分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法
【課題】スプリングバックによる巻緩みを矯正可能な分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法の提供。
【解決手段】平角導体Ｄを九十九折状にエッジワイズ曲げ加工して九十九折部材Ｃを形成し、九十九折部材Ｃを複数重ねてコイルサブアシーＣＳａを形成し、コイルサブアシーＣＳａを渦巻状に巻いてコイルアシーＳａを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子１００の製造方法において、コイルアシーＳａの内径を、内径ガイド部ｍ５４１で内径規定寸法に規制し、コイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１へ、コイルアシーＳａの内周側から内矢ｍ５３２を挿入し、コイルアシーＳａの外周に配置する第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第１外矢機構Ｍ５２により、コイルアシーＳａの外周を周方向に移動させ、ティース挿入孔１２１へ、コイルアシーＳａの外周側から外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３を挿入して位置決めし、コイルアシーＳａを整形する。
【解決手段】平角導体Ｄを九十九折状にエッジワイズ曲げ加工して九十九折部材Ｃを形成し、九十九折部材Ｃを複数重ねてコイルサブアシーＣＳａを形成し、コイルサブアシーＣＳａを渦巻状に巻いてコイルアシーＳａを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子１００の製造方法において、コイルアシーＳａの内径を、内径ガイド部ｍ５４１で内径規定寸法に規制し、コイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１へ、コイルアシーＳａの内周側から内矢ｍ５３２を挿入し、コイルアシーＳａの外周に配置する第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第１外矢機構Ｍ５２により、コイルアシーＳａの外周を周方向に移動させ、ティース挿入孔１２１へ、コイルアシーＳａの外周側から外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３を挿入して位置決めし、コイルアシーＳａを整形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法に関するものであり、詳しくは九十九折り形状に曲げ加工した平角導線を重ねて渦巻き状に丸めたコイルの位置ズレを修正し、固定子コア挿入可能な状態に整形する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に鑑みて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、車両を動かす為に大出力でかつ車載されるために省スペースであることが望ましい。特にハイブリッド車はエンジンとモータをエンジンルームの中に納める必要があるため、小型化の要請が高い。モータの出力を向上させるためにはモータに用いるコイルの断面積を増やし、固定子の占積率を高める方法が模索されている。一方、モータの小型化に関しては様々なアプローチで小型化が検討されている。ただ、固定子やモータの小型化や高出力化によって、固定子の製造も困難性が増すと考えられる。
【０００３】
特許文献１には、インナーロータ型回転電機の分割コア型ステータの組み立て方法について開示されている。分割コアのティースを、円環状に配置した分布巻きコイルの外周部に放射状に配置し、分布巻きコイルのスロット収容導体部を導体案内矢羽根により周方向所定位置に保持した状態で、分割コアを求心方向に移動させる。それと同時にスロット収容導体部を求心方向に移動させる。これにより、分割コアを分布巻きコイル外周側から挿入する際に、スロット収容導体部の絶縁被覆を分割コアが接触することで損傷するのを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術を適用して分布巻きのコイルを形成するにあたっては、以下に説明する課題があると考えられる。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、分布巻きコイルが円筒状に形成された後、分割コアを求心方向に挿入する際に、導体案内矢羽根を用いてスロット収容導体部のバラツキを抑えている。しかし、出願人が確認した限り導体案内矢羽根をティース挿入孔に挿入するには、少なくとも円筒状の分布巻きコイルの外周側からティース挿入孔を介して中心が見える程度には揃っている必要がある。しかし、分布巻きコイルを円筒状に形成する際には、コイルに用いた平角導体のスプリングバックの影響を受けるので、導体案内矢羽根を挿入するために分布巻きコイルを調整する工程を必要すると考えられる。
