JP6288266B2 - ステータの組立方法およびステータの組立装置 - Google Patents

ステータの組立方法およびステータの組立装置 Download PDF

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Description

本発明は、ステータの組立方法およびステータの組立装置に関する。
従来、コイルを円環状のステータコアのスロットに挿入する工程を備えるステータの製造方法が知られている。このようなステータの製造方法は、たとえば、特開2011−193597号公報に開示されている。
特開2011−193597号公報に記載のステータの製造方法では、円柱状を有するとともに、外周面にスロットと同じピッチで形成されている複数の保持溝が形成された治具が準備される。そして、治具の複数の保持溝に、複数のコイルが挿入される。そして、保持溝およびスロットが連通するように、治具をステータコアの内側に配置した状態で、コイルを内径側から外径側に押し出す。これにより、コイルは、保持溝と、スロット間のティースとにガイドされながらスロットに挿入される。
特開2011−193597号公報
しかしながら、上記特許文献1のステータの製造方法では、コイルが保持溝とスロット間のティースとにガイドされながらスロットに挿入されるため、コイルと、ティースの半径方向に延びるエッジ部(ティースの半径方向に延びる角部)とが接触することに起因して、コイルが損傷する場合があるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、コイルのスロット収容部をステータコアのスロットに挿入する際に、コイルとティースの半径方向に延びるエッジ部とが接触することに起因するコイルの損傷を防止することが可能なステータの組立方法およびステータの組立装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面におけるステータの組立方法は、それぞれ導体により形成されるスロット収容部およびコイルエンド部を有するコイルを、バックヨークから半径方向内側に向かって延びる隣接するティース間に形成されるスロットを含む円環状のステータコアに装着するステータの組立方法であって、複数のコイルが円環状に配置されたコイルアッセンブリを形成する工程と、ステータコアの内径側空間に配置されたコイルアッセンブリを形成する複数のコイルをステータコアのスロットに挿入する際に、ガイド治具により、スロット収容部がスロット内を移動する過程でコイルとティースの半径方向に伸びるエッジ部との離間間隔を保持するようにコイルをガイドしながら、コイルアッセンブリを形成する複数のコイルを内径側から外径側に押し出すことにより、コイルのスロット収容部をステータコアのスロットに挿入する工程とを備える。
この発明の第1の局面によるステータの組立方法では、上記のように、ステータコアの内径側空間に配置されたコイルアッセンブリを形成する複数のコイルをステータコアのスロットに挿入する際に、ガイド治具により、スロット収容部がスロット内を移動する過程でコイルとティースの半径方向に伸びるエッジ部との離間間隔を保持するようにコイルをガイドしながら、コイルアッセンブリを形成する複数のコイルを内径側から外径側に押し出すことにより、コイルのスロット収容部をステータコアのスロットに挿入する工程を備える。これにより、コイルをステータコアのスロットに挿入する際に、コイルがティースの半径方向に延びるエッジ部に接触するのが防止されるので、コイルのスロット収容部をステータコアのスロットに挿入する際に、コイルとティースの半径方向に延びるエッジ部とが接触することに起因するコイルの損傷を防止することができる。なお、「接触」とは、コイルが、ティースのエッジ部とコイルとの間に配置されるスロット紙(絶縁部材、絶縁紙)を介して(挟んで)ティースのエッジから押圧力を受ける状態も含む広い概念である。また、「離間間隔を保持する」とは、コイルとティースのエッジ部との間にスロット紙が存在する場合も含む広い概念である。
この発明の第2の局面におけるステータの組立装置は、それぞれ導体により形成されるスロット収容部およびコイルエンド部を有するコイルを、バックヨークから半径方向内側に向かって延びる隣接するティース間に形成されるスロットを含む円環状のステータコアに装着するステータの組立装置であって、ガイド治具を備え、ガイド治具は、コイルアッセンブリを形成する複数のコイルを内径側から外径側に押し出すことにより、ステータコアの内径側空間に配置されたコイルアッセンブリを形成する複数のコイルをステータコアのスロットに挿入する際に、スロット収容部がスロット内を移動する過程でコイルとティースの半径方向に伸びるエッジ部との離間間隔を保持するようにコイルをガイドしながら、コイルのスロット収容部をステータコアのスロットに挿入するように構成されている。
この発明の第2の局面によるステータの組立装置では、上記のように、ガイド治具は、ステータコアの内径側空間に配置されたコイルアッセンブリを形成する複数のコイルをステータコアのスロットに挿入する際に、スロット収容部がスロット内を移動する過程でコイルとティースの半径方向に伸びるエッジ部との離間間隔を保持するようにコイルをガイドする。これにより、コイルをステータコアのスロットに挿入する際に、コイルがティースの半径方向に延びるエッジ部に接触するのがガイド治具により防止されるので、コイルのスロット収容部をステータコアのスロットに挿入する際に、コイルとティースの半径方向に延びるエッジ部とが接触することに起因するコイルの損傷を防止することが可能なステータの組立装置を提供することできる。
本発明によれば、上記のように、コイルのスロット収容部をステータコアのスロットに挿入する際に、コイルとティースの半径方向に延びるエッジ部とが接触することに起因するコイルの損傷を防止することができる。
本発明の第1実施形態によるステータの斜視図である。 本発明の第1実施形態によるステータコアの斜視図である。 本発明の第1実施形態による同芯巻コイルの斜視図である。 本発明の第1実施形態による隣接するように配置される2つの同芯巻コイルの斜視図である。 本発明の第1実施形態による同芯巻コイルを上方から見た図である。 本発明の第1実施形態によるガイド治具の斜視図である。 本発明の第1実施形態によるガイド治具がステータコアに配置された状態を上方から見た図である。 本発明の第1実施形態によるコイルアッセンブリを形成する工程を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるコイルアッセンブリに絶縁部材を装着する工程を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるコイルアッセンブリに絶縁部材が装着された状態を示す図である。 