JP6936112B2 - コイルエンドの成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステータコイルのコイルエンドを形成するリード部の長さが隣接するコイルエンドで異なるコイルエンドの成形方法に関する。

モータのステータコイルでは、Ｕ字状のセグメントコイルを用いるものがあり、この場合セグメントコイルの端部を順次接続してコイルを形成する。この時、セグメントコイルをステータコアのスロットに整列して挿入した後、セグメントコイルの開放端部を順次接続するが、径方向に隣接したセグメントコイルの接続しないもの同士は確実に絶縁する必要がある。このために、コイルエンドの間隔を広げる拡張処理が行われる。

この拡張処理は、セグメントコイルのコイルエンドを形成するリード部間に治具を挿入して、コイルエンドを径方向に曲げることによって行われる。ここで、セグメントコイルは基本的に絶縁皮膜に覆われているが他のセグメントコイルと接続されるリード部（先端部）は、絶縁皮膜が除去されている。そこで、径方向に曲げた際に、先に曲がったコイルエンドが隣接するコイルエンドに接触し、隣接するコイルエンドの絶縁皮膜が損傷する可能性がある。

特許文献１では、隣接する後方側のコイルエンドの先端をバネで付勢された治具で保持することでそのコイルエンドの移動を制限して、コイルエンドの絶縁皮膜の損傷を防止することを提案する。

特開２０１６−１３１４２４号公報

特許文献１の構成によって、コイルエンドの絶縁皮膜の損傷を防止できるが、治具の構造が比較的複雑であり、またバネを用いる関係で、コイルエンドの成形力（曲げの力）が個々のコイルエンドで異なってしまい、曲げ精度が十分でなくなる可能性があった。

本発明に係るコイルエンドの成形方法は、ステータコイルのコイルエンドを形成するリード部の長さが隣接するコイルエンド同士で異なるコイルエンドの成形方法であって、リード部を成形する部分であって、挿入方向の前方にコイルエンドを周方向に傾けるための周方向カムと、挿入方向の後方にコイルエンドを径方向に曲げるための径方向カムを有する第１通路と、挿入方向の前方にコイルエンドを周方向に傾けるための周方向カムを有さず、径方向に曲げるための径方向カムを有する第２通路と、を有する治具を、隣接するリード部の一方が第１の通路、他方が第２の通路に進入するようにコイルエンドに挿入することで、隣接するリード部の一方を周方向に傾けることで隣接する両リード部の先端側の周方向位置をずらした後、隣接する両リード部を径方向に曲げることを特徴とする。

本発明によれば、リード部を径方向に曲げる際に、隣接するリード部の先端側の周方向位置がずれており、両者が衝突することを防止できる。従って、長いリード部の絶縁皮膜が短いリード部の先端部によって剥離されてしまうことを防止することができる。

従来一般的なステータコアにおけるコイルエンドの斜視図である。 セグメントコイルの構成を示す図である。 セグメントコイルの拡張処理を説明する図である。 実施形態に係るセグメントコイルの拡張処理を説明する図である。 治具の構成を示す斜視図である。 治具の構成を示す平面図である。 斜面によるリード部の周方向曲げを説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。

＜ステータの構成＞
図１には、従来一般のステータ１０の概略構成が示されている。ステータ１０は、略円筒または円環形状のステータコア１２と、ステータコア１２の内周側に巻回するよう装着されたコイル１４とを有する。ステータコア１２は、円筒または円環形状のヨーク１６とヨーク１６からステータ径方向内側に延びる複数のティース１８を含む。複数のティース１８は、ステータ周方向に沿って間隔をあけて配列され、隣接するティース１８間の空間はスロット２０と呼ばれ、スロット２０にコイル１４を配置することでコイル１４がティース１８に巻回される。コイル１４は、例えば断面が長方形のコイル導線２２から構成され、コイル導線２２は、スロット２０内に位置する部分と、この部分からステータ軸線方向に延びてステータコア１２の端面から突出し、コイルエンド２４を形成する部分を含む。あるスロット２０から出たコイル導線２２は、コイルエンド２４内で他のスロット２０に伸びて、そのスロット２０に入る。