【０００７】
特に、固定子の出力の向上を狙って分布巻きコイルの層数を増やし、コイルの巻回数を稼ぐ必要がある場合には、導体案内矢羽根を挿入する作業は難しくなると考えられる。また、固定子の小型化にあたっても作業性は悪化し、導体案内矢羽根で分布巻きコイルのティース挿入孔を揃えることは更に困難になると予想される。実際に、出願人の試作段階においては、固定子コアの挿入にあたって分布巻きコイルを揃えるのに人手で、導体案内矢羽根に類する物をティース挿入孔に挿入するという勘に頼った作業で組み付けていた。しかし、量産するにあたっては、円筒状に形成した分布巻きコイルへ固定子コアを挿入する作業も自動化を図ることを切望されている。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、スプリングバックによる巻緩みを矯正可能な分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法の提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の一態様による分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法は以下のような特徴を有する。
【００１０】
（１）平角導体を九十九折状にエッジワイズ曲げ加工し九十九折部材を形成し、前記九十九折部材を複数重ねてコイルサブアシーを形成し、前記コイルサブアシーを渦巻状に巻いてコイルアシーを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、前記コイルアシーの内径を、内径ガイドで内径規定寸法に規制し、前記コイルアシーの有するティース挿入孔へ、前記コイルアシーの内周側から内矢を挿入し、前記コイルアシーの外周に配置する外径巻き絞り装置により、前記コイルアシーの外周を周方向に移動させ、前記ティース挿入孔へ、前記コイルアシーの外周側から外矢を挿入して位置決めし、コイルアシーを整形すること、を特徴とする。
【００１１】
（２）（１）に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、前記内矢は、前記外矢が挿入される前記ティース挿入孔に挿入されること、を特徴とする。
【００１２】
（３）（１）又は（２）に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、前記外径巻き絞り装置は対角に位置するよう２つ設けられること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような特徴を有する本発明の一態様による分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
【００１４】
上記（１）に記載の態様により、平角導体を九十九折状にエッジワイズ曲げ加工し九十九折部材を形成し、九十九折部材を複数重ねてコイルサブアシーを形成し、コイルサブアシーを渦巻状に巻いてコイルアシーを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、コイルアシーの内径を、内径ガイドで内径規定寸法に規制し、コイルアシーの有するティース挿入孔へ、コイルアシーの内周側から内矢を挿入し、コイルアシーの外周に配置する外径巻き絞り装置により、コイルアシーの外周を周方向に移動させ、ティース挿入孔へ、コイルアシーの外周側から外矢を挿入して位置決めし、コイルアシーを整形するものである。
【００１５】
平角導体を九十九折状にエッジワイズ曲げ加工した九十九折部材を用いたコイルサブアシーは、コイルサブアシーを渦巻状に巻いた際には、巻ズレなどが発生して内径側は規定寸法より小さく、外径側は規定寸法より大きくなる傾向にある。これは、平角導体を曲げ加工して成形しているのでスプリングバック等の影響によると考えられる。この結果、課題に示したように外矢をティース挿入孔に挿入することは困難になる。このため、まず内径を内径ガイドで押し広げた後、内矢を挿入して内径側がズレ無いようにしてから、外径巻き絞り装置を用いて巻き絞っていくことで、ティース挿入孔のズレを矯正する。
【００１６】