本発明の第1実施形態によるコイルアッセンブリにガイド治具を挿入する工程(ステータの組立装置)を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるコイルアッセンブリにZ2方向側の第1ガイド治具、および、第2ガイド治具を挿入する工程を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるコイルアッセンブリにステータコアを挿入する工程を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるコイルアッセンブリにZ1方向側の第1ガイド治具を挿入する工程を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるスロット収容部をスロットに挿入する工程(挿入前)を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるスロット収容部をスロットに挿入する工程(挿入後)を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるスロット収容部がスロットに挿入された状態の斜視図である。 本発明の第1実施形態によるスロット収容部がスロットに挿入される状態を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるガイド治具の取り外し工程(1)を説明するための図である。 本発明の第1実施形態によるガイド治具の取り外し工程(2)を説明するための図である。 本発明の第2実施形態によるコイルアッセンブリにガイド治具を挿入する工程を説明するための図である。 本発明の第1および第2実施形態の第1(第2)変形例によるガイド治具(ステータの組立装置)を説明するための図である。 本発明の第1および第2実施形態の第3変形例によるステータの組立装置を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
(ステータの構造)
図1〜図7を参照して、第1実施形態によるステータ100の構造について説明する。なお、図1および図2は、ステータ100(ステータコア10)の断面図が示されている。
図1に示すように、ステータ100は、ステータコア10と、同芯巻コイル20とを含む。また、ステータ100は、同芯巻コイル20が通電されることにより、ロータ(図示せず)を回転させる磁界を発生するように構成されている。なお、同芯巻コイル20は、「コイル」の一例である。
また、図1および図2に示すように、ステータコア10は、円環状(中空の円筒状)に形成されている。ステータコア10の内径側(半径方向内側)には、ロータを収容するための内径側空間30が形成されている。ステータコア10は、たとえば、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板が回転軸方向に積層されることにより形成されている。
ステータコア10は、円環状に形成されるバックヨーク11と、バックヨーク11から半径方向内側に向かって延びる複数(たとえば、48個)のティース12とを含む。複数のティース12は、ステータコア10に周方向に略等角度間隔で設けられている。また、隣接するティース12間には、スロット13が形成されている。
また、ステータコア10には、ステータ100をモータケース(図示せず)に固定するための耳部14が設けられている。耳部14は、ステータコア10の半径方向外側の端面(外周面10a)から外側に突出するように形成されている。また、耳部14は、周方向に複数設けられている。たとえば、3個の耳部14が略等角度間隔で設けられている。耳部14には、回転軸方向に貫通する貫通穴14aが設けられている。そして、耳部14の貫通穴14aを介してボルト(図示せず)をモータケースに締結することにより、ステータ100がモータケースに固定される。
また、図3に示すように、同芯巻コイル20は、断面が略矩形形状の平角導線により形成されている。平角導線は、導電性の高い金属(たとえば、銅やアルミニウムなど)により形成されている。なお、平角導線の断面角部は、丸形形状に面取り(R加工)されていてもよい。また、同芯巻コイル20は、ステータコア10に周方向に沿って複数(たとえば、48個)配置されている。なお、平角導線は、「導線」の一例である。
また、同芯巻コイル20は、平角導線が複数回巻回されることにより形成されたカセットコイルからなる。同芯巻コイル20は、1本の直線状の平角導線が、巻線形成装置(図示せず)により、複数回巻回された後、成形装置(図示せず)により所定の形状(たとえば、略六角形形状または略八角形形状)に形成されている。
同芯巻コイル20は、スロット収容部21および22と、コイルエンド部23および24とを含む。スロット収容部21および22は、略直線形状を有し、ステータコア10のスロット13に収容される。また、スロット収容部21とスロット収容部22とは、それぞれ、ステータコア10の周方向に所定の間隔を隔てた互いに異なるスロット13に収容される。コイルエンド部23および24は、ステータコア10の回転軸方向の端部から外側に突出するとともに、スロット収容部21とスロット収容部22とを接続するように構成されている。
同芯巻コイル20は、平角導線の断面短辺方向に複数の平角導線が積層されるように構成されている。また、積層された複数の平角導線は、積層方向(半径方向)に互いに所定の間隔を隔てて配置(図5参照)されている。また、スロット収容部21および22は、スロット収容部21とスロット収容部22との周方向に沿った間隔が、積層方向に応じて変化するように、内径側から外径側に広がるように形成されている。これにより、同芯巻コイル20をスロット13にスムーズに挿入することが可能になる。また、同芯巻コイル20は、回転軸方向から見て、平角導線の積層方向と、スロット13が延びる方向(半径方向)とが略一致するように、スロット13に装着される。
また、図4および図5に示すように、コイルエンド部23および24は、ステータコア10の半径方向に階段状に屈曲するクランク状に形成されたクランク部分23aおよび24aと、円環状のステータコア10の円弧に合わせて円弧状に湾曲する湾曲部分23bおよび24bとを含む。また、同芯巻コイル20は、平角導線をエッジワイズ成形(平角導線の短辺を内径面として縦に巻回)することにより形成されている。
また、図1(および後述する図8)に示すように、同芯巻コイル20が周方向に複数配置されることにより、コイルアッセンブリ40が構成される。コイルアッセンブリ40は、円環状でかつ籠状を有する。なお、各々の同芯巻コイル20は、ステータ100が3相交流モータに適用される場合には、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルのいずれかを構成する。
また、図1(および後述する図9)に示すように、ステータ100には、ステータコア10と同芯巻コイル20との間に配置され、ステータコア10と同芯巻コイル20とを絶縁するための絶縁部材41が設けられている。絶縁部材41は、ステータコア10のスロット13の形状に対応する形状(回転軸方向から見て、略U字形状)を有する。また、絶縁部材41は、紙や樹脂(たとえば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂など)により形成されている。また、絶縁部材41は、薄膜状を有する。
