JP5904103B2

JP5904103B2 - 固定子製造方法、固定子、及びその製造装置

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Publication number: JP5904103B2
Application number: JP2012256598A
Authority: JP
Inventors: 泰之平尾; 辰則内海
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: JP2014107877A

Description

本発明は、セグメントコイルを用いた固定子を製造する技術に関し、詳しくは固定子のスロットにセグメントコイルを挿入した後、セグメントコイルの端部を加工する技術に関する。

近年、自動車に駆動用のモータを搭載するケースが多くなってきている。車載される駆動用のモータは、搭載スペースが限られるために省スペースであることが求められる。また、自動車の駆動性能を高めるために高出力化が求められる。特にハイブリッド車はエンジンと駆動用モータとをエンジンルーム内に両方を搭載しなければならず、スペース的な制約は厳しい。この為、更なるモータの小型化が求められている。なお、一般機械に使用されるモータについても、小型化及び高出力化が図られることが望ましい。

特許文献１には、ステータ製造方法に関する技術が開示されている。固定子コアに挿入されたセグメントコイルの端部を、楔形状の分離治具を差し込むことで固定子コアの径方向に広げている。この分離治具を用いた広げ方として、（１）固定子コアの径方向に隣り合うセグメントコイル端部を２本１組にして順に挿入していき、挿入する度に分離治具によって広げる方法、（２）一気に挿入した後、拡張治具を用いて段差の付いているセグメントコイル端部を内径側から外径方向に押し広げる方法、（３）固定子コアの径方向からテーパーコーンと呼ばれる斜面の付いた治具で押し広げる方法などが開示されている。

特開２０１２−１７５７４８号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術を用いた固定子の製造方法では以下に説明する課題があると考えられる。

固定子を形成するに辺り、セグメントコイルの端部は最終的に溶接される必要があるが、端部溶接のためにはセグメントコイルの端部同士が離されていた方が溶接品質の向上を図ることができる。しかしながら、セグメントコイル間を拡張する拡張ピッチを広げる為には、拡張量を増やす必要があり、又、製造コストを下げるために低コストで実現出来ることが望ましい。特許文献１に開示される技術を用いる場合、（１）の１組ずつ変形させる方法では、サイクルタイムが長くなりコストダウンという点に問題が残る。（２）の内径側から外形側へセグメントコイル端部を押圧する方法では、セグメントコイル端部同士の長さの差が大きくなくてはならず、形状的な制約がある。（３）のテーパーコーンを用いてセグメントコイル端部を拡張させる方法では、テーパーの角度との関係で拡張量を増やすことが難しい。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、安価にセグメントコイル端部の拡張ピッチを広げることが可能な固定子製造方法、固定子、及びその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固定子製造方法は、以下のような特徴を有する。

（１）平角導体を曲げ加工してセグメントコイルを形成し、前記セグメントコイルを固定子コアのスロットに挿入し、固定子を製造する固定子製造方法において、前記固定子コアに挿入された前記セグメントコイルの前記固定子コアの端面から突出するリード部分群のうち第１のリード部分を、前記固定子コアの軸方向から近接させる第１予備変形ブレードを用いて、前記スロット内に納められるスロット内導線部分より前記固定子コアの径方向に偏心させ、前記第１のリード部分と隣接する他のリード部分との間に隙間部分を形成する第１拡張工程と、前記固定子コアの軸方向から第１変形ブレード及び、前記第１変形ブレードに隣接して設けられ、前記第１変形ブレードと長さの異なる第２変形ブレードを、前記リード部分群に挿入し、前記第１変形ブレードにより、前記リード部分群のうち第２のリード部分に、前記スロット内に納められるスロット内導線部分より前記固定子コアの径方向に偏心した第１シフト部分が形成され、前記第２変形ブレードが前記隙間部分に挿入されることにより、前記第１のリード部分に前記スロット内導線部分より前記固定子コアの径方向に偏心した第２シフト部分を形成する第２拡張工程と、を有すること、を特徴とする。

上記（１）の態様によれば、第１拡張工程で第１予備変形ブレードを使って第１のリード部分と隣接する他のリード部との間に隙間部分を形成する。そして、第２拡張工程で第１変形ブレードを用いて第２のリード部分に第１シフト部分を形成し、第２変形ブレードを隙間部分に挿入させて第１のリード部分に第２シフト部分を形成している。先端が楔状に形成される変形ブレードを挿入してリード部分にシフト部分を形成するにあたり、事前に隙間部分が形成されていると、リード部分に変形ブレードが乗り上げるといった事態を防ぐことが可能となる。ここでリード部分とは、固定子コアのスロットに挿入されたセグメントコイルの、固定子コア端面から突出する部分を指す。また、リード部分群はリード部分全体を指す。また、シフト部分とは、リード部分のうち変形ブレードによって固定子コアの径方向に偏心している部分、つまり、固定子コアの軸方向に対して所定の角度に曲げられている部分を指す。

第２拡張工程の後にはセグメントコイルの端部を固定子コアの周方向に曲げる捻り工程と、セグメントコイルの端部同士を溶接する溶接工程を経て固定子を製造することになる。そして課題にも示した通り、溶接工程において溶接されるセグメントコイルの端部の第１のペアと、隣接する第２のペアとは十分離間していることが望ましい。この間隔を実現する為の第１シフト部分及び第２シフト部分であり、この間隔を広く採るためにはシフト部分の固定子コアの軸と形成する角度を大きくする必要がある。しかしながら、リード部分を固定子コアの径方向に拡張するほど、セグメントコイルの先端部分の位置制御は困難になるため、最初に挿入される第１変形ブレードに次いで挿入される第２変形ブレードはセグメントコイルの先端部分と干渉するリスクが高くなる。