そして、ティース挿入孔の左右に配置されるコイルアシーのスロット内挿入部分が、所定のバラツキに抑えられた状況で、外矢を挿入してコイルアシーが解けない状態とし、この状態で固定子コアを外周側から挿入することで、固定子コアの挿入をスムーズに行う事が可能となる。この結果、スプリングバックによる巻緩みを矯正可能な分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法を提供でき、固定子製造工程における固定子コア自動組み付けが実現できる。
【００１７】
また、上記（２）に記載の態様により、（１）に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、内矢は、外矢が挿入されるティース挿入孔に挿入されるものである。内矢が先に挿入されていることで、内矢が挿入されているティース挿入孔では、他のティース挿入孔に比べてズレが少ないことが出願人の実験で確認されている。このため、外矢をティース挿入孔に挿入することで、合理的にズレの矯正が行え、この結果、固定子コアでコイルの絶縁被覆を剥離するリスクを軽減することが可能になる。
【００１８】
また、上記（３）に記載の態様により、（１）又は（２）に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、外径巻き絞り装置は対角に位置するよう２つ設けられたものである。出願人の実験によって外径巻き絞り装置は対角に２つ配置した状態で適切な巻き絞りが可能であることが判明しており、また、外矢をティース挿入孔に挿入する上でも、外径巻き絞り装置の数が少ない方が望ましい。また、対角に外径巻き絞り装置を配置することで、均等にコイルアシーを巻き絞ることが期待出来る。この結果、分布巻きコイルを用いた固定子の製造に関して、生産工程の自動化に貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の、固定子の斜視図である。
【図２】本実施形態の、コイル籠の斜視図である。
【図３】本実施形態の、コイル籠に分割コアを挿入する様子の斜視図である。
【図４】本実施形態の、部材束の斜視図である。
【図５】本実施形態の、コイルサブアシーの平面図である。
【図６】本実施形態の、コイルサブアシーの側面図である。
【図７】本実施形態の、コイルサブアシー整形機の平面図である。
【図８】本実施形態の、コイルサブアシー整形機の側面図である。
【図９】本実施形態の、コイルアシー整形機の斜視図である。
【図１０】本実施形態の、コイルアシー整形機の平面図である。
【図１１】本実施形態の、コイルアシー整形機の内矢駆動機構の模式平面図である。
【図１２】本実施形態の、コイルアシー整形機の内径保持機構の模式平面図である。
【図１３】本実施形態の、ティース挿入孔が揃った状態のコイルアシーの断面図である。
【図１４】本実施形態の、ティース挿入孔が揃っていない状態のコイルアシーの断面図である。
【図１５】本実施形態の、コイルアシーの断面の拡大図である。
【図１６】本実施形態の、コイルアシーに内矢を挿入した様子の断面図である。
【図１７】本実施形態の、コイルアシーに外矢を挿入する様子の断面図である。
【図１８】本実施形態の、固定子の形成工程に関するフローである。
【図１９】本実施形態の、コイルアシー整形機の動作フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
図１に、本実施形態の固定子１００の斜視図を示す。図２に、コイル籠１２０の斜視図を示す。図３に、コイル籠１２０に分割コア１１１を挿入する様子を斜視図に示す。固定子１００及びコイル籠１２０は部分的に簡略化して描かれている。固定子１００は、図１に示すように固定子コア１１０及びコイル籠１２０を備え、固定子コア１１０の周囲にはアウターリング１３０を備えている。固定子コア１１０は複数の分割コア１１１からなる略円筒形状のものであり、分割コア１１１はプレス加工等によって所定の形状に形成された電磁鋼板が積層されて形成されている。分割コア１１１には図３に示すように、ティース１１５が備えられ、隣り合うティース１１５の間にはスロット１１６が形成される。
【００２２】
分割コア１１１を円筒形に並べて形成される固定子コア１１０は、内周側にティース１１５が突出するように有している状態となる。ティース１１５は４８本用意され、スロット１１６もティース１１５と同数用意されている。したがって、分割コア１１１は２４個が用意される。この分割コア１１１に挿入されるコイル籠１２０は、図２に示すように、外周方向に放射状にティース挿入孔１２１が設けられている。ティース挿入孔１２１は分割コア１１１に備えられるティース１１５が挿入される部分であり、隣り合うスロット内導線部１２２の間に配置される。