(組立装置(ガイド治具)の構造)
次に、図6および図7を参照して、第1実施形態によるステータ100の組立装置200について説明する。組立装置200は、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22をスロット13にガイドするガイド治具50と、同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すローラ(図示せず)とを備えている。
ここで、第1実施形態では、ガイド治具50(第1ガイド治具51)は、ステータコア10の内径側空間30に配置されたコイルアッセンブリ40を形成する複数の同芯巻コイル20をステータコア10に挿入する際に、スロット収容部21および22がスロット13内を移動する過程で同芯巻コイル20とティース12の半径方向に伸びるエッジ部12aとの離間間隔(軸方向から見て幅W11、図7参照)を保持するように同芯巻コイル20をガイドするように構成されている。また、ガイド治具50は、コイルアッセンブリ40を形成する複数の同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22をステータコア10のスロット13に挿入するように構成されている。以下、具体的に説明する。
(第1ガイド治具の構造)
ここで、第1実施形態では、図6に示すように、第1ガイド治具51(第1ガイド治具51aおよび51b)は、回転軸方向から見て、外径側から内径側に向かって徐々に周方向の幅W1(図7参照)が小さくなるとともに、ステータ100の組み立て時(同芯巻コイル20をスロット13に挿入する時)に、ティース12と重なるように配置される。第1ガイド治具51は、コイルアッセンブリ40の隣接する同芯巻コイル20のうちの一方のスロット収容部21と、他方のスロット収容部21との間(ティース穴25、図4参照)に挿入されるように構成されている。また、第1ガイド治具51は、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22をスロット13にガイドするとともに、絶縁部材41が半径方向外側に抜け出すのを抑制する機能を有する。なお、第1ガイド治具51(第1ガイド治具51aおよび51b)は、「ガイド治具」の一例である。
また、ティース穴25(図4参照)の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅(一方のスロット収容部21と他方のスロット収容部21との間の間隔d)は、第1ガイド治具51の同じ半径方向位置の周方向の幅W1と略等しい。これにより、第1ガイド治具51がティース穴25に挿入される際に、同芯巻コイル20が変形することが低減される。すなわち、同芯巻コイル20の寸法精度の低下、絶縁性の低下、および、材料の加工硬化が防止される。
また、第1実施形態では、図7に示すように、第1ガイド治具51は、回転軸方向から見て、第1ガイド治具51の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅W1は、ティース12の同じ半径方向位置の周方向の幅W2以上である。具体的には、第1ガイド治具51の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅W1は、ティース12の同じ半径方向位置の周方向の幅W2よりも大きい。詳細には、第1ガイド治具51の幅W1は、ティース12の幅W2よりも周方向の一方側に幅W11分(合計2×幅W11)分、大きい。すなわち、回転軸方向から見て、ティース12の半径方向に延びるエッジ部12aが第1ガイド治具51により覆われる。
また、第1実施形態では、図7に示すように、回転軸方向から見て、第1ガイド治具51は、ティース12の内径側の端部12bから、ティース12の内径側の端部12bよりも内径側のステータコア10の内径側空間30まで延びる部分151を有するように形成されている。すなわち、第1ガイド治具51は、ステータコア10の内径側空間30からスロット13の外径側の端部13aまで、同芯巻コイル20をガイドするように構成されている。
また、図6に示すように、第1ガイド治具51は、ティース12の回転軸方向の一方側と他方側との両方に配置される第1ガイド治具51aおよび51bを含む。第1ガイド治具51aおよび51bは、略同一の形状を有する。また、第1ガイド治具51(第1ガイド治具51aおよび51b)は、第1ガイド治具51のうちの、同芯巻コイル20と接触する部分(同芯巻コイル20をガイドする部分の回転軸方向外側の角部152)は、丸形形状に面取りされている。
また、第1実施形態では、図6に示すように、第1ガイド治具51の周方向の端部153側には、第1ガイド治具51がティース12と重なるように配置された状態(図7参照)で、回転軸方向から見て、スロット13の形状に対応する形状に切り欠かれた段差形状の切欠部154が設けられている。切欠部154は、第1ガイド治具51の内径側に設けられている。
そして、図7に示すように、2つの第1ガイド治具51が隣接するようにティース12上に配置された場合、隣接する2つの第1ガイド治具51の一方の切欠部154と、他方の切欠部154とによって、同芯巻コイル20をスロット13に挿入する際に、同芯巻コイル20をガイドするガイド穴155が形成される。ガイド穴155は、軸方向から見て、スロット13の形状に対応する形状(略U字形状)を有する。
また、第1ガイド治具51(第1ガイド治具51aおよび51b)は、同芯巻コイル20をスロット13に挿入する際に、ティース12の回転軸方向の一方側と他方側との端面に接触するように配置されている。
(第2ガイド治具の構造)
第1実施形態では、図6に示すように、第2ガイド治具52は、回転軸方向から見て、外径側から内径側に向かって徐々に周方向の幅W3(図7参照)が小さくなるとともに、ティース12の内径側のステータコア10の内径側空間30に配置される。第2ガイド治具52は、板状を有している。また、第2ガイド治具52は、同芯巻コイル20をスロット13に挿入する際に、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22を周方向からガイドするように構成されている。なお、第2ガイド治具52は、「スロット収容部ガイド治具」の一例である。
また、図7に示すように、第2ガイド治具52は、第2ガイド治具52の外径側の端部52a(図6参照)と、ティース12の内径側の端部12bとが当接するように、ステータコア10の内径側空間30に配置される。そして、回転軸方向から見て、第2ガイド治具52の外径側の端部52aの周方向の幅W3は、ティース12の内径側の端部12bの周方向の幅W4以上である。具体的には、第1実施形態では、回転軸方向から見て、第2ガイド治具52の外径側の端部52aの周方向の幅W3は、ティース12の内径側の端部12bの周方向の幅W4よりも大きい。また、回転軸方向から見て、第2ガイド治具52の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅W3は、第1ガイド治具51(内径側空間30まで延びるように形成された部分151)の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅W1と略等しい。
