JP2013165540A

JP2013165540A - コイルセグメント円環整列装置、及びステータ製造方法

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Publication number: JP2013165540A
Application number: JP2012026104A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Haga; 正宜芳賀
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-22

Abstract

【課題】製造設備の小型化が可能なステータの製造方法又はコイルセグメント円環整列装置の提供。
【解決手段】セグメント３１の一端を整列円環部Ｍ２０に備える収納穴Ｍ２１に挿入するとともに、セグメント３１の他端を整列円環部Ｍ２０の内周側に配置され整列円環部Ｍ２０の円周内側から縁設される整列姿勢変換用溝Ｍ３１に挿入し、整列円環部Ｍ２０を回転させてセグメント３１を挿入する投入位置Ｍ３５よりセグメント３１を移動させると共に、セグメント３１の姿勢を変え、円環サブアシー３６を形成する。
【選択図】図１０

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、コイルセグメントを円環状に整列させる方法に関する。

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、自動車の駆動に用いる為に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には、コイルセグメントの環状配列装置及びコイルセグメントの環状配列方法に関する技術が開示されている。Ｕ字状に素線を形成してなるコイルセグメントを、向きを揃えて一列に整列させた状態で案内手段に保持させる。コイルセグメントを搬送する搬送手段では、不等ピッチスクリューと等ピッチスクリューを先端が閉じていくように配置することで、コイルセグメントを搬送しながら姿勢を変化させる。そして、円弧状にコイルセグメントをガイドする環状配列手段で、コイルセグメントを環状に配置している。

特許文献２には、コイルセグメントの環状整列治具及び環状整列方法に関する技術が開示されている。ハット形状の環状整列治具は、端面にコイルセグメントの直行部を差し込むための穴が所定ピッチで設けられている。環状整列治具にコイルセグメントを放射状に差し込んで、環状整列治具を回転させることで、コイルセグメントを整列させている。

特許文献３には、コイルセグメントの円環整列方法、および円環整列装置に関する技術が開示されている。整列円環パレットに所定ピッチで設けられた収納溝を有し、収納溝にはコイルセグメントの端部が挿入される。整列円環パレットの外周には、コイルセグメントが回動運動するよう誘導される溝である整列ガイド溝を有した整列ガイド部が配置される。整列ガイド部に挿入されたコイルセグメントは、回動運動しながら整列円環パレットに誘導され、回転する整列円環パレットによって円環状に配置される。

特許文献４には、コイルセグメントの円環整列装置に関する技術が開示されている。特許文献３に開示される技術の円環整列装置に加え、噛み込み検出部を備える。噛み込み検出部は、揺動ブロックをヒンジピン中心に揺動自在に有し、近接スイッチで揺動ブロックの動作を検出できる。揺動ブロックの動きによって、コイルセグメントの噛み込みを検出することが可能である。

特開２００３−３２４９１１号公報特開２００４−０７２８３９号公報特開２００４−１７３３５７号公報特開２００４−３１２９４６号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献４に開示される装置を用いてコイルセグメントを円環状に配列するには、以下に説明する課題があると考えられる。

コイルセグメントを特許文献１乃至特許文献４に開示される装置を用いる場合、コイルセグメントを円環状に整列するのに円環整列治具の外周側からコイルセグメントを送り、円環整列する方法を採っている。このため、円環整列治具の外側にコイルセグメントを整列させる装置を配置するスペースを要する。結果、円環整列装置の装置構成が大きくなる虞がある。装置構成が大きくなると、限られたスペースに複数の装置が置けなくなり、生産性の低下を招く虞がある。よって、装置構成は可能な限り小さい方が望ましい。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、製造設備の小型化が可能なステータ製造方法又はコイルセグメント円環整列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コイルセグメントを円環状に配列してコイルアシーを形成するステータ製造方法において、前記コイルセグメントの一端を整列円環部に備える収納穴に挿入するとともに、前記コイルセグメントの他端を前記整列円環部の内周側に配置され前記整列円環部の円周内側から縁設される整列姿勢変換用溝に挿入し、前記整列円環部を回転させて、前記コイルセグメントを挿入する挿入口より前記コイルセグメントを移動させると共に、前記コイルセグメントの姿勢を変え、前記コイルアシーを形成すること、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コイルセグメント円環整列装置は、以下のような特徴を有する。