【００２３】
図４に、部材束ＣＳの斜視図を示す。部材束ＣＳは６本の九十九折部材Ｃが重ねられて形成される。第１九十九折部材Ｃ１乃至第６九十九折部材Ｃ６は何れも同じ形状に、平角導体Ｄがエッジワイズ曲げ加工して形成されている。平角導体Ｄは矩形断面を有する銅材等の導電性の高い金属よりなり、その周囲にはエナメル等の絶縁性の高い樹脂によって絶縁被覆されている。この平角導体Ｄを図４に示される様に九十九折状にエッジワイズ曲げ加工することで、九十九折部材Ｃが形成される。
【００２４】
九十九折部材Ｃは図４に示される様に、第１九十九折部材Ｃ１乃至第６九十九折部材Ｃ６が単純に重ねられて部材束ＣＳは形成される。図５に、コイルサブアシーＣＳａの平面図を示す。図６に、コイルサブアシーＣＳａの側面図を示す。コイルサブアシーＣＳａは、図５及び図６に示される様に、渦巻き状に丸めて形成された部材束ＣＳである。部材束ＣＳは渦巻き状に丸められた後、後述するコイルサブアシー整形機Ｍ１０に整形されて図５及び図６に示すコイルサブアシーＣＳａの形状となるので、内周端部ＣＳ１と外周端部ＣＳ２を有する。
【００２５】
渦巻き状に形成されたコイルサブアシーＣＳａは８つ用意されて重ねられ、コイルアシーＳａが形成される。そして、コイルアシーＳａのコイルエンドを加工し、図２に示す状態のコイル籠１２０を形成する。その後、分割コア１１１をコイル籠１２０の外周から挿入し、その外周にアウターリング１３０を嵌め込んで固定子１００とする。
【００２６】
次に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０の説明を行う。図７に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０の平面図を示す。図８に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０の側面図を示す。なお、図７及び図８で示すコイルサブアシー整形機Ｍ１０はテスト治具であるが、生産ラインに用いるものと構成は同様であるため、構造の単純なテスト治具を用いて説明を行う。コイルサブアシー整形機Ｍ１０は、ベースＭ１７に内径固定ガイドＭ１１とスライドガイドＭ１２を２つ、内径ガイド用シリンダＭ１３と、シリンダに接続されるリンクシャフトＭ１４と、端部押圧ガイド用シリンダＭ１５と、端部押圧ガイドＭ１６と、ズレ止メ突起Ｍ１８と、を備えている。
【００２７】
ベースＭ１７は上段ベースＭ１７ａと下段ベースＭ１７ｂとが複数のポストＭ１７ｃで連結して構成されており、上段ベースＭ１７ａにはコイルサブアシーＣＳａが配置され、下段ベースＭ１７ｂには駆動機構である内径ガイド用シリンダＭ１３と端部押圧ガイド用シリンダＭ１５とが配置されている。内径固定ガイドＭ１１は、コイルサブアシーＣＳａの内周端付近の内径を支持するガイドであり、内径固定ガイドＭ１１の外周面でコイルサブアシーＣＳａが内径側に変形しないように保持する機能を有している。
【００２８】
スライドガイドＭ１２は、コイルサブアシーＣＳａの中央辺りの内径を支持するガイドであり、スライドガイドＭ１２は内径ガイド用シリンダＭ１３がリンクシャフトＭ１４でリンクされていて、スライドガイドＭ１２はコイルサブアシーＣＳａの外径側に移動する機能を有している。内径ガイド用シリンダＭ１３の前進端でスライドガイドＭ１２は内径側に後退し、内径ガイド用シリンダＭ１３の後退端でスライドガイドＭ１２は外径側に前進する。スライドガイドＭ１２の外周面でコイルサブアシーＣＳａの内周面を支持する。
【００２９】
端部押圧ガイドＭ１６は、端部押圧ガイド用シリンダＭ１５に接続されており、端部押圧ガイド用シリンダＭ１５の前進端でコイルサブアシーＣＳａの外周側端部を押圧する位置に配置されている。ズレ止メ突起Ｍ１８には突起部分Ｍ１８ａが備えられ、コイルサブアシーＣＳａの移動を規制している。コイルサブアシーＣＳａは図６に示すように下面側凹部ＣＳａ１を有しており、この下面側凹部ＣＳａ１はティース挿入孔１２１の幅と同等である。この下面側凹部ＣＳａ１にズレ止メ突起Ｍ１８の突起部分Ｍ１８ａを挿入することで、ズレ止めとして機能する。
【００３０】
次に、コイルアシー整形機Ｍ５０の説明を行う。図９に、コイルアシー整形機Ｍ５０の斜視図を示す。図１０に、コイルアシー整形機Ｍ５０の平面図を示す。なお、コイルアシー整形機Ｍ５０についても、構造の簡単なテスト機を用いて説明を行うが、実際の製造ラインでも同等の構成の装置が用いられる。コイルアシー整形機Ｍ５０は、第１外径巻絞装置Ｍ５１と、第１外矢機構Ｍ５２と、第２外矢機構Ｍ５３と、第３外矢機構Ｍ５４と、第２外径巻絞装置Ｍ５５と、第４外矢機構Ｍ５６と、第５外矢機構Ｍ５７と、第６外矢機構Ｍ５８と、第１内矢機構Ｍ５９と、第２内矢機構Ｍ６０とをベースＭ６５上に有している。昇降機Ｍ６３は、コイルアシーＳａを上面に配置する部材でベースＭ６５に配置される。なお、Ｍ６３はコイルサブアシーＣＳａを組み付ける機能も有しているが説明については割愛する。昇降機Ｍ６３の中央には第１内矢機構Ｍ５９、第２内矢機構Ｍ６０、第１内径ガイドＭ６１及び第２内径ガイドＭ６２が配置される。