また、図6に示すように、第2ガイド治具52の回転軸方向に沿った長さL1は、ティース12の回転軸方向に沿った長さL2(図2参照)と略等しい。これにより、ティース12の内径側の面12c(側面)(図2参照)が第2ガイド治具52に覆われる。すなわち、ティース12の内径側の面12c(側面)のエッジ部12d(回転軸方向に沿ったエッジ部12d、図2参照)が第2ガイド治具52に覆われる。
また、第2ガイド治具52は、第1ガイド治具51aおよび51bの間(ティース穴25、図4参照)に配置されるように構成されている。そして、図7に示すように、回転軸方向から見て、第1ガイド治具51のステータコア10の内径側空間30まで延びるように形成された部分151と、第2ガイド治具52とがオーバラップするように、第1ガイド治具51aおよび51bの間に第2ガイド治具52が配置される。
(第1実施形態の組立装置の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態では、上記のように、ステータコア10の内径側空間30に配置されたコイルアッセンブリ40を形成する複数の同芯巻コイル20をステータコア10のスロット13に挿入する際に、スロット収容部21および22がスロット13内を移動する過程でスロット13とティース12の半径方向に伸びるエッジ部12aとの離間間隔を保持するように同芯巻コイル20をガイドするガイド治具50(第1ガイド治具51)を設ける。これにより、同芯巻コイル20をステータコア10のスロット13に挿入する際に、同芯巻コイル20がティース12の半径方向に延びるエッジ部12aに接触するのがガイド治具50により防止されるので、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22をステータコア10のスロット13に挿入する際に、同芯巻コイル20とティース12の半径方向に延びるエッジ部12aとが接触することに起因する同芯巻コイル20の損傷を防止することができる。
(ステータの組立方法)
次に、図7〜図20を参照して、ステータ100の組立方法について説明する。なお、図11〜図14、図17、図19および図20は、ステータ100(ステータコア10)の断面図が示されている。
〈コイルアッセンブリを形成する工程〉
まず、図8に示すように、複数の同芯巻コイル20が円環状に配置されたコイルアッセンブリ40が形成される。具体的には、複数の同芯巻コイル20が、スロット13のピッチ分ずらしながら、互いに周方向に隣接するように配置される。また、互いに周方向に隣接するように配置される同芯巻コイル20同士は、各段の平角導線が積層方向(半径方向)に交互に並ぶように配置(図5参照)される。また、複数の同芯巻コイル20によりコイルアッセンブリ40が形成された状態では、互いに周方向に隣接するように配置される同芯巻コイル20のうちの一方のスロット収容部21と、他方のスロット収容部21との間に、ステータコア10のティース12が挿入されるティース穴25(図4参照)が形成される。
〈絶縁部材を挿入する工程〉
次に、図9および図10に示すように、コイルアッセンブリ40を形成する工程の後に、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22に、絶縁部材41が装着される。なお、絶縁部材41は、コイルアッセンブリ40の外径側から内径側に移動されることにより、スロット収容部21および22に装着される。
〈ガイド治具を挿入する工程〉
ここで、第1実施形態では、コイルアッセンブリ40を形成する工程を行って、さらに、絶縁部材を挿入する工程の後に、コイルアッセンブリ40を形成する同芯巻コイル20にガイド治具50(第1ガイド治具51aおよび51b、第2ガイド治具52)が挿入される。
具体的には、図11に示すように、絶縁部材41が装着された状態のコイルアッセンブリ40と、複数のガイド治具50と、ステータコア10とが所定の位置に配置される。詳細には、複数のガイド治具50(第1ガイド治具51aおよび51b、第2ガイド治具52)は、コイルアッセンブリ40の外径側に配置され、ステータコア10は、コイルアッセンブリ40の回転軸方向側に配置される。
次に、第1実施形態では、図12に示すように、複数のガイド治具50が、コイルアッセンブリ40の外径側から内径側に向かって、同芯巻コイル20に挿入される。具体的には、コイルアッセンブリ40のティース穴25毎に、回転軸方向(Z方向)の一方側(Z2方向側)に配置される複数の第1ガイド治具51bと、複数の第2ガイド治具52とが一斉に挿入される。
次に、図13に示すように、ステータコア10をコイルアッセンブリ40に対して回転軸方向(Z方向)に沿って相対的に移動させることにより、ステータコア10の内径側空間30にコイルアッセンブリ40が配置される。具体的には、ステータコア10は、コイルアッセンブリ40のガイド治具50(第1ガイド治具51b)が取り付けられていない側(Z1方向側)から、コイルアッセンブリ40に対して移動されて、コイルアッセンブリ40に組み付けられる。
次に、第1実施形態では、図14に示すように、複数のガイド治具50(第1ガイド治具51a)が、コイルアッセンブリ40の外径側から内径側に向かって、同芯巻コイル20に一斉に挿入される。
これにより、図7および図15に示すように、第1ガイド治具51のステータコア10の内径側空間30まで延びるように形成されている部分151の周方向に隣接するように、同芯巻コイル20のスロット収容部21(または、スロット収容部22)が配置される。また、板状の第2ガイド治具52の周方向に隣接するように、同芯巻コイル20のスロット収容部21(または、スロット収容部22)が配置される。また、図7に示すように、ティース12の内径側の端部12bに第2ガイド治具52の外径側の端部52a当接するように、第2ガイド治具52が配置される。これらにより、ステータコア10とコイルアッセンブリ40とが、互いに位置決めされる。
〈スロット収容部をスロットに挿入する工程〉
次に、図16および図17に示すように、コイルアッセンブリ40がステータコア10の内径側空間30に配置された状態で、コイルアッセンブリ40を形成する複数の同芯巻コイル20を、内径側から外径側に押し出すことにより、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22が、ステータコア10のスロット13に挿入される。具体的には、図示しないローラにより、同芯巻コイル20のコイルエンド部23および24を内径側から外径側に押し出すことにより、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22が、ステータコア10のスロット13に挿入される。このとき、ローラがコイルアッセンブリ40に対して相対的に移動して、コイルアッセンブリ40のローラに押し出される部分が徐々に変化するので、コイルアッセンブリ40が徐々に挿入されていく。