（２）平角導体を用いて形成されたコイルセグメントを円環状に配列するコイルセグメント円環整列装置において、前記コイルセグメントの一端が一定間隔で回動可能に挿入される収納穴を備え、円筒軸を中心にした円環回動運動を行う整列円環部と、前記整列円環部の内周側に配置された前記コイルセグメントの他端を順次整列する整列姿勢変換用溝と、を備え、前記整列姿勢変換用溝の始端側では前記コイルセグメントの他端同士が一定間隔を保っていること、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、コイルセグメントの一端を整列円環部に備える収納穴に挿入するとともに、コイルセグメントの他端を整列円環部の内周側に配置され整列円環部の円周内側から縁設される整列姿勢変換用溝に挿入している。また、コイルセグメントの挿入口は整列円環部の内周側に配置されるので、コイルセグメントの供給は整列姿勢変換用溝の上部に配置されることになる。すなわち、コイルセグメントをコイルアシーの内周側から投入して円環状に配列する。そして整列円環部を回転させることで、整列姿勢変換用溝に挿入された他端が整列円環部よりに移動され、コイルアシーを形成する。このように形成したコイルアシーをステータコアに挿入してステータを形成するので、コイルセグメントの供給部分及び、整列姿勢変換用溝を整列円環部の内側に配置でき、省スペースでステータを形成することが可能となる。

また、このような特徴を有する本発明の一態様によるコイルセグメント円環整列装置により、以下のような作用、効果が得られる。

上記（２）に記載の態様では、コイルセグメント円環整列装置に用いる整列姿勢変換用溝が整列円環部の内周側に配置されている。また、コイルセグメントの挿入口は整列円環部の内周側に配置されるので、コイルセグメントの供給は整列姿勢変換用溝の上部に配置されることになる。従来技術では整列円環部の外周側に整列姿勢変換用溝やコイルセグメントをストックするスペースを設けていたので、本発明のコイルセグメント円環整列装置により、より省スペースでコイルアシーの形成が可能である。

本実施形態の、ステータの平面図である。本実施形態の、ステータ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、セグメントの平面図である。本実施形態の、ステータの組み立て工程の概略図である。（ａ）ステータコアの斜視図である。（ｂ）ステータコアにインシュレータを備えた斜視図である。（ｃ）セグメントの斜視図である。（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、ステータの組み立て加工工程のフロー図である。本実施形態の、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を示す断面図である。本実施形態の、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を示す拡大断面図である。本実施形態の、円環整列装置の構成概念図である。本実施形態の、円環整列装置でセグメントを整列させる途中の様子を示す平面図である。本実施形態の、円環整列装置でセグメントを４８本挿入した際の様子を示す平面図である。本実施形態の、セグメントを２つ重ねた状態を示す平面図である。本実施形態の、円環状に重ねられたセグメントの反リード側から見た平面図である。本実施形態の、最内周サブアシーを組み立てる円環整列装置の平面図である。本実施形態の、最内周サブアシーの平面図である。比較のために準備した、セグメントを整列円環部の内周に放射状に配置した平面図である。本実施形態の、円環整列装置を用いてセグメントの姿勢を変える様子を示す平面図である。

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、剥離加工された図示しない剥離部分３１ｉが設けられる。

セグメント３１は、後述する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、後述するセグメント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。詳しくは後述する。

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。Ｓ８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に示す外部接続端子４０の接続端子４１も溶接する。Ｓ９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。