しかしながら、本発明のように先に第１予備変形ブレードによって隙間部分を形成しておくことで、第２変形ブレードとセグメントコイルの先端部分との干渉リスクを抑えることが可能となる。この結果、固定子の品質を高めることが可能となり、固定子製造に必要なコストを低下させることに貢献することができる。

（２）（１）に記載の固定子製造方法において、前記第１変形ブレードは、前記第２のリード部分を変形させて、前記固定子コアの外周側に偏心する前記第１シフト部分を形成し、前記第２変形ブレードは、前記第１変形ブレードより短く、前記第２のリード部分より前記固定子コアの外周側に位置する前記第１のリード部分を変形させて、前記固定子コアの外周側に偏心する前記第２シフト部分を形成すること、を特徴とする。

上記（２）の態様によれば、第１変形ブレード及び第２変形ブレードによって、第１のリード部分及び第２のリード部分をそれぞれ固定子コアの外周側に偏心させる第１シフト部分及び第２シフト部分を形成する。これにより、固定子コアの外周側にリード部分が拡張された固定子が形成される。第１変形ブレードより第２変形ブレードの長さが短く設定されることで、同時に第１変形ブレードと第２変形ブレードを動かしても、時間差をつけてリード部分に挿入できる。この際に隙間部分が形成されていることで、第２変形ブレードはセグメントコイルの先端部分と干渉するリスクが低くなる。固定子は、回転子が内周側に配置されるために、固定子と回転子とを狭いクリアランスを維持して保持する為にも、外周側にリード部分を広げる方が合理的であり、よりリード部分群の拡張の余裕を採ることが可能となる。

（３）（２）に記載の固定子製造方法において、前記第１拡張工程では、前記固定子コアの内周側から前記リード部分群を支持する内径支持手段にて、前記リード部分群を支持し、前記第１予備変形ブレードを前記リード部分群に挿入して前記第１のリード部分を変形させて前記隙間部分を形成し、前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の前記固定子コア端面に近い根本部を加圧する根本加圧手段にて、前記リード部分群に加圧して成形し、前記第２拡張工程では、前記内径支持手段にて、前記リード部分群を支持し、前記第１変形ブレード及び前記第２変形ブレードを前記リード部分群に挿入して、前記第１シフト部分及び前記第２シフト部分を形成し、前記根本加圧手段にて、前記リード部分群の前記根本部を加圧し、前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の先端側部分を支持する外径加圧手段で、前記固定子コアの径方向外側から加圧して成形すること、を特徴とする。

上記（３）に記載の態様により、第１拡張工程では、内径支持手段によってリード部分群を支持することで、固定子の内側にリード部分が広がることを防ぎ、根本加圧手段にてリード部分群の根本を抑えることで、隙間部分をより広げる効果を得られる。また、第２拡張工程では、内径支持手段によってリード部分群を支持することで固定子の内側にリード部分が広がることを防ぎ、根本加圧手段にてリード部分群の根本を押さえ、外径加圧手段で固定子の外側からリード部分群を加圧することで、リード部分の先端を固定子コアの軸と略平行になるように成形することができる。

このようなリード部分の成形によって、この後に設けられた捻り工程にてリード部分を適切な方向に曲げることが可能となり、この後に設けられた溶接工程にて溶接不良を低減させることに貢献することが可能となる。結果、固定子の製造における製造コストの低減に貢献することが可能となる。

また、前記目的を達成するために、本発明の一態様による固定子は、以下のような特徴を有する。

（４）（１）乃至（３）に記載のいずれか１つに記載の固定子製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。

上記（４）に記載の態様によって、（１）乃至（３）に記載の固定子製造方法を用いて固定子が製造されるので、固定子を製造するにあたって歩留まりが改善し、品質の向上が期待され、その結果、コストダウンの実現が可能となる。

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

（５）平角導体を曲げ加工して形成したセグメントコイルが固定子コアに挿入された固定子構成部品の、前記固定子コアの端面から突出するリード部分同士のピッチを拡張する固定子製造装置において、第１拡張工程に用いる、前記リード部分群に挿入され隙間部分を形成する第１予備変形ブレード、を備える予備変形機構部と、第２拡張工程に用いる、前記リード部分群に挿入する第１変形ブレードと、前記第１変形ブレードより長さが短く、前記隙間部分に挿入される第２変形ブレードと、を備える変形機構部と、を備えること、を特徴とする。

上記（５）に記載の態様によって、第１拡張工程で第１予備変形ブレードを使って第１のリード部分と隣接する他のリード部との間に隙間部分を形成し、第２拡張工程で第１変形ブレードを用いて第２のリード部分に第１シフト部分を形成し、第２変形ブレードを隙間部分に挿入させて第１のリード部分を形成できる。つまり、本発明の固定子製造装置を用いることで、固定子製造時において、先に第１予備変形ブレードによって隙間部分を形成されるので、第２変形ブレードとセグメントコイルの先端部分との干渉リスクを抑えることが可能となる。この結果、固定子の品質を高めることが可能となり、固定子製造に必要なコストを低下が実現可能な固定子製造装置の提供が可能である。