ここで、第1実施形態では、ステータコア10の内径側空間30に配置されたコイルアッセンブリ40を形成する複数の同芯巻コイル20をステータコア10に挿入する際に、ガイド治具50(第1ガイド治具51aおよび51b)により、スロット収容部21および22がスロット13内を移動する過程で同芯巻コイル20とティース12の半径方向に伸びるエッジ部12aとの離間間隔(軸方向から見て幅W11、図7参照)を保持するように同芯巻コイル20をガイドしながら、コイルアッセンブリ40を形成する複数の同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22をステータコア10のスロット13に挿入する。
詳細には、第1実施形態では、図7に示すように、第1ガイド治具51aおよび51bを、回転軸方向から見て、ティース12と重なるように、ティース12の回転軸方向の他方側(Z1方向側)と一方側(Z2方向側)との両方に配置した状態で、第1ガイド治具51aおよび51bによって同芯巻コイル20をガイドしながらスロット収容部21および22がスロット13に挿入される。
また、回転軸方向から見て、隣接する2つの第1ガイド治具51の一方の切欠部154と、他方の切欠部154とによって形成されるガイド穴155によって、同芯巻コイル20がガイドされる。
ここで、回転軸方向から見て、第1ガイド治具51aおよび51bの各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅W1が、ティース12の同じ半径方向位置の周方向の幅W2よりも大きいため、スロット収容部21および22とティース12のエッジ部12aとが接触することなく、スロット収容部21および22がスロット13に挿入される。
また、第1実施形態では、第1ガイド治具51のステータコア10の内径側空間30まで延びるように形成された部分151により、ステータコア10の内径側空間30から同芯巻コイル20をガイドしながら、同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、スロット収容部21および22がスロット13に挿入される。
さらに、第1実施形態では、第2ガイド治具52を、ティース12の内径側のステータコア10の内径側空間30に配置した状態で、第2ガイド治具52によって同芯巻コイル20をガイドしながら、同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、スロット収容部21および22がスロット13に挿入される。ここで、回転軸方向から見て、第2ガイド治具52の外径側の端部52aの周方向の幅W3が、ティース12の内径側の端部12bの周方向の幅W4よりも大きいため、同芯巻コイル20がティース12の内径側の端部12bに接触することなく、スロット収容部21および22がスロット13に挿入される。
このように、第1実施形態では、回転軸方向から見て、第1ガイド治具51のステータコア10の内径側空間30まで延びるように形成された部分151と、第2ガイド治具52とがオーバラップした状態で、第1ガイド治具51および第2ガイド治具52によって同芯巻コイル20をガイドしながら、同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、スロット収容部21および22がスロット13に挿入される。
すなわち、図18に示すように、スロット収容部21および22が、周方向に隣接する2つの第1ガイド治具51aおよび51b(切欠部154)によってガイドされるとともに、周方向に隣接する2つの第2ガイド治具52にガイドされる。これにより、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する際に、スロット収容部21および22が周方向に膨らむこと、および、周方向に座屈することが防止される。
〈ガイド治具の取り外し工程〉
次に、同芯巻コイル20が装着されたステータ100から、ガイド治具50が取り外される。具体的には、まず、図19に示すように、第1ガイド治具51aを、コイルアッセンブリ40の内径側から外径側に向かって移動させることにより、第1ガイド治具51aがステータ100から取り外される。
次に、図20に示すように、同芯巻コイル20が装着されたステータ100がZ1方向側に移動される。最後に、第1ガイド治具51bおよび第2ガイド治具52が、内径側から外径側に移動される。すなわち、第1ガイド治具51aおよび51bと、第2ガイド治具52とが、ステータ100の組み立て前の所定の位置に戻される。これにより、ステータ100の組み立てが終了する。
(第1実施形態の組立方法の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態では、上記のように、ステータコア10の内径側空間30に配置されたコイルアッセンブリ40を形成する複数の同芯巻コイル20をステータコア10に挿入する際に、第1ガイド治具51により、スロット収容部21および22がスロット13内を移動する過程で同芯巻コイル20とティース12の半径方向に伸びるエッジ部12aとの離間間隔を保持するように同芯巻コイル20をガイドしながら、コイルアッセンブリ40を形成する複数の同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22をステータコア10のスロット13に挿入する工程を備える。これにより、同芯巻コイル20をステータコア10のスロット13に挿入する際に、同芯巻コイル20がティース12の半径方向に延びるエッジ部12aに接触するのが防止されるので、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22をステータコア10のスロット13に挿入する際に、同芯巻コイル20とティース12の半径方向に延びるエッジ部12aとが接触することに起因する同芯巻コイル20の損傷を防止することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1ガイド治具51は、回転軸方向から見て、外径側から内径側に向かって徐々に周方向の幅が小さくなるとともに、ティース12と重なるように配置される。そして、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する工程は、第1ガイド治具51を、回転軸方向から見て、ティース12と重なるように配置した状態で、第1ガイド治具51によって同芯巻コイル20をガイドしながらスロット収容部21および22をスロット13に挿入する工程を含む。