このような手順でステータ１０は形成される。次に、Ｓ３の「セグメント整列」を行う工程について詳しく説明する。

セグメントコイル３０に用いるセグメント３１は、１０種類用意される。これは図７に示すステータコア２０内周側から外周側に向けて徐々にリード先端部３１ａの長さを長くする必要があり、また、相同士を結合する接続線部や接続端子４１と接続する動力線部は、他のセグメント３１とは長さを異ならせる必要がある為である。なお、設計思想によって用意されるセグメント３１の種類は異なる。「セグメント整列」の説明の際には、基本的には同じ種類のセグメント３１を円環状に並べて円環状アシー３２する。

まず、最外周と最内周以外のセグメント３１の整列について、装置構成から簡単に説明する。図８に、円環整列装置Ｍ１０の構成概念を表す平面図を示す。円環整列装置Ｍ１０は、整列円環部Ｍ２０と整列姿勢変換用溝Ｍ３１を備えたガイドＭ３０を有する。整列円環部Ｍ２０には、等ピッチで収納穴Ｍ２１を備えており、収納穴Ｍ２１はステータコア２０のスロット２２と同じ数、即ち４８個設けられている。収納穴Ｍ２１の大きさは、セグメント３１のリード先端部３１ａ又はスロット内導線部３１ｂを保持可能で、収納穴Ｍ２１の内部で回動可能な大きさに設定されている。ここでは第１側リード部３１ａＡ又は第１側スロット内導線部３１ｂＡが収納穴Ｍ２１に保持されるものとする。収納穴Ｍ２１の内面は、セグメント３１と接触するので、セグメント３１の被覆膜を傷つけることの無いよう平滑に形成され、耐摺動性が高く摩擦力が軽減する処理が施されていることが望ましい。整列円環部Ｍ２０は円筒形状であり、インデックス送りで回転可能な構造となっている。インデックスで回転させる角度は、１回の送り当たり７．５度であり、４８送りで１回転する。

ガイドＭ３０には整列姿勢変換用溝Ｍ３１が設けられている。整列姿勢変換用溝Ｍ３１は、整列円環部Ｍ２０が１回転することでセグメント３１の一端が整列円環部Ｍ２０の内側に沿った位置にまで姿勢変換できるように形状が決定されている。整列姿勢変換用溝Ｍ３１でセグメント３１の第２側リード部３１ａＢ又は第２側スロット内導線部３１ｂＢを保持する。したがって、収納穴Ｍ２１で第１側リード部３１ａＡ又は第１側スロット内導線部３１ｂＡが保持され、整列姿勢変換用溝Ｍ３１で第２側リード部３１ａＢ又は第２側スロット内導線部３１ｂＢが保持されることになる。整列姿勢変換用溝Ｍ３１のセグメント３１と触れる部分に関しては、収納穴Ｍ２１と同様に接触するセグメント３１の被腹膜を傷つけぬよう、ステンレスの磨き材を用いたり、工具鋼を用いて表面に高周波焼き入れしたりする等、耐摺動性が高く摩擦力が軽減する処理が施されていることが望ましい。ガイドＭ３０は移動せず、固定されている。セグメント３１の投入位置Ｍ３５は、整列円環部Ｍ２０の内周側であって、整列姿勢変換用溝Ｍ３１の開始端である。

次に、円環整列装置Ｍ１０の動作について説明する。まず、円環整列装置Ｍ１０の投入位置Ｍ３５にセグメント３１を投入する。セグメント３１が投入位置Ｍ３５に投入されると、収納穴Ｍ２１で第１側リード部３１ａＡ又は第１側スロット内導線部３１ｂＡが、整列姿勢変換用溝Ｍ３１で第２側リード部３１ａＢ又は第２側スロット内導線部３１ｂＢが保持される。この状態で、整列円環部Ｍ２０をインデックス送りする。図８には、３つセグメント３１が描かれており、便宜上、整列姿勢変換用溝Ｍ３１がインデックス送りされる位置を、投入位置Ｍ３５から第１ポジションＰ１、第２ポジションＰ２、第３ポジションＰ３……、と称している。