（６）（５）に記載の固定子製造装置において、前記予備変形機構部に、前記固定子コアの内周側から前記リード部分群を支持する内径支持手段と、前記第１予備変形ブレードを挿入後、前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の前記固定子コア端面に近い根本部を加圧する根本加圧手段と、を備え、前記変形機構部に、前記内径支持手段と、前記第１変形ブレード及び前記第２変形ブレードを挿入後、前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の前記固定子コア端面に近い根本部を加圧する前記根本加圧手段と、前記根本加圧手段で前記リード部分群の根本部を加圧後に、前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の先端側部分を支持する外径加圧手段と、を備えること、を特徴とする。

上記（６）に記載の態様によって、第１拡張工程では、内径支持手段によってリード部分群を支持することで、固定子の内側にリード部分が広がることを防ぎ、根本加圧手段にてリード部分群の根本を抑えることで、隙間部分をより広げる効果を得られる。また、第２拡張工程では、内径支持手段によってリード部分群を支持することで固定子の内側にリード部分が広がることを防ぎ、根本加圧手段にてリード部分群の根本を押さえ、外径加圧手段で固定子の外側からリード部分を加圧することで、リード部分の先端を固定子コアの軸と略平行になるように成形することができる。つまり、本発明の固定子製造装置によって、固定子の製造における製造コストの低減に貢献することが可能となる。

本実施形態の、固定子の斜視図である。本実施形態の、固定子のコイルエンド部分リード側の拡大斜視図である。本実施形態の、固定子にセグメントを挿入した際の斜視図である。本実施形態の、セグメントの平面図である。本実施形態の、固定子の組み立て工程の概略を示す概念図である。（ａ）固定子コアの斜視図である。（ｂ）固定子コアにインシュレータを備えた斜視図である。（ｃ）セグメントの斜視図である。（ｄ）固定子コアにセグメントを挿入した様子を示す断面図である。（ｅ）セグメントを溶接した様子を示す断面図である。本実施形態の、固定子の組み立て加工工程のフロー図である。本実施形態の、固定子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。本実施形態の、固定子コアにセグメントコイルが挿入された様子を示す断面図である。本実施形態の、セグメントコイルの予備拡張をする様子を示す断面図である。本実施形態の、第１予備拡張ブレードの先端をリード部分群に挿入した様子を示す部分拡大図である。本実施形態の、第２予備拡張ブレードの先端をリード部分群に挿入した様子を示す部分拡大図である。本実施形態の、予備拡張が行われたリード部分群の先端拡大図である。本実施形態の、第２拡張工程でリード部分群の拡張する様子を示す断面図である。本実施形態の、第２拡張工程でリード部分群に第２拡張加工装置を用いた様子を示す断面図である。本実施形態の、第２拡張工程のリード部分群の先端拡大図である。本実施形態の、固定子の断面図である。比較のために用意した、リード先端部の拡張工程の様子を示す側面図である。

まず、本発明の実施形態について、参考となる図面を用いて説明する。なお、用いられている図面の詳細部分は説明の都合上簡略化されている。

図１に、本実施形態の、固定子１０の斜視図を示す。図２に、固定子１０のコイルエンド部分リード側の拡大斜視図を示す。固定子１０は、固定子コア２０とセグメントコイルＳＣよりなる。略円筒状の形状の電磁鋼板を積層してなる固定子コア２０には、内周側に突出する形に形成されるティース１１と隣り合うティース１１の間にスロット１２が設けられる。用意されるティース１１の数は４８、スロット１２の数も同様である。固定子コア２０の外周側には、リブ２１とボルト穴２２が３箇所設けられている。そして、ボルト穴２２を利用してモータカバー等を取り付け等ができる。スロット１２には、図２に示される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、セグメントコイルＳＣと固定子コア２０との絶縁を確保している。

図３に、固定子コア２０にセグメントＳｇを挿入し、後拡張した状態の斜視図を示す。図４に、セグメントＳｇ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Ｓｇが形成されている。セグメントＳｇは大雑把に分けると３つの部分からなる。固定子コア２０のスロット１２に挿入されるスロット内導線部Ｓｇｂと、固定子１０のリード側に固定子コア２０の端面より突出するリード部分Ｓｇａと、反リード部分Ｓｇｃである。便宜上、リード部分Ｓｇａはリード部分ＳｇａＡとリード部分ＳｇａＢと分けて呼ぶ。また、スロット内導線部Ｓｇｂは、スロット内導線部ＳｇｂＡとスロット内導線部ＳｇｂＢと分けて呼ぶ。又、反リード部分Ｓｇｃはクランク部Ｓｇｅと斜辺部ＳｇｄＡと斜辺部ＳｇｄＢとからなるものとする。リード部分ＳｇａＡ及びリード部分ＳｇａＢの先端は、剥離加工されて後述する剥離部分Ｓｇｉが設けられる。

図５に、固定子１０の組み立て工程の概略を示す。図５（ａ）に、固定子コア２０の斜視図を示す。図５（ｂ）に、固定子コア２０にインシュレータ２５を備えた斜視図を示す。図５（ｃ）に、セグメントＳｇの斜視図を示す。図５（ｄ）に、固定子コア２０にセグメントＳｇを挿入した様子を断面図に示す。図５（ｅ）に、セグメントＳｇを溶接した様子を断面図に示す。なお、図５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。まず、図５（ａ）に示される固定子コア２０に形成されるスロット１２に、図５（ｂ）に示すようにインシュレータ２５を挿入した状態で、図５（ｃ）に示すセグメントＳｇを挿入する。