これにより、ティース12の回転軸方向側の面(上面および下面)が第1ガイド治具51に覆われているので、同芯巻コイル20がティース12の回転軸方向側の面(上面および下面)のエッジ部12aに接触することを、第1ガイド治具51により効果的に防止することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、回転軸方向から見て、第1ガイド治具51の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅W1を、ティース12の同じ半径方向位置の周方向の幅W2よりも大きくする。これにより、回転軸方向から見て、ティース12の上面(または下面)のみならず、ティース12のエッジ部12aよりも周方向の外側の部分も第1ガイド治具51に覆われるので、同芯巻コイル20がティース12のエッジ部12aに接触することを確実に防止することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、回転軸方向から見て、第1ガイド治具51は、ティース12の内径側の端部12bから、ティース12の内径側の端部12bよりも内径側のステータコア10の内径側空間30まで延びるように形成されており、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する工程は、第1ガイド治具51により、ステータコア10の内径側空間30から同芯巻コイル20をガイドしながら、同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する工程を含む。これにより、スロット収容部21および22がティース12の内径側の端部12bよりも内径側からガイドされるので、よりスムーズに、スロット収容部21および22をスロット13に挿入することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1ガイド治具51のうちの、同芯巻コイル20と接触する部分は、丸形形状に面取りされている。これにより、同芯巻コイル20と第1ガイド治具51とが接触することに起因する同芯巻コイル20の損傷を効果的に防止することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1ガイド治具51の周方向の端部153側に、第1ガイド治具51がティース12と重なるように配置された状態で、回転軸方向から見て、スロット13の形状に対応する形状に切り欠かれた段差形状の切欠部154を設ける。これにより、隣接する2つの第1ガイド治具51の一方の切欠部154と、他方の切欠部154とによって、ガイド穴155を形成することができるので、ガイド穴155により、同芯巻コイル20をスロット13にスムーズに挿入することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、回転軸方向から見て、外径側から内径側に向かって徐々に周方向の幅W3が小さくなるとともに、ティース12の内径側のステータコア10の内径側空間30に配置される第2ガイド治具52を設ける。そして、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する工程は、第2ガイド治具52を、ティース12の内径側のステータコア10の内径側空間30に配置した状態で、第2ガイド治具52によって同芯巻コイル20をガイドしながら、同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する工程を含む。これにより、周方向に隣接する2つの第2ガイド治具52によりスロット収容部21および22がガイドされる(挟まれる)ので、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する際に、スロット収容部21および22が周方向に膨らむこと、および、周方向に座屈することを防止することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、回転軸方向から見て、第2ガイド治具52の外径側の端部52aの周方向の幅W3を、ティース12の内径側の端部12bの周方向の幅W4よりも大きくする。これにより、ティース12の内径側の面12c(側面)が第2ガイド治具52に覆われるので、同芯巻コイル20がティース12の内径側の面12c(側面)のエッジ部12d(回転軸方向に沿ったエッジ部12d)に接触することを、第2ガイド治具52により防止することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する工程は、回転軸方向から見て、第1ガイド治具51のステータコア10の内径側空間30まで延びるように形成された部分151と、第2ガイド治具52とがオーバラップした状態で、第1ガイド治具51および第2ガイド治具52によって同芯巻コイル20をガイドしながら、同芯巻コイル20を内径側から外径側に押し出すことにより、スロット収容部21および22をスロット13に挿入する工程を含む。これにより、第1ガイド治具51および第2ガイド治具52の両方によって同芯巻コイル20がガイドされるので、スロット収容部21および22をスロット13によりスムーズに挿入することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、コイルアッセンブリ40を形成する工程の後に、コイルアッセンブリ40を形成する同芯巻コイル20にガイド治具50(第1ガイド治具51、第2ガイド治具52)を挿入する工程を備える。これにより、複数のガイド治具50の全てを1回の工程によりコイルアッセンブリ40(同芯巻コイル20)に挿入することができるので、工程数が増加するのを防止することができる。その結果、製造プロセスを簡略化することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、同芯巻コイル20にガイド治具50(第1ガイド治具51、第2ガイド治具52)を挿入する工程は、コイルアッセンブリ40の外径側から内径側に向かって、同芯巻コイル20にガイド治具50を挿入する工程である。これにより、ガイド治具50がコイルアッセンブリ40の内径側から外径側に向かって同芯巻コイル20に挿入される場合と異なり、ガイド治具50を移動させる装置を、比較的広い空間であるコイルアッセンブリ40の外径側に配置することができる。すなわち、ガイド治具50を移動させる装置を容易に配置することができる。
[第2実施形態]
(ステータの組立方法)
図21を参照して、第2実施形態によるステータ110の組立方法(組立装置201)について説明する。第2実施形態では、上記コイルアッセンブリ40を形成する工程の後に、同芯巻コイル20にガイド治具50が挿入されていた第1実施形態と異なり、コイルアッセンブリ140を形成する途中に、同芯巻コイル20にガイド治具50が挿入される。
〈コイルアッセンブリを形成する工程およびガイド治具を挿入する工程〉