投入位置Ｍ３５である第１ポジションＰ１に、セグメント３１が投入された後、１回インデックス送りをして、投入されたセグメント３１を第２ポジションＰ２に送った後に、投入位置Ｍ３５にセグメント３１を投入する。それから更にインデックス送りをし、第３ポジションＰ３にセグメント３１を送る。そして、投入位置Ｍ３５にセグメント３１を導入する。こうして、図８に示したセグメント３１が第１ポジションＰ１乃至第３ポジションＰ３に投入された状態となる。

図９に、円環整列装置Ｍ１０でセグメント３１を整列させている平面図を示す。図９では第１０ポジションＰ１０まで描いている。投入位置Ｍ３５にセグメント３１を投入し、インデックス送りをして、という手順を１０回繰り返した状態が図９に示す状態である。図９に示すように、第１ポジションＰ１でのセグメント３１と整列円環部Ｍ２０の接線とが成す角度α１に比べ、第１０ポジションＰ１０でのセグメント３１と整列円環部Ｍ２０の接点とが成す角度α２の方が小さくなっている。すなわち、セグメント３１の姿勢は整列円環部Ｍ２０に対して、整列姿勢変換用溝Ｍ３１によって第２側リード部３１ａＢ又は第２側スロット内導線部３１ｂＢが近づいていく。このように、セグメント３１をインデックス送りするに従って、徐々にセグメント３１の姿勢を変化させていく。

図１０に、円環整列装置Ｍ１０でセグメント３１を整列させている平面図を示す。図１０は、第４８ポジションＰ４８までインデックス送りを行った状態の円環整列装置Ｍ１０を示しており、第４７ポジションＰ４７に配置されたセグメント３１と第４８ポジションＰ４８に配置されたセグメント３１とは、既に一部が重なった状態となっている。セグメント３１を投入位置Ｍ３５から投入してインデックス送りする手順を４８回繰り返したのが図１０の状態である。インデックス送りするにしたがって、隣り合うセグメント３１同士が重なるように、整列姿勢変換用溝Ｍ３１にガイドされたセグメント３１のリード先端部３１ａ又はスロット内導線部３１ｂが移動する。第４８ポジションＰ４８に挿入されたセグメント３１と第１ポジションＰ１に挿入されたセグメント３１とで干渉しない位置に配置されていることが分かる。

このようにセグメント３１を投入位置Ｍ３５から投入し、収納穴Ｍ２１と整列姿勢変換用溝Ｍ３１とでガイドされた状態で、整列円環部Ｍ２０をインデックス送りすることで、セグメント３１を円環状に重ねていく。図１１に、セグメント３１を２つ重ねた状態の平面図を示す。便宜上、セグメント３１は壱セグメント３１１と弐セグメント３１２と区別している。弐セグメント３１２は区別のために網掛けして示している。図１２に、円環状に重ねられたセグメント３１を平面図に示す。壱セグメント３１１の第２側斜辺部３１ｄＢ１の上に弐セグメント３１２の第２側斜辺部３１ｄＢ２が重ねられ、壱セグメント３１１の第１側斜辺部３１ｄＡ１の下に弐セグメント３１２の第１側斜辺部３１ｄＡ２が配置される。壱セグメント３１１のクランク部３１ｅ１の隣に弐セグメント３１２のクランク部３１ｅ２が配置される。