本発明の実施形態では、前記図１に示したステータコア１２に図２に示すようなＵ字状のセグメントコイル３２を用いてコイル１４を形成する。すなわち、このセグメントコイル３２の２つの脚をそれぞれスロット２０内に挿入し、２つの脚の先端側のリード部３４をステータコア１２から突出させ、リード部３４を周方向に折り曲げて、他のセグメントコイル３２のリード部３４と接続することでコイル１４を構成する。セグメントコイル３２同士の接続は、通常溶接で行われる。セグメントコイル３２は、全体として絶縁皮膜３２ｂで覆われているが、セグメントコイル３２同士の接続部である、リード部３４の先端部３２ａは絶縁皮膜３２ｂを除去してあり、その先端部３２ａが他のセグメントコイル３２のリード部３４の先端部３２ａと接続される。

＜拡張処理＞
ここで、セグメントコイル３２同士の接続部が他の接続部と接触しないようにする必要がある。このために、隣接するセグメントコイル３２のリード部３４同士の間隔を広げる、拡張処理が行われる。

図３（ａ）に、セグメントコイル３２をステータコア１２のスロット２０に挿入した状態を示す。この場合、セグメントコイル３２の脚は、まっすぐのままであり、これが複数本、径方向に整列する。この状態で、くさび状のブレードを持った治具をセグメントコイル３２間の間隙に挿入する。これによって、図３（ｂ）に示すように、セグメントコイル３２の脚が径方向外側に移動することで、間隙が拡張する。この例では、接続する相手との関係で、２本ずつ拡張処理がなされる。

また、拡張処理における、リード部３４の外側への移動距離は、外径側ほど大きくなる。このため、拡張処理前におけるセグメントコイル３２の脚の突出量（リード部３４の長さ）は、外径側ほど大きくなっている。なお、最外のセグメントコイル３２は、他のセグメントコイルに接続するのではなく、他の配線、例えば電力線と接続する場合もあり、その場合最外のセグメントコイル３２の脚の突出量は内側のセグメントコイル３２より小さい。

図４には、拡張処理の手順が示されている。図４（ａ）のように、セグメントコイル３２のリード部３４がステータコア１２から突出している。図４（ｂ）に示すように、ブレード４０が下降して、セグメントコイル３２のリード部３４間に挿入される。ブレード４０は、先端が先細り状になっており、その外径側が押し退けたいセグメントコイル３２の内径側より外側に位置する。このため、ブレード４０が下降することで、接触するセグメントコイル３２が外方に向けて傾く。なお、クランプ４２は、傾くセグメントコイル３２のステータコア１２に近い根元部分を外側から保持して、セグメントコイル３２の成形を補助する。

ここで、本実施形態では、図４（ｃ）に示すように、径方向に傾くセグメントコイル３２の脚について、周方向に傾ける。すなわち、後述する図５の治具を用いることにより、セグメントコイル３２を径方向に傾けるより前の段階で、当該セグメントコイル３２を周方向に傾ける。特に、この周方向への押圧移動は、隣接するセグメントコイル３２の一方についてのみ行う。従って、図４（ｃ）に示すように、セグメントコイル３２が径方向に傾いたときに、隣接する２つのセグメントコイル３２の先端部は、周方向の位置がずれている。

セグメントコイルの脚について周方向の移動がない場合には、長い方のセグメントコイル３２の絶縁皮膜３２ｂと短い方のセグメントコイル３２の先端部３２ａとが接触、衝突して、絶縁皮膜３２ｂが破壊、剥離される可能性がある。本実施形態では、接触、衝突を避けて、セグメントコイル３２の絶縁皮膜３２ｂを保護することができる。

＜治具＞
図５には、上述したようなセグメントコイル３２の周方向及び径方向の２種類の拡張処理を一度に行うための治具５０の構成例について、その斜視図を示してある。また、図６には、その平面図が示されている。

この例は、６本のセグメントコイル３２を一度に押し曲げるための治具である。治具５０は、１つのスロット２０に入る６本のセグメントコイル３２を３つに分け、右側、中央そして左側の２本ずつに対しそれぞれカム台５２ａ、５２ｂ、５２ｃを有する。これら３本のカム台は、スロット２０に挿入されている６本のセグメントコイル３２に隣接するティース１８側から選択されたセグメントコイル３２を周方向及び径方向に移動させる。３本のカム台５２はほぼ同様の構成、作用を有するので、以下にはカム台５２ａによるセグメントコイル３２の周方向への移動及びこれに引き続くセグメントコイル３２の径方向への移動を説明する。