この結果、図５（ｄ）に示すような状態になる。すなわち、セグメントＳｇが固定子コア２０の端部から一部突出し、リード部分ＳｇａＡ及びリード部分ＳｇａＢが突出した状態になっている。そして、リード部分ＳｇａＡ及びリード部分ＳｇａＢを捻り、図５（ｅ）に示すように先端を溶接して溶接部Ｓｇｆを形成することで、固定子１０を形成する。なお、図５では固定子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Ｓｇを円環状に配置する整列工程を必要とする。

図６に、固定子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Ｓｇｅを作成し、略Ｕ字型のセグメントＳｇを得る。Ｓ３では、「セグメント整列」を行う。セグメントＳｇは、固定子コア２０のスロット１２にスロット内導線部ＳｇｂＡ又はスロット内導線部ＳｇｂＢが８本収まるように、セグメントＳｇのクランク部Ｓｇｅを組み合わせて円筒状に配置され、セグメントコイルＳＣを形成する。

Ｓ４では、「インシュレータ挿入」を行う。固定子コア２０のスロット１２には、固定子コア２０とセグメントコイルＳＣとの絶縁を図る目的でインシュレータ２５が、各スロット１２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１２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ＳＣを固定子コア２０に対して近接させ、リード部分Ｓｇａをインシュレータ２５の備えられたスロット１２に挿入する工程である。

Ｓ６では、「ウェッジ挿入」を行う。図７に、固定子コア２０のスロット１２にスロット内導線部Ｓｇｂが入った状態のスロット１２部分の拡大断面図を示す。スロット１２に、セグメントＳｇのスロット内導線部Ｓｇｂが８本挿入された状態で、固定子コア２０の最内周側にウェッジ紙１３を挿入する。ウェッジ紙１３はティース１１の先端にスロット１２に突出するように設けられている凸部１１ａによって、突っ張ることで保持される。Ｓ７では、「リード部分後拡張」を行う。後述する方法で、リード部分Ｓｇａにシフト部分Ｓｆを形成する工程である。

Ｓ８では、「捻り形成」を行う。固定子コア２０に挿入されたセグメントコイルＳＣのリード部分Ｓｇａを固定子コア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。リード部分Ｓｇａ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部分Ｓｇａ同士が異なる方向に捻られる。Ｓ９では、「Ｔｉｇ溶接」を行う。図５（ｅ）に示すように、隣り合うリード部分Ｓｇａ同士を溶接することで、溶接部Ｓｇｆを形成する。Ｓ１０では、「コイルエンド部絶縁処理」を行う。溶接部Ｓｇｆ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ＳＣにワニスを含浸させることで、固定子１０運用時に車のボディ等から伝えられる振動を等で固定子１０に対してセグメントコイルＳＣが移動しないように固定を行う。

次に、図６のＳ７であるリード部分後拡張の工程の内、第１拡張工程について説明する。図８に、固定子コアにセグメントコイルが挿入された様子を断面図に示す。まず、固定子コア２０にセグメントコイルＳＣを挿入することで、リード部分Ｓｇａが固定子コア２０の端面から突出する結果となる。リード部分Ｓｇａは、内周側から、第１リード部分Ｓｇａ１、第２リード部分Ｓｇａ２、第３リード部分Ｓｇａ３、第４リード部分Ｓｇａ４、第５リード部分Ｓｇａ５、第６リード部分Ｓｇａ６、第７リード部分Ｓｇａ７、及び第８リード部分Ｓｇａ８となっている。第１リード部分Ｓｇａ１から順に第８リード部分Ｓｇａ８にかけて順に固定子コア２０の端面２０ａからの長さが長くなるように設定されている。これら第１リード部分Ｓｇａ１乃至第８リード部分Ｓｇａ８を纏めて便宜的にリード部分Ｓｇａ群と称する。

第１拡張加工装置１００には、内径支持手段５０と、根本加圧手段６０と、予備拡張ブレード７０を備えている。第１拡張加工装置１００は、図６のＳ７に示される第１拡張工程に用いられる。内径支持手段５０は、セグメントコイルＳＣの内径側に配置され、固定子コア２０の外周側に向けて進退可能な推進機構を有している。図８に示される内径支持手段５０は、前進端に位置した状態を示している。内径支持手段５０によって、リード部分群の内周側、即ち第１リード部分Ｓｇａ１の一辺を支持することができる。根本加圧手段６０は、リード部分群の根本側、即ち固定子コア２０の端面２０ａ寄りの位置を加圧する機能を有している。

予備拡張ブレード７０は、第１予備拡張ブレード７１と、第２予備拡張ブレード７２の２つから成る。第１予備拡張ブレード７１及び第２予備拡張ブレード７２の先端は楔状に形成されている。なお、図８及び後述する図９、図１０及び図１１の第１予備拡張ブレード７１及び第２予備拡張ブレード７２にはリード部分群に挿入されるブレード部分に説明の為にドットハッチングが施してある。予備拡張ブレード７０は、図示しない推進機構が備えられて、固定子コア２０の軸方向に進退可能に備えられる。第１予備拡張ブレード７１及び第２予備拡張ブレード７２は同時に移動する構成となっている。