これが円環状に配列されたものが、図１２に示される円環サブアシー３６である。円環サブアシー３６は円環整列装置Ｍ１０を２周程回転することで形成される。整列姿勢変換用溝Ｍ３１に納められたリード先端部３１ａ又はスロット内導線部３１ｂは、外周溝Ｍ３２に移動して、図１２に示される様な形状となる。円環サブアシー３６はセグメント３１を４８本用いて構成される。円環サブアシー３６は、ステータコア２０のスロット２２に納められた場合に２層分を構成する。図１２で示す、内周層３６ａ、外周層３６ｂがこれにあたる。この結果、円環サブアシー３６を４つ重ねることで、内周層３６ａが偶数層となり、外周層３６ｂが奇数層となって２層目から９層目までの８層分のセグメント３１を円環状に配置させることが出来る。なお、セグメントコイル３０の最内周と最外周は、円環サブアシー３６とは製造方法が異なる。

次に、最内周のセグメント３１の整列について説明する。図１３に、最内周サブアシー３５を組み立てる円環整列装置Ｍ１０の平面図を示す。なお、図１３に示すセグメント３１は説明の都合上、簡略化して他の相に用いるセグメント３１と同じ形状としている。ステータ１０の最内周を構成する最内周サブアシー３５は、最内周円環整列装置Ｍ５０によってセグメント３１が円環状に配置されたものである。まず、最内周円環整列装置Ｍ５０の構成を説明する。最内周整列円環部Ｍ６０は、整列円環部Ｍ２０とは異なり収納穴Ｍ２１の他に収納溝Ｍ６２を備えている。収納穴Ｍ２１に第１側リード部３１ａＡ又は第１側スロット内導線部３１ｂＡが保持されるのに対して、収納溝Ｍ６２には第２側スロット内導線部３１ｂＢが挿入される。最内周整列円環部Ｍ６０は整列円環部Ｍ２０と同様にインデックス送りされて回転する。

ガイドＭ７０には、最内周整列姿勢変換用溝Ｍ７１が備えられている。最内周整列円環部Ｍ６０の回転に伴い、第２側リード部３１ａＢ又は第２側スロット内導線部３１ｂＢが最内周整列姿勢変換用溝Ｍ７１にガイドされて移動する。この結果、セグメント３１の姿勢が徐々に変更される。

次に、最内周円環整列装置Ｍ５０の動作について説明する。まず、最内周円環整列装置Ｍ５０の投入位置Ｍ７５に最内周用のセグメント３１を投入する。セグメント３１が投入位置Ｍ７５に投入されると、収納穴Ｍ２１で第１側リード部３１ａＡ又は第１側スロット内導線部３１ｂＡが保持される。又、最内周整列姿勢変換用溝Ｍ７１に第２側リード部３１ａＢ又は第２側スロット内導線部３１ｂＢが保持される。この状態で最内周整列円環部Ｍ６０をインデックス送りする。図１３に示される第１ポジションＰ１は、投入位置Ｍ７５と同じ位置で、１つインデックス送りすることで、図示されない第２ポジションＰ２に送られる。そして投入位置Ｍ７５にセグメント３１が投入される。

最内周円環整列装置Ｍ５０は、この後２つインデックス送りする間、投入位置Ｍ７５にはセグメント３１を投入せず、最初に投入したセグメント３１が第４ポジションＰ４に送られた際に、再び投入位置Ｍ７５にセグメント３１が挿入される。その後、最内周整列円環部Ｍ６０をインデックス送りし、投入位置Ｍ７５にセグメント３１を投入する。このように、２回セグメント３１を投入し、２回飛ばして、２回セグメント３１を投入する。これを繰り返して、第４５ポジションＰ４５まで送ると、図１３のような状態となる。この後、更に１回インデックス送りして投入位置Ｍ７５にセグメント３１を投入した後は、最内周整列円環部Ｍ６０をインデックス送りしてセグメント３１を投入せずに回転させていく。そうすることで、第２側スロット内導線部３１ｂＢが収納溝Ｍ６２に収納され、セグメント３１が円環状の最内周サブアシー３５の位置に配置されることになる。