【００３１】
第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５は対角には位置される同じ構成よりなる装置であり、シリンダｍ５０１と、ブラケットｍ５０２と、テンショナブラケットｍ５０３と、押し付け用プーリーｍ５０４と、サブプーリーｍ５０５と、メインプーリーｍ５０６と、タイミングベルトｍ５０７とを有する。メインプーリーｍ５０６とサブプーリーｍ５０５はテンショナブラケットｍ５０３に取り付けられて、ブラケットｍ５０２に取り付けられた押し付け用プーリーｍ５０４とで、タイミングベルトｍ５０７を支持しており、テンショナブラケットｍ５０３を移動させることでタイミングベルトｍ５０７のテンションを調整する。具体的には、コイルアシーＳａの外周に沿うように若干緩めのテンションに調整されている。
【００３２】
シリンダｍ５０１にはブラケットｍ５０２が取り付けられており、シリンダｍ５０１の前進端でタイミングベルトｍ５０７がコイルアシーＳａの外表面に押し付けられ、シリンダｍ５０１の後退端でタイミングベルトｍ５０７は退避位置に配置される。
【００３３】
第１外矢機構Ｍ５２及び第４外矢機構Ｍ５６は対角に配置される同様の構成よりなる装置であり、シリンダｍ５１２と外矢ｍ５１１よりなる。第２外矢機構Ｍ５３と第５外矢機構Ｍ５７、第３外矢機構Ｍ５４と第６外矢機構Ｍ５８もそれぞれ対角に配置され、外矢ｍ５１３とシリンダｍ５１２よりなる。シリンダｍ５１２の前進端で、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３はコイルアシーＳａのティース挿入孔１２１に挿入される位置に移動し、シリンダｍ５１２の後退端で、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３はコイルアシーＳａの外周面より外側に退避する位置に移動する。
【００３４】
図１１に、コイルアシー整形機Ｍ５０の内矢駆動機構の模式平面図を示す。コイルアシー整形機Ｍ５０に配置されるコイルアシーＳａの内側には、第１内矢機構Ｍ５９及び第２内矢機構Ｍ６０が配置される。第１内矢機構Ｍ５９と第２内矢機構Ｍ６０とは、同様の構造で隣り合わせに配置されており、それぞれシリンダｍ５３１と内矢ｍ５３２とを有する。第１内矢機構Ｍ５９の有する内矢ｍ５３２と第２内矢機構Ｍ６０の有する内矢ｍ５３２とは反対方向に突出するようにシリンダｍ５３１が備えられ、シリンダｍ５３１に対して内矢ｍ５３２が取り付けられている。
【００３５】
図１２に、コイルアシー整形機Ｍ５０の内径保持機構の模式平面図を示す。第１内矢機構Ｍ５９と第２内矢機構Ｍ６０の下部には第１内径ガイドＭ６１と第２内径ガイドＭ６２が配置されている。第１内径ガイドＭ６１と第２内径ガイドＭ６２にはそれぞれ内径ガイド部ｍ５４１と突起部ｍ５４２が備えられている。内径ガイド部ｍ５４１は図示しないチャックシリンダに取り付けられて、第１内径ガイドＭ６１と第２内径ガイドＭ６２とがお互いに離れるように、前進し近接し合う様に後退する。内径ガイド部ｍ５４１の前進端では、コイルアシーＳａの内径の規定位置、即ちコイル籠１２０の内径となる位置まで内径ガイド部ｍ５４１の外周面が移動する。内径ガイド部ｍ５４１の後退端ではコイルアシーＳａの内径と干渉しない位置に退避することが可能である。
【００３６】
内径ガイド部ｍ５４１の外周面に突出するように設けられる突起部ｍ５４２は、コイルアシーＳａの内周側からティース挿入孔１２１に挿入される。突起部ｍ５４２の先端形状は、ティース挿入孔１２１に挿入された際に、スロット内導線部１２２の２層分、すなわち平角導体Ｄの２本分の幅だけ直線に形成されその先端が面取りされて形成されている。これは、スロット内導線部１２２の一部に先端が引っかかり、ティース挿入孔１２１への突起部ｍ５４２の挿入をスムーズにする狙いがある。
【００３７】
本実施形態の固定子１００に用いるコイル籠１２０の組み付け方法について、次に説明する。
【００３８】