図９に、セグメントコイルＳＣの予備拡張をする様子を断面図に示す。第１拡張工程では、第１拡張加工装置１００を用いて予備拡張を行う。具体的には、図９に示すように、予備拡張ブレード７０をセグメントコイルＳＣのリード部分Ｓｇａ群に向けて移動させることで、第１予備拡張ブレード７１を第４リード部分Ｓｇａ４と第５リード部分Ｓｇａ５との間に挿入し、第２予備拡張ブレード７２を第６リード部分Ｓｇａ６と第７リード部分Ｓｇａ７との間に挿入する。第１予備拡張ブレード７１及び第２予備拡張ブレード７２をリード部分Ｓｇａ群に挿入した後に、根本加圧手段６０によってリード部分Ｓｇａ群の外周側から加圧する。

図１０に、第１予備拡張ブレード７１の先端をリード部分Ｓｇａ群に挿入した部分拡大図を示す。図１１に、第２予備拡張ブレード７２の先端をリード部分Ｓｇａ群に挿入する部分拡大図を示す。図１２に、予備拡張が行われたリード部分Ｓｇａ群の先端拡大図を示す。面取部Ｓｇｊは第１リード部分Ｓｇａ１と第２リード部分Ｓｇａ２とで背中合わせになるように配置されている。同様にして、第３リード部分Ｓｇａ３と第４リード部分Ｓｇａ４、第５リード部分Ｓｇａ５と第６リード部分Ｓｇａ６、第７リード部分Ｓｇａ７と第８リード部分Ｓｇａ８がペアになるように、面取部Ｓｇｊ同士が背中合わせになるように配置されている。

一方、第２リード部分Ｓｇａ２と第３リード部分Ｓｇａ３とは、面取部Ｓｇｊが向かい合うように配置されている。同様に、第４リード部分Ｓｇａ４と第５リード部分Ｓｇａ５が、第６リード部分Ｓｇａ６と第７リード部分Ｓｇａ７の面取部Ｓｇｊが向かい合うように配置されている。よって、リード部分Ｓｇａ群に第１予備拡張ブレード７１が近接し、第４リード部分Ｓｇａ４と第５リード部分Ｓｇａ５の間に第１予備拡張ブレード７１の先端が挿入される。この際、第１予備拡張ブレード７１の先端は楔状に形成されているので、リード部分Ｓｇａの先端に形成される剥離部分Ｓｇｉの面取部Ｓｇｊを捉えることができる。そして根本加圧手段６０によってセグメントコイルＳＣのリード部分Ｓｇａ群の根本部分を押さえる。

その結果、図１２に示すように、セグメントコイルＳＣに第４リード部分Ｓｇａ４と第５リード部分Ｓｇａ５との間に第１隙間部分ｘ１が形成される。また、第６リード部分Ｓｇａ６と第７リード部分Ｓｇａ７との間に第２隙間部分ｘ２が形成される。

次に、図６のＳ７であるリード部分Ｓｇａ群後拡張の工程の内、第２拡張工程について説明する。図１３に、第２拡張工程でリード部分Ｓｇａ群の拡張する様子を断面図に示す。図１４に、第２拡張工程でリード部分Ｓｇａ群に第２拡張加工装置１１０を用いた様子を断面図に示す。第２拡張加工装置１１０には、内径支持手段５０と、根本加圧手段６０と、追加拡張ブレード８０と、外径加圧手段９０を備えている。内径支持手段５０と根本加圧手段６０については第１拡張加工装置１００に備えられるものと同じなので、説明を省略する。

追加拡張ブレード８０は、第１拡張ブレード８１と、第２拡張ブレード８２と、第３拡張ブレード８３を備えている。第１拡張ブレード８１乃至第３拡張ブレード８３は、第１予備拡張ブレード７１及び第２予備拡張ブレード７２と同じく先端が楔状に形成されている。なお、追加拡張ブレード８０は、図示しない推進機構が備えられて、固定子コア２０の軸方向に進退可能に備えられる。第１拡張ブレード８１、第２拡張ブレード８２及び第３拡張ブレード８３は同時に移動する構成となっている。外径加圧手段９０は、リード部分Ｓｇａ群の外径方向、即ち第８リード部分Ｓｇａ８側面より加圧する機能を有している。なお、図１３、図１４、及び後述する図１５の第１拡張ブレード８１、第２拡張ブレード８２、及び第３拡張ブレード８３には、説明の為にブレード部分にドットハッチングが施されている。

第２拡張工程では、第１拡張工程同様に、まず内径支持手段５０でリード部分Ｓｇａ群の内径側を支持し、追加拡張ブレード８０を固定子コア２０の軸方向からリード部分Ｓｇａ群に向けて近接させる。図１５に、第２拡張工程のリード部分Ｓｇａ群の先端拡大図を示す。第１拡張ブレード８１を第２リード部分Ｓｇａ２と第３リード部分Ｓｇａ３の間に挿入した後、第２拡張ブレード８２を第１隙間部分ｘ１に挿入し、第３拡張ブレード８３を第２隙間部分ｘ２に挿入する。

この結果、図１４に示すように第４リード部分Ｓｇａ４と第５リード部分Ｓｇａ５の間に第２拡張ブレード８２が挿入され、第６リード部分Ｓｇａ６と第７リード部分Ｓｇａ７の間に第３拡張ブレード８３が挿入される。そして、根本加圧手段６０によってリード部分Ｓｇａ群の外径側から加圧し、更に外径加圧手段９０によってリード部分Ｓｇａ群の外径側から加圧することで、リード部分Ｓｇａの先端部分の成形を行う。こうして、固定子コア２０に挿入されたセグメントコイルＳＣの後拡張工程が終了する。