図１４に、最内周サブアシー３５の平面図を示す。最内周サブアシー３５はセグメント３１を２４本用いて形成される。最内周サブアシー３５は、円環サブアシー３６と異なりセグメントコイル３０の１層目のみを形成する。したがって、外周層３５ｂが１層目となり、内周層３５ａは１層目の内側に配置される。ただし、これはコイルエンド部分、即ち、図３で示すところの、反リード部分３１ｃだけの話であり、図示していないが、第２側スロット内導線部３１ｂＢはクランクされて最内周整列円環部Ｍ６０に備えられる収納溝Ｍ６２に納められる構成となっている。つまり、ステータコア２０とセグメントコイル３０を組み合わせた際には、第２側スロット内導線部３１ｂＢについても、ステータコア２０のスロット２２に納められることになる。なお、最外周のセグメント３１についても類似する構成で最外周サブアシー３７が構成されるため、ここでは説明を省略する。

このような手順で形成された、最内周サブアシー３５、円環サブアシー３６及び最外周サブアシー３７を組み合わせることで、円環状アシー３２が形成される。円環状アシー３２をステータコア２０に挿入して、リード先端部３１ａを捻り、溶接することで、セグメントコイル３０を形成する。そして、図１に示される外部接続端子４０を溶接して、溶接部分を絶縁処理する、といった手順を経てステータ１０が形成される。

本実施形態は、上記構成でステータ１０が製造されるため、以下に示す作用及び効果を奏する。

まず、効果として省スペースでステータを形成することが可能となる点が挙げられる。これは、セグメント３１の一端を整列円環部Ｍ２０に備える収納穴Ｍ２１に挿入するとともに、セグメント３１の他端を整列円環部Ｍ２０の内周側に配置され整列円環部Ｍ２０の円周内側から縁設される整列姿勢変換用溝Ｍ３１に挿入している。また、セグメント３１の挿入口は整列円環部Ｍ２０の内周側に配置されるので、セグメント３１の供給は整列姿勢変換用溝Ｍ３１の上部に配置されることになる。すなわち、セグメント３１を円環状アシー３２の内周側から投入して円環状に配列する。

円環サブアシー３６を形成する場合、セグメント３１は少なくとも４８本用意される必要があり、連ねて保持する場合には所定の長さを必要とする。このため、整列円環部Ｍ２０の内周側に配置されることで、ステータ１０を製造する生産設備を省スペース化することが可能となる。生産設備の省スペース化は、工場の設置スペースが限られる以上は追求される必要があり、生産効率にも大きく影響する。この為、ステータ１０を製造する生産設備を省スペース化により、ステータ１０のコスト削減にも貢献することが可能である。

整列円環部Ｍ２０をインデックス送りしてセグメント３１配置するのであれば、セグメント３１を放射状に配置する方法も考えられる。図１５に、比較のために準備した、セグメント３１を整列円環部Ｍ２０の内周に放射状に配置した平面図を示す。図１５に示すように、セグメント３１を整列円環部Ｍ２０の内周に放射状に配置する場合、整列円環部Ｍ２０の収納穴Ｍ２１に保持される第１側リード部３１ａＡ又は第１側スロット内導線部３１ｂＡに対し、整列円環部Ｍ２０の内周側に配置される第２側リード部３１ａＢ及び第２側スロット内導線部３１ｂＢが隙間無く配置されることとなる。

図面上では干渉しないが、セグメント３１は曲げ加工で形成されるため、公差範囲内の製造精度でセグメント３１が形成されたとしても、図１５の状態では干渉してしまう虞がある。また、隣り合う第２側リード部３１ａＢ及び第２側スロット内導線部３１ｂＢ同士は干渉しないまでも、第２側リード部３１ａＢ及び第２側スロット内導線部３１ｂＢを誘導する溝は必要である。このため、図１５に示した状態ではセグメント３１を整列させて、最内周サブアシー３５、円環サブアシー３６又は最外周サブアシー３７を形成することは困難である。このような傾向はステータ１０の内周の層になるほど強くなる。