図21に示すように、第2実施形態では、コイルアッセンブリ140を形成する途中に、同芯巻コイル20にガイド治具50が挿入される。具体的には、複数の同芯巻コイル20(全ての同芯巻コイル20のうちの一部の同芯巻コイル20)が互いに隣接するように配置された後、同芯巻コイル20のスロット収容部21および22に、絶縁部材41が装着される。その後、コイルアッセンブリ140のティース穴25(図4参照)に、複数のガイド治具50(第1ガイド治具51b、第2ガイド治具52)が順次挿入される。さらに、全ての同芯巻コイル20が互いに隣接するように配置された後(コイルアッセンブリ140の完成後)、ステータコア10がコイルアッセンブリ140に取り付けられる。最後に、複数のガイド治具50(第1ガイド治具51a)がティース穴25に順次挿入される。
なお、第2実施形態のその他の工程は、上記第1実施形態と同様である。
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第2実施形態では、上記のように、コイルアッセンブリ140を形成する工程は、複数の同芯巻コイル20を円環状に配置してコイルアッセンブリ140を形成する途中に、同芯巻コイル20にガイド治具50を挿入する工程を含む。これにより、複数のガイド治具50を1つずつ同芯巻コイル20に挿入することができるので、複数のガイド治具50の全てを1回の工程により一斉にコイルアッセンブリ140(同芯巻コイル20)に挿入する場合(すなわち、全てのガイド治具50を同時に移動させる場合)と異なり、ガイド治具50を移動させるための駆動力を小さくすることができる。
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記第1および第2実施形態では、平角導線からなる同芯巻コイルによりコイルアッセンブリが構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、丸線からなる同芯巻コイルや、波巻などの同芯巻コイル以外のコイルによりコイルアッセンブリが構成されていてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、コイルアッセンブリにおいて、互いに周方向に隣接するように配置される同芯巻コイル同士は、各段の平角導線が積層方向(半径方向)に交互に並ぶように配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コイルアッセンブリにおいて、各同芯巻コイルが、各同芯巻コイルのスロット収容部が束になった状態で、配置されていてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、回転軸方向から見て、第1ガイド治具の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅が、ティースの同じ半径方向位置の周方向の幅よりも大きい例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図22に示す第1変形例による第1ガイド治具251(組立装置202)のように、回転軸方向から見て、第1ガイド治具251の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅W5を、ティース12の同じ半径方向位置の周方向の幅W6と等しくなるように構成してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第1ガイド治具が、ステータコアの内径側空間まで延びるように形成されている部分を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1ガイド治具が、ティースの外径側から内径側の端部まで延びるように形成されていてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第1ガイド治具が、ティースの回転軸方向の一方側と他方側との両方に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、同芯巻コイルをスロットに挿入する際に、同芯巻コイルがティースのエッジ部に接触しないのであれば、第1ガイド治具が、ティースの回転軸方向の一方側または他方側にのみ配置されていてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、コイルアッセンブリが略円筒形状に形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コイルアッセンブリが回転軸方向に沿って半径が徐々に変化する断面がテーパ形状である形状(円錐形状)に形成されていてもよい。この場合、たとえば半径が小さく形成された端部側のみを、第1ガイド治具でガイドするようにしてもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、回転軸方向から見て、第2ガイド治具の外径側の端部の周方向の幅が、ティースの内径側の端部の周方向の幅よりも大きい例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図22に示す第2変形例に示すように、回転軸方向から見て、第2ガイド治具の外径側の端部の周方向の幅W7が、ティースの内径側の端部の周方向の幅W8と等しくなるように構成してもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第1ガイド治具がコイルアッセンブリ(同芯巻コイル)に挿入された状態で、第1ガイド治具とティース(ステータコア)とが接触するように、第1ガイド治具が配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図23に示す第3変形例によるステータ100の組立装置203のように、第1ガイド治具51aおよび51bがステータコア10(ティース12)に対して、距離L3分、離間して配置されていてもよい。この場合、回転軸方向から見て、第1ガイド治具の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅は、ティースの同じ半径方向位置の周方向の幅未満でもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、ローラにより、同芯巻コイルのコイルエンド部が内径側から外径側に押し出される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、スロット収容部を軸方向に伸びる棒状または板状の治具で押し出してもよい。この場合、コイルアッセンブリ(同芯巻コイル)の全周を同時に、棒状または板状の治具で押すことも可能である。
また、上記第1および第2実施形態では、同芯巻コイルをスロットに挿入する際に、同芯巻コイルがティースの半径方向に延びるエッジ部に接触するのが防止される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コイルとティースの間に絶縁部材(スロット紙、絶縁紙)が配置され、エッジ部とスロット紙とが直接接触する場合にも、本発明は適用可能である。