図１６に、固定子の断面図を示す。固定子１０は、図８に示す固定子コア２０にセグメントコイルＳＣが挿入された状態で、リード部分後拡張がなされ、図１５に示すようなリード部分Ｓｇａの形状に成形される。セグメントコイルＳＣのリード部分Ｓｇａは、第１リード部分Ｓｇａ１及び第２リード部分Ｓｇａ２は固定子コア２０の軸に対して平行となっている。一方、第３リード部分Ｓｇａ３には、第１シフト部分内側Ｓｆ１１が形成され、第４リード部分Ｓｇａ４には、第１シフト部分外側Ｓｆ１２が形成される。第１シフト部分内側Ｓｆ１１及び第１シフト部分外側Ｓｆ１２は、第１シフト部分Ｓｆ１として第１拡張ブレード８１に形成される。

第５リード部分Ｓｇａ５には、第２シフト部分内側Ｓｆ２１が形成され、第６リード部分Ｓｇａ６には、第２シフト部分外側Ｓｆ２２が形成される。第２シフト部分内側Ｓｆ２１と第２シフト部分外側Ｓｆ２２は、第２シフト部分Ｓｆ２として第２拡張ブレード８２に形成される。第７リード部分Ｓｇａ７には、第３シフト部分内側Ｓｆ３１が形成され、第８リード部分Ｓｇａ８には、第３シフト部分外側Ｓｆ３２が形成される。第３シフト部分内側Ｓｆ３１及び第３シフト部分外側Ｓｆ３２は、第３シフト部分Ｓｆ３として第３拡張ブレード８３に形成される。第１シフト部分Ｓｆ１乃至第３シフト部分Ｓｆ３は、いずれも追加拡張ブレード８０の先端の楔状部分に沿って形成される。つまり、固定子コア２０の軸方向に対して所定の角度を有した辺として形成される。

本実施形態の固定子１０は上記構成にて製造されるので、以下に説明する作用及び効果を奏する。

まず、リード部分Ｓｇａの拡張ピッチを広げることが可能となる点が効果として挙げられる。これは、平角導体Ｄを曲げ加工してセグメントコイルＳＣを形成し、セグメントコイルＳＣを固定子コア２０のスロット１２に挿入し、固定子１０を製造する固定子製造方法において、第１拡張工程にて、固定子コア２０に挿入されたセグメントコイルＳＣの固定子コア２０の端面から突出するリード部分Ｓｇａ群のうち第４リード部分Ｓｇａ４を、固定子コア２０の軸方向から第１予備拡張ブレード７１を近接させ、スロット１２内に納められるスロット内導線部Ｓｇｂより固定子コア２０の径方向に偏心させ、第４リード部分Ｓｇａ４と隣接する第５リード部分Ｓｇａ５との間に第１隙間部分ｘ１を形成する。

第２拡張工程にて、固定子コア２０の軸方向から第１拡張ブレード８１及び、第１拡張ブレード８１に隣接して設けられ、第１拡張ブレード８１と長さの異なる第２拡張ブレード８２を、リード部分Ｓｇａ群に近接させ、第１拡張ブレード８１により、リード部分Ｓｇａのうち第３リード部分Ｓｇａ３に、スロット１２内に納められるスロット内導線部Ｓｇｂより固定子コア２０の径方向に偏心した第１シフト部分内側Ｓｆ１１が形成され、第４リード部分Ｓｇａ４に第１シフト部分外側Ｓｆ１２が形成され、第２拡張ブレード８２が第１隙間部分ｘ１に挿入されることにより、第５リード部分Ｓｇａ５にスロット内導線部Ｓｇｂより固定子コア２０の径方向に偏心した第２シフト部分内側Ｓｆ２１が形成され、第６リード部分Ｓｇａ６に第２シフト部分外側Ｓｆ２２が形成される。

図１７に、比較のために用意したリード先端部の拡張工程の様子を側面図に示している。この図１６では、第１拡張工程を行わずに第２拡張工程に用いる追加拡張ブレード８０によって、リード部分Ｓｇａ群を拡張している。第１拡張ブレード８１が第２リード部分Ｓｇａ２と第３リード部分Ｓｇａ３の間に挿入されると、第３リード部分Ｓｇａ３乃至第８リード部分Ｓｇａ８が固定子コア２０の外周側に押し広げられて移動する。この結果、図１６の部分Ａに示すように第５リード部分Ｓｇａ５の先端と第２拡張ブレード８２とが干渉してしまう。この干渉は、追加拡張ブレード８０でリード部分Ｓｇａ群の拡張幅を大きくしようとすればするほど起こり易くなり、第２拡張ブレード８２及び第３拡張ブレード８３の形状を調整しても解決することが難しい。

第１拡張ブレード８１、第２拡張ブレード８２及び第３拡張ブレード８３の高さは、リード部分Ｓｇａ群の拡張加工後の品質確保を確保する為に変更することができない。したがって、必然的に拡張できる幅が決定されてしまう。しかしながら、本発明のように第１拡張工程と第２拡張工程の２つの工程に分けることで、第１隙間部分ｘ１及び第２隙間部分ｘ２を作り、第２拡張ブレード８２及び第３拡張ブレード８３を、第５リード部分Ｓｇａ５及び第７リード部分Ｓｇａ７、或いはその他のリード部分Ｓｇａと干渉しないようにすることが可能となる。したがって、固定子１０の後拡張工程においてリード部分Ｓｇａ群の拡張ピッチをより広げることが可能となる。