まず、固定子１００の形成工程について、フローを用いて簡単に説明する。図１８に、固定子１００の形成工程に関するフローを示す。まずＳ１で、「九十九折部材の形成」を行う。平角導体Ｄを用いて九十九折部材Ｃを形成する。平角導体Ｄはエッジワイズ曲げ加工機によって九十九折り状に折り曲げられる。そしてＳ２で、「部材束の形成」を行う。具体的には、九十九折部材Ｃを１つずつずらして６本、図４の様に重ねる。ずらし量は固定子コア１１０のティース１１５が挟まる幅に決定される。そしてＳ３で、「コイルサブアシーの形成」を行う。コイルサブアシーＣＳａは、図示しない形成機によって渦巻き状に巻き癖がつく様に曲げられる。その後、コイルサブアシー整形機Ｍ１０によってコイルサブアシーＣＳａの形状の整形が行われる。コイルサブアシー整形機Ｍ１０での整形については後述する。
【００３９】
そしてＳ４で、「コイルサブアシーの組み付け」を行う。コイルサブアシーＣＳａを８組重ねることで、コイルアシーＳａを形成する。そしてＳ５で、「コイルアシー整列」を行う。コイルアシーＳａの整列はコイルアシー整形機Ｍ５０を用いて行われ、コイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１に分割コア１１１のティース１１５が挿入できるように九十九折部材Ｃを揃える。そしてＳ６で、「コイル籠に固定子コアを挿入」する。ここで言うコイル籠１２０は整列されたコイルアシーＳａであり、図２に示すコイル籠１２０とは若干コイルエンドの処理が異なる。そしてＳ７で、「固定子コアの外周に外筒を嵌合」する。分割コア１１１が略円筒状になるようにコイル籠１２０の周囲から挿入された後、これを保持するためにアウターリング１３０が焼きバメされる。
【００４０】
こうして固定子１００は形成される。なお、厳密に言うと、コイルアシーＳａからコイル籠１２０の形状とするために、コイルアシーＳａのコイルエンドに突出するリード部を外側に曲げ、溶接する工程や、溶接部を保護するために粉体塗装などを用いて絶縁被覆する工程、コイルエンドのリード部に図示しない外部出力用の端子を取り付ける工程などを必要とする。しかし、本発明の本質には直接関係しないので、ここでは説明を省略する。
【００４１】
次に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０でのコイルサブアシーＣＳａの形成過程について説明する。コイルサブアシーＣＳａは図４に示された九十九折部材Ｃを６枚ずらして重ねて形成される部材束ＣＳを図５及び図６に示すように渦巻き状に丸められたものである。ただし、部材束ＣＳを単純に渦巻き状に丸めた段階では、形成によるバラツキやスプリングバックによって綺麗にまとまっていない。このため、図７に示されるコイルサブアシー整形機Ｍ１０を用いて癖を付けることで、所定の形状のコイルサブアシーＣＳａを得ることが可能となる。
【００４２】
まず、ロボットなどを用いてコイルサブアシーＣＳａを、図７に示すように、コイルサブアシー整形機Ｍ１０上に仮置きする。この際に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０上に固定されたズレ止メ突起Ｍ１８に、コイルサブアシーＣＳａの下面側凹部ＣＳａ１を挿入するように配置する。これによって、コイルサブアシーＣＳａの内周端付近と外周端付近に形成される下面側凹部ＣＳａ１がズレ止メ突起Ｍ１８の凸部と係合することになる。この状態で、コイルサブアシー整形機Ｍ１０上にコイルサブアシーＣＳａが大体の位置で配置されることになる。
【００４３】
そして、次に内径ガイド用シリンダＭ１３を動かすことで、スライドガイドＭ１２によってコイルサブアシーＣＳａの内周を押し広げ、スライドガイドＭ１２が所定の位置で停止した状況で、コイルサブアシーＣＳａはスライドガイドＭ１２の外周面と内径固定ガイドＭ１１の外周面で固定され、コイルサブアシーＣＳａは所定の位置に所定の大きさで保持される結果となる。そして、次に、端部押圧ガイド用シリンダＭ１５を動かすことで、端部押圧ガイドＭ１６によって、コイルサブアシーＣＳａの外周端を押圧し、コイルサブアシーＣＳａの形状を整える。
【００４４】
次に、コイルアシー整形機Ｍ５０でのコイルアシーＳａの整形過程について説明する。図１９に、コイルアシー整形機Ｍ５０の動作フローを示す。まずＳ１０で、「コイルアシーの配置」を行う。コイルアシーＳａをコイルアシー整形機Ｍ５０の昇降機Ｍ６３上に配置する。配置されるコイルアシーＳａは図５に示す８つ組み付けたものであり、九十九折部材Ｃを４８セット用いたものである。この際のコイルアシーＳａは、コイルアシーＳａのティース挿入孔１２１は揃っておらず、コイルアシーＳａの内径は規定寸法よりも小さく、コイルアシーＳａの外径は規定寸法よりも大きくなっている状態である。
【００４５】