また、上記第1および第2実施形態では、コイルアッセンブリに絶縁部材が装着される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ステータコアのスロットに絶縁部材を組み付けた状態でコイルを挿入してもよい。
10 ステータコア
11 バックヨーク
12 ティース
12a (ティースの)エッジ部
12b (ティースの内径側の)端部
13 スロット
20 同芯巻コイル(コイル)
21、22 スロット収容部
23、24 コイルエンド部
30 内径側空間
40 コイルアッセンブリ
51、51a、51b 第1ガイド治具(ガイド治具)
52 第2ガイド治具(スロット収容部ガイド治具)
52a (第2ガイド治具の外径側の)端部
100、110 ステータ
151 (ガイド治具の内径側空間まで延びる)部分
153 (ガイド治具の周方向の)端部
154 切欠部
200、201、202、203 (ステータの)組立装置

Claims (13)

  1. それぞれ導体により形成されるスロット収容部およびコイルエンド部を有するコイルを、バックヨークから半径方向内側に向かって延びる隣接するティース間に形成されるスロットを含む円環状のステータコアに装着するステータの組立方法であって、
    複数の前記コイルが円環状に配置されたコイルアッセンブリを形成する工程と、
    前記ステータコアの内径側空間に配置された前記コイルアッセンブリを形成する複数の前記コイルを前記ステータコアの前記スロットに挿入する際に、ガイド治具により、前記スロット収容部が前記スロット内を移動する過程で前記コイルと前記ティースの半径方向に伸びるエッジ部との離間間隔を保持するように前記コイルをガイドしながら、前記コイルアッセンブリを形成する複数の前記コイルを内径側から外径側に押し出すことにより、前記コイルの前記スロット収容部を前記ステータコアの前記スロットに挿入する工程とを備える、ステータの組立方法。
  2. 前記ガイド治具は、回転軸方向から見て、外径側から内径側に向かって徐々に周方向の幅が小さくなるとともに、前記ティースと重なるように配置されるように構成されており、
    前記スロット収容部を前記スロットに挿入する工程は、前記ガイド治具を、回転軸方向から見て、前記ティースと重なるように配置した状態で、前記ガイド治具によって前記コイルをガイドしながら前記スロット収容部を前記スロットに挿入する工程を含む、請求項1に記載のステータの組立方法。
  3. 回転軸方向から見て、前記ガイド治具の各半径方向位置のそれぞれにおける周方向の幅は、前記ティースの同じ半径方向位置の周方向の幅以上である、請求項2に記載のステータの組立方法。
  4. 回転軸方向から見て、前記ガイド治具は、前記ティースの内径側の端部から、前記ティースの内径側の端部よりも内径側の前記ステータコアの内径側空間まで延びるように形成されており、
    前記スロット収容部を前記スロットに挿入する工程は、前記ガイド治具により、前記ステータコアの内径側空間から前記コイルをガイドしながら、前記コイルを内径側から外径側に押し出すことにより、前記スロット収容部を前記スロットに挿入する工程を含む、請求項2または3に記載のステータの組立方法。
  5. 前記ガイド治具のうちの、前記コイルと接触する部分は、丸形形状に面取りされている、請求項2〜4のいずれか1項に記載のステータの組立方法。
  6. 前記ガイド治具の周方向の端部側には、前記ガイド治具が前記ティースと重なるように配置された状態で、回転軸方向から見て、前記スロットの形状に対応する形状に切り欠かれた段差形状の切欠部が設けられている、請求項2〜5のいずれか1項に記載のステータの組立方法。
  7. 回転軸方向から見て、外径側から内径側に向かって徐々に周方向の幅が小さくなるとともに、前記ティースの内径側の前記ステータコアの内径側空間に配置されるスロット収容部ガイド治具をさらに備え、
    前記スロット収容部を前記スロットに挿入する工程は、前記スロット収容部ガイド治具を、前記ティースの内径側の前記ステータコアの内径側空間に配置した状態で、前記スロット収容部ガイド治具によって前記コイルをガイドしながら、前記コイルを内径側から外径側に押し出すことにより、前記スロット収容部を前記スロットに挿入する工程を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のステータの組立方法。
  8. 回転軸方向から見て、前記スロット収容部ガイド治具の外径側の端部の周方向の幅は、前記ティースの内径側の端部の周方向の幅以上である、請求項7に記載のステータの組立方法。
  9. 前記スロット収容部を前記スロットに挿入する工程は、回転軸方向から見て、前記ガイド治具の前記ステータコアの内径側空間まで延びるように形成された部分と、前記スロット収容部ガイド治具とがオーバラップした状態で、前記ガイド治具および前記スロット収容部ガイド治具によって前記コイルをガイドしながら、前記コイルを内径側から外径側に押し出すことにより、前記スロット収容部を前記スロットに挿入する工程を含む、請求項7または8に記載のステータの組立方法。
  10. 前記コイルアッセンブリを形成する工程の後に、前記コイルアッセンブリを形成する前記コイルに前記ガイド治具を挿入する工程をさらに備える、請求項1〜9のいずれか1項に記載のステータの組立方法。
  11. 前記コイルアッセンブリを形成する工程は、複数の前記コイルを円環状に配置してコイルアッセンブリを形成する途中に、前記コイルに前記ガイド治具を挿入する工程を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載のステータの組立方法。
  12. 前記コイルに前記ガイド治具を挿入する工程は、前記コイルアッセンブリの外径側から内径側に向かって、前記コイルに前記ガイド治具を挿入する工程である、請求項10または11に記載のステータの組立方法。
  13. それぞれ導体により形成されるスロット収容部およびコイルエンド部を有するコイルを、バックヨークから半径方向内側に向かって延びる隣接するティース間に形成されるスロットを含む円環状のステータコアに装着するステータの組立装置であって、
    ガイド治具を備え、
    前記ガイド治具は、前記コイルアッセンブリを形成する複数の前記コイルを内径側から外径側に押し出すことにより、前記ステータコアの内径側空間に配置された前記コイルアッセンブリを形成する複数の前記コイルを前記ステータコアの前記スロットに挿入する際に、前記スロット収容部が前記スロット内を移動する過程で前記コイルと前記ティースの半径方向に伸びるエッジ部との離間間隔を保持するように前記コイルをガイドしながら、前記コイルの前記スロット収容部を前記ステータコアの前記スロットに挿入するように構成されている、ステータの組立装置。
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