また、固定子１０の製造をより安価に行う事ができる点が効果として挙げられる。これは、図１６に示すような追加拡張ブレード８０とリード部分Ｓｇａとの干渉を防ぐことができるので、歩留まりの向上が見込めるからである。後拡張工程では、第１拡張工程と第２拡張工程の２工程が必要となる為、固定子１０の製造工程のリードタイムが１工程で終わらせるより長くなる。しかし、歩留まりが向上することで結果的には製造コストを下げることが可能となる。

また、固定子１０の外周側に拡張することで、より拡張スペースが確保し易い。これは、第１拡張ブレード８１は、第３リード部分Ｓｇａ３を変形させて第１シフト部分Ｓｆ１を形成し、第２拡張ブレード８２は、第１拡張ブレード８１より短く、第３リード部分Ｓｇａ３より固定子コア２０の外周側に位置する第５リード部分Ｓｇａ５を変形させて、第２シフト部分Ｓｆ２を形成する。これにより、固定子コア２０の外周側にリード部分Ｓｇａが拡張された固定子１０が形成される。第１拡張ブレード８１より第２拡張ブレード８２、第２拡張ブレード８２より第３拡張ブレード８３の長さが短く設定されることで、追加拡張ブレード８０を一度に動かしても、時間差をつけてリード部分Ｓｇａ群に挿入できる。

この際に第１隙間部分ｘ１及び第２隙間部分ｘ２が先に第１拡張工程で形成されていることで、第２拡張ブレード８２及び第３拡張ブレード８３はセグメントコイルＳＣの先端部分と干渉するリスクが低くなる。固定子１０の内周側には、図示しない回転子が配置され、図示しないモータが形成される。そして、モータの性能を高めるために固定子１０と回転子とを狭いクリアランスを維持して保持する必要がある。このため、固定子１０の外周側にリード部分Ｓｇａ群を広げる方が合理的であり、よりリード部分Ｓｇａ群の拡張の余裕を採ることが可能となる。

リード部分Ｓｇａは、この後の工程で捻り加工され、Ｔｉｇ溶接される。その後に、コイルエンド部を絶縁するために粉体塗装を行う。この為、第２リード部分Ｓｇａ２と第３リード部分Ｓｇａ３、第４リード部分Ｓｇａ４と第５リード部分Ｓｇａ５、第６リード部分Ｓｇａ６と第７リード部分Ｓｇａ７との間はそれぞれ間隔が開いていることが望ましい。捻り加工の際には、先端を治具で保持し易くなるし、Ｔｉｇ溶接の際には、溶接不良の低減が見込める。コイルエンド部絶縁処理の際には、粉体をコイルエンドに侵入させ易くし、絶縁性を確保し易くすることが期待出来る。

また、追加拡張ブレード８０及び外径加圧手段９０を用いることで、リード部分Ｓｇａの先端を固定子コア２０の軸と略平行に形成することが可能である。固定子１０の第１拡張工程では、固定子コア２０の内周側からリード部分Ｓｇａ群を支持する内径支持手段５０にて、リード部分Ｓｇａ群を支持し、第１予備拡張ブレード７１を第５リード部分Ｓｇａ５に近接されて第１隙間部分ｘ１を形成し、固定子コア２０の外周側からリード部分Ｓｇａの端面２０ａに近い根本部を支持する根本加圧手段６０にて、リード部分Ｓｇａ群に加圧して成形する。

そして、第２拡張工程では、内径支持手段５０にて、リード部分Ｓｇａ群を支持し、第１拡張ブレード８１乃至第３拡張ブレード８３をリード部分Ｓｇａ群に挿入して、第１シフト部分Ｓｆ１乃至第３シフト部分Ｓｆ３を形成し、根本加圧手段６０にて、リード部分Ｓｇａ群の根本部を加圧し、固定子コア２０の外周側からリード部分Ｓｇａ群の先端側部分を支持する外径加圧手段９０で、固定子コア２０の径方向外側から加圧して成形している。第１拡張工程で、予備拡張ブレード７０によって予備的な拡張を行い、第１隙間部分ｘ１及び第２隙間部分ｘ２を形成し、第２拡張工程で追加拡張ブレード８０を用いて拡張することで、スムーズな拡張を実現している。

また、内径支持手段５０によってリード部分Ｓｇａ群の内径側を支持し、追加拡張ブレード８０を挿入した状況で、根本加圧手段６０及び外径加圧手段９０によって外径側から加圧することで、リード部分Ｓｇａの先端を固定子コア２０の軸と略平行に形成している。この結果、リード部分Ｓｇａの先端がそれぞれ固定子コア２０の軸と略平行となっている事で、Ｔｉｇ溶接の際には、溶接性が向上して溶接不良の低減が期待出来る。

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、固定子コア２０のスロット１２に挿入されるスロット内導線部Ｓｇｂの本数について８本としているが、この数を増減したとしても本発明の適用が可能である。

