持するリード先端把持部を有していること、
   を特徴とするステータ製造装置。
5. 請求項４に記載のステータ製造装置において、
   前記カフサのうち、前記接続線部の捻り方向に隣接する接続線支持カフサの高さが、他の前記カフサに比べて前記ステータコアの軸方向に高く設定されていること、
   を特徴とするステータ製造装置。

Images