次にＳ１１で、「内矢挿入」を行う。昇降機Ｍ６３の上に配置されたコイルアシーＳａに、図１１に示すように第１内矢機構Ｍ５９及び第２内矢機構Ｍ６０の有する内矢ｍ５３２をコイルアシーＳａの内周側からティース挿入孔１２１に挿入する。この際に、内矢ｍ５３２の挿入深さは、スロット内導線部１２２の途中までとなっている。そしてＳ１２で、「内径拡張」を行う。第１内径ガイドＭ６１及び第２内径ガイドＭ６２の内径ガイド部ｍ５４１が図１２に示すように所定の位置まで移動することで、内径ガイド部ｍ５４１の外周面がコイルアシーＳａの内径を拡大し、コイルアシーＳａの内径を内径規定寸法とする。
【００４６】
次にＳ１３で、「外径巻絞装置前進」を行う。図１０に示される第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５をコイルアシーＳａの中心方向に前進させる。第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５は、進行方向先端にタイミングベルトｍ５０７を有しており、コイルアシーＳａの外周面にタイミングベルトｍ５０７を密着させる。第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５の前進にはコイルアシーＳａの外形寸法を規定寸法になるように縮小させる目的もある。
【００４７】
次にＳ１４で、「コイル巻き絞り」を行う。第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５の有するメインプーリーｍ５０６を回転させて、タイミングベルトｍ５０７を動かすことで、コイルアシーＳａの外径の巻き絞りを開始する。そして、メインプーリーｍ５０６が所定の角度回転することで、コイルアシーＳａは巻き絞られ、結果的にコイルアシーＳａの外形寸法が外径規定寸法となる。
【００４８】
次にＳ１５で、「第１、第４外矢挿入」を行う。コイルアシーＳａが第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５によって巻き絞られた状況で、コイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１は、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３を挿入させる程度には揃っている。このため、第１外矢機構Ｍ５２及び第４外矢機構Ｍ５６を前進させて、それぞれの有する外矢ｍ５１１をコイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１に挿入することが出来る。外矢ｍ５１１は内矢ｍ５３２と同じ位置、コイルアシーＳａの０度位相位置に挿入されるが、外矢ｍ５１１と内矢ｍ５３２は高さ方向でかわしているので、お互いに干渉しない。
【００４９】
次にＳ１６で、「外径巻絞装置が退避」する。第１外径巻絞装置Ｍ５１と第２外径巻絞装置Ｍ５５を退避させることで、コイルアシーＳａの外表面はフリーな状態となる。ただし、既に外矢ｍ５１１が挿入され終わった後なので、コイルアシーＳａが緩むようなことはない。次にＳ１７で、「第２、第５外矢挿入」が行われる。第２外矢機構Ｍ５３、第５外矢機構Ｍ５７を前進させて、コイルアシーＳａの４５度位相位置にあるティース挿入孔１２１に外矢ｍ５１３を挿入する。
【００５０】
次にＳ１８で、「第３、第６外矢挿入」が行われる。第３外矢機構Ｍ５４及び第６外矢機構Ｍ５８を前進させて、コイルアシーＳａの９０度位相位置にあるティース挿入孔１２１に外矢ｍ５１３を挿入する。なお、外矢ｍ５１３に関しても、内径ガイド部ｍ５４１との干渉はしないように設計されている。こうしてコイルアシーＳａのティース挿入孔１２１を揃えて、次工程にコイルアシーＳａが搬送される。そして、コイルアシーＳａにガイドが挿入された後に分割コア１１１がコイルアシーＳａに挿入されて固定子１００を形成する。
【００５１】
本実施形態は上記に説明したような構成であるので、以下に説明するような作用及び効果を奏する。
【００５２】
まず、効果として分布巻きコイルを用いた固定子１００の製造に関して、生産工程の自動化を図ることができる点が挙げられる。課題でも示したが、平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工して形成した九十九折部材Ｃは曲げ加工という加工の特性上、スプリングバックの影響が残りやすく、形状精度を出すことが難しい。