カム台５２ａには、外径側の隣接する２本のセグメントコイル３２のために２つの通路が設けられている。一方の第１通路４４には周方向の上り斜面４４ａが周方向カムとして設けられ、他方の第２通路４６には斜面は設けられず平坦である。従って、第１通路４４を移動するセグメントコイル３２のみ、上り斜面４４ａにガイドされることによって、周方向に移動する。この構造は中央、左側のカム台についても同様である。

そして、通路４４，４６の後方にはブレード４０が径方向カムとして配置されている。このブレード４０は、セグメントコイル３２の径方向移動用であり、ブレード４０間にセグメントコイル３２が進入することで、セグメントコイル３２は径方向に移動する。

従って、通路４４に進入するセグメントコイル３２は、一旦周方向に傾けられた後、径方向に傾けられて成形される。一方、通路４６に進入するセグメントコイル３２は、周方向に傾けられることなく、径方向にのみ傾けられて成形される。以上のようにして、カム台５２ａによる拡張処理が行われ、他のカム台５２ｂ、５２ｃにおいても同様にセグメントコイル３２に対する拡張処理が行われる。なお、実施形態において、３つのカム台５２ａ、５２ｂ、５２ｃはそれぞれ異なる高さを有するが、これはリード部３４において各セグメントコイル３２が異なる高さを有することに対応したものであり、治具としては、各カム台５２の高さを自由に調整できることが望ましい。

従って、この治具５０を用いることで、図４に示したように、１つのセグメントコイル３２を一旦周方向に傾け、隣接するセグメントコイル３２は周方向に傾けることなく、その後両者を一緒に径方向に傾けることができる。

なお、図５においては、セグメントコイル３２を１本ずつ傾ける治具５０の構成を示したが、セグメントコイル３２を２本ずつまとめて傾けるようにしてもよい。

図７には、セグメントコイル３２の周方向の曲げについて示してある。セグメントコイル３２の先端側が、上り斜面４４ａに乗り上げて、ここでガイドされることによって、周方向に曲げられる。

なお、セグメントコイル３２の先端部３２ａは、周方向に曲げた後、他のリード部３４の先端部３２ａと接続する。従って、上り斜面４４ａによる周方向の曲げで、この接続のための曲げを実行するとよい。少なくとも、曲げの方向を合致させることが好適である。

＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、コイルエンドを構成するリード部３４を径方向に曲げる前に、隣接するリード部３４の一方を周方向に曲げる。従って、リード部３４を径方向に曲げる際に、隣接するリード部３４の先端側の周方向位置がずれており、両者が衝突することを防止できる。従って、長いリード部３４の絶縁皮膜３２ｂが短いリード部の先端部３２ａによって剥離されてしまうことを防止することができる。

周方向に曲げるための斜面を有する通路と、斜面を有しない通路を設けた治具を使用することで、周方向、径方向の曲げ処理を効果的に行うことができる。

１０ ステータ、１２ ステータコア、１４ コイル、１６ ヨーク、１８ ティース、２０ スロット、２２ コイル導線、２４ コイルエンド、３２ セグメントコイル、３２ａ 先端部、３２ｂ 絶縁皮膜、３４ リード部、４０ ブレード、４２ クランプ、４４，４６ 通路、４４ａ 上り斜面、５０ 治具、５２ カム台。

Claims (1)

1. ステータコイルのコイルエンドを形成するリード部の長さが隣接するコイルエンド同士で異なるコイルエンドの成形方法であって、
   リード部を成形する部分であって、挿入方向の前方にコイルエンドを周方向に傾けるための周方向カムと、挿入方向の後方にコイルエンドを径方向に曲げるための径方向カムを有する第１通路と、挿入方向の前方にコイルエンドを周方向に傾けるための周方向カムを有さず、径方向に曲げるための径方向カムを有する第２通路と、を有する治具を、隣接するリード部の一方が第１の通路、他方が第２の通路に進入するようにコイルエンドに挿入することで、
   隣接するリード部の一方を周方向に傾けることで隣接する両リード部の先端側の周方向位置をずらした後、
   隣接する両リード部を径方向に曲げる、
   コイルエンドの成形方法。

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