また、リード部分後拡張では第１拡張工程と第２拡張工程の２工程で行っているが、スロット１２に挿入されるセグメントＳｇの本数に応じて予備拡張工程となる第１加工工程を更に細分化することを妨げない。ただし、固定子１０の製造におけるリードタイム短縮を考えると、工程数の増加は極力抑えることが望ましい。また、第１拡張工程及び第２拡張工程は、説明の都合上それぞれリード部分Ｓｇａを１列分しか示していないが、４８スロット分、一気に加工したり、複数回に分けて加工したりすることを妨げない。

また、予備拡張ブレード７０の第１予備拡張ブレード７１及び第２予備拡張ブレード７２は１つの推進機構で同時に移動する構成しているが、第１予備拡張ブレード７１及び第２予備拡張ブレード７２の位置精度が確保できれば、別々に進退する事を妨げない。同様に、追加拡張ブレード８０の第１拡張ブレード８１、第２拡張ブレード８２及び第３拡張ブレード８３についても、別々に進退する構成としても良い。推進機構の数は少ない方が望ましいが、必要に応じて違うタイミングでブレードを推進することができるというメリットもあるので、設計思想に応じて使い分けることが好ましい。

１０固定子
１１ティース
１２スロット
２０固定子コア
２０ａ端面
２５インシュレータ
３０外部接続端子
３１端子台
Ｄ平角導体
ＳＣセグメントコイル
Ｓｆシフト部分
Ｓｇセグメント
Ｓｇａリード部分
Ｓｇｂスロット内導線部
Ｓｇｃ反リード部分
Ｓｇｅクランク部
Ｓｇｆ溶接部
Ｓｇｉ剥離部分

Claims

平角導体を曲げ加工してセグメントコイルを形成し、前記セグメントコイルを固定子コアのスロットに挿入し、固定子を製造する固定子製造方法において、
前記固定子コアに挿入された前記セグメントコイルの前記固定子コアの端面から突出するリード部分群のうち第１のリード部分を、前記固定子コアの軸方向から近接させる第１予備変形ブレードを用いて、前記スロット内に納められるスロット内導線部分より前記固定子コアの径方向に偏心させ、前記第１のリード部分と隣接する他のリード部分との間に隙間部分を形成する第１拡張工程と、
前記固定子コアの軸方向から第１変形ブレード及び、前記第１変形ブレードに隣接して設けられ、前記第１変形ブレードと長さの異なる第２変形ブレードを、前記リード部分群に挿入し、
前記第１変形ブレードにより、前記リード部分群のうち第２のリード部分に、前記スロット内導線部分より前記固定子コアの径方向に偏心した第１シフト部分が形成され、
前記第２変形ブレードが前記隙間部分に挿入されることにより、前記第１のリード部分に前記スロット内導線部分より前記固定子コアの径方向に偏心した第２シフト部分を形成する第２拡張工程と、を有すること、
を特徴とする固定子製造方法。
請求項１に記載の固定子製造方法において、
前記第１変形ブレードは、前記第２のリード部分を変形させて、前記固定子コアの外周側に偏心する前記第１シフト部分を形成し、
前記第２変形ブレードは、前記第１変形ブレードより短く、前記第２のリード部分より前記固定子コアの外周側に位置する前記第１のリード部分を変形させて、前記固定子コアの外周側に偏心する前記第２シフト部分を形成すること、
を特徴とする固定子製造方法。
請求項２に記載の固定子製造方法において、
前記第１拡張工程では、
前記固定子コアの内周側から前記リード部分群を支持する内径支持手段にて、前記リード部分群を支持し、
前記第１予備変形ブレードを前記リード部分群に挿入して前記第１のリード部分を変形させて前記隙間部分を形成し、
前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の前記固定子コア端面に近い根本部を加圧する根本加圧手段にて、前記リード部分群に加圧して成形し、
前記第２拡張工程では、
前記内径支持手段にて、前記リード部分群を支持し、
前記第１変形ブレード及び前記第２変形ブレードを前記リード部分群に挿入して、前記第１シフト部分及び前記第２シフト部分を形成し、
前記根本加圧手段にて、前記リード部分群の前記根本部を加圧し、
前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の先端側部分を支持する外径加圧手段で、前記固定子コアの径方向外側から加圧して成形すること、
を特徴とする固定子製造方法。
平角導体を曲げ加工して形成したセグメントコイルが固定子コアに挿入された固定子構成部品の、前記固定子コアの端面から突出するリード部分同士のピッチを拡張する固定子製造装置において、
第１拡張工程に用いる、前記リード部分群に挿入され隙間部分を形成する第１予備変形ブレード、を備える予備変形機構部と、
第２拡張工程に用いる、前記リード部分群に挿入する第１変形ブレードと、前記第１変形ブレードより長さが短く、前記隙間部分に挿入される第２変形ブレードと、を備える変形機構部と、を備えること、
を特徴とする固定子製造装置。
請求項４に記載の固定子製造装置において、
前記予備変形機構部に、前記固定子コアの内周側から前記リード部分群を支持する内径支持手段と、前記第１予備変形ブレードを挿入後、前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の前記固定子コア端面に近い根本部を加圧する根本加圧手段と、を備え、
前記変形機構部に、前記内径支持手段と、前記第１変形ブレード及び前記第２変形ブレードを挿入後、前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の前記固定子コア端面に近い根本部を加圧する前記根本加圧手段と、前記根本加圧手段で前記リード部分群の根本部を加圧後に、前記固定子コアの外周側から前記リード部分群の先端側部分を支持する外径加圧手段と、を備えること、
を特徴とする固定子製造装置。