図１６に、円環整列装置Ｍ１０を用いてセグメント３１の姿勢を変える様子を平面図に示す。図１６の円環整列装置Ｍ１０は、図８乃至図１０と同じ構成であるが、説明のためにセグメント３１が間引いて描かれている。セグメント３１は投入位置Ｍ３５より投入されて、整列円環部Ｍ２０がインデックス送りされることで、第１ポジションＰ１に配置されるセグメント３１よりも第２ポジションＰ２に配置されるセグメント３１は僅かに姿勢を変える。例えば、第１ポジションＰ１のセグメント３１と整列円環部Ｍ２０とが成す角度α１のまま、第２ポジションＰ２へインデックスする際に、整列姿勢変換用溝Ｍ３１が用いられないと、図１５に示すようなセグメント３１同士の詰まりを発生する虞がある。

すなわち、整列姿勢変換用溝Ｍ３１は、セグメント３１を適切な角度に設定しうるように設定されている。この結果、セグメント３１は隣り合うセグメント３１との間で適切な距離を保つことが可能となる。この結果、図１６に示すように、第１０ポジションＰ１０、第２０ポジションＰ２０、第３０ポジションＰ３０、及び第４０ポジションＰ４０にそれぞれ配置されるセグメント３１は、徐々に整列円環部Ｍ２０の接線に沿うような姿勢に変換される。また、隣り合うポジション同士では図１０に示すように第４７ポジションＰ４７と第４８ポジションＰ４８とでも図１１に示すように上下に重なることから、お互いに干渉しない状態となる。

このようにセグメント３１を、整列姿勢変換用溝Ｍ３１を用いて姿勢を変換しつつ最内周サブアシー３５、円環サブアシー３６又は最外周サブアシー３７をするので、整列姿勢変換用溝Ｍ３１の始端側、即ち投入位置Ｍ３５側では、セグメント３１の第２側スロット内導線部３１ｂＢ及び第２側リード部３１ａＢ同士は図８乃至図１０に示すように一定の間隔を保つことが可能となる。このため、図１５に示したような隙間がない状態とはならず、無理なくステータ１０の形成が可能となる。

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、本実施形態のステータ１０は１０層で４８スロットの構成としているが、ステータ１０の構成は設計事項であるためこれらを変更することを妨げない。また、例示した材質やセグメント３１の形状なども、設計の趣旨を逸脱しない範囲で適宜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
３２円環状アシー
３３ウェッジ紙
３５最内周サブアシー
３６円環サブアシー
３７最外周サブアシー
４０外部接続端子
４１接続端子
Ｄ平角導体
Ｍ１０円環整列装置
Ｍ２０整列円環部
Ｍ２１収納穴
Ｍ３０ガイド
Ｍ３１整列姿勢変換用溝
Ｍ３２外周溝
Ｍ３５投入位置

Claims

平角導体を用いて形成したコイルセグメントを円環状に配列してコイルアシーを形成するステータ製造方法において、
前記コイルセグメントの一端を整列円環部に備える収納穴に挿入するとともに、前記コイルセグメントの他端を前記整列円環部の内周側に配置され前記整列円環部の円周内側から縁設される整列姿勢変換用溝に挿入し、
前記整列円環部を回転させて、前記コイルセグメントを挿入する挿入口より前記コイルセグメントを移動させると共に、前記コイルセグメントの姿勢を変え、前記コイルアシーを形成すること、
を特徴とするステータ製造方法。
平角導体を用いて形成されたコイルセグメントを円環状に配列するコイルセグメント円環整列装置において、
前記コイルセグメントの一端が一定間隔で回動可能に挿入される収納穴を備え、円筒軸を中心にした円環回動運動を行う整列円環部と、前記整列円環部の内周側に配置された前記コイルセグメントの他端を順次整列する整列姿勢変換用溝と、を備え、前記整列姿勢変換用溝の始端側では前記コイルセグメントの他端同士が一定間隔を保っていること、
を特徴とするコイルセグメント円環整列装置。