そこで、本発明では平角導体Ｄを九十九折状にエッジワイズ曲げ加工して九十九折部材Ｃを形成し、九十九折部材Ｃを複数重ねてコイルサブアシーＣＳａを形成し、コイルサブアシーＣＳａを渦巻状に巻いてコイルアシーＳａを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子１００の製造方法において、コイルアシーＳａの内径を、内径ガイド部ｍ５４１で内径規定寸法に規制し、コイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１へ、コイルアシーＳａの内周側から内矢ｍ５３２を挿入し、コイルアシーＳａの外周に配置する第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第１外矢機構Ｍ５２により、コイルアシーＳａの外周を周方向に移動させ、ティース挿入孔１２１へ、コイルアシーＳａの外周側から外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３を挿入して位置決めし、コイルアシーＳａを整形するという手法を採っている。
【００５３】
図１３に、ティース挿入孔１２１が揃った状態のコイルアシーＳａの断面図を示す。図１４に、ティース挿入孔１２１が揃っていない状態のコイルアシーＳａの断面図を示す。図１５に、コイルアシーＳａの断面の拡大図を示す。なお、図１４は模式的に示したコイルアシーＳａは、フリーの状態ではスプリングバックの影響を受けて、外径方向及び内径方向に平角導体Ｄが広がっているが、説明のため、コイルアシーＳａの内径側と外径側をそれぞれ内径ガイド部ｍ５４１とタイミングベルトｍ５０７とで加圧された状態として描かれている。このスプリングバックは、平角導体Ｄを九十九折部材Ｃにエッジワイズ曲げ加工した際、或いは九十九折部材Ｃを部材束ＣＳとし、渦巻き状に曲げてコイルサブアシーＣＳａの形状とした際に、材料内に蓄積された歪みによるものであると考えられる。
【００５４】
コイルアシーＳａは、図９に示すようにコイルアシー整形機Ｍ５０上で内径ガイド部ｍ５４１とタイミングベルトｍ５０７で保持された状態でも、図１４に示される様にスロット内導線部１２２を構成する平角導体Ｄがずれている状態となっている。これは、コイルアシーＳａに前述したスプリングバックが発生している為と考えられる。この状態では課題で指摘した通り外矢ｍ５１３を挿入することは困難である。
【００５５】
外矢ｍ５１３をティース挿入孔１２１に挿入することが困難である理由は、図１５に示すように外矢ｍ５１３を挿入するにあたって許容される寸法は、寸法ａ程度である為である。寸法ａは、実験的にティース挿入孔１２１の幅の１／４から１／３程度であることを確認されている。外矢ｍ５１１は、外矢ｍ５１３に比較して先端が細くなっているため若干この寸法ａの許容幅が増える傾向にはあるが、図１４に示すコイルアシーＳａのような状態では挿入は難しい。
【００５６】
図１６に、コイルアシーＳａに内矢ｍ５３２を挿入した様子の断面図を示す。図１７に、コイルアシーＳａに外矢ｍ５１１又は外矢ｍ５１３を挿入する様子の断面図を示す。本発明ではコイルアシー整形機Ｍ５０に備える内径ガイド部ｍ５４１で内径を規定寸法となるように拡大した後、内矢ｍ５３２を所定の位置まで挿入する。その後、第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５のタイミングベルトｍ５０７により外径を巻き絞ることで、コイルアシーＳａの外側の平角導体Ｄが動き、図１７の状態にすることができる。この図１７の状態のコイルアシーＳａのティース挿入孔１２１における平角導体Ｄのズレは、図１５に示す寸法ａの範囲内に納められるので、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３をコイルアシーＳａの外周側から挿入することができる。
【００５７】
外矢ｍ５１１を、内矢ｍ５３２と同じティース挿入孔１２１に最初に挿入してコイルアシーＳａの有するスロット内導線部１２２を揃えた後、外矢ｍ５１３を順次挿入する。こうすることで、コイルアシーＳａの全てのティース挿入孔１２１を揃えることが可能となる。こうして揃えられたコイルアシーＳａは、次工程に運ばれて分割コア１１１を挿入するために更に図示しない外矢を挿入してガイドし、分割コア１１１を挿入することで固定子１００を形成することが可能となる。
【００５８】
なお、挿入する外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３の本数が合計６本であるのは、部材束ＣＳが九十九折部材Ｃを６つ重ねて形成されていることと関連する。部材束ＣＳは九十九折部材Ｃが６つ重ねられて、１ピッチが１スロットの幅に相当することとすると、第１九十九折部材Ｃ１の形状は、スロット内導線部１２２は１スロット目の手前で立ち上がったとすると、６スロット目の次で立ち下がり、１２スロット目の次で立ち上げられるパターンが繰り返される。すなわち、６スロット毎に外矢ｍ５１１又は外矢ｍ５１３が挿入されることで、第１九十九折部材Ｃ１のスロット内導線部１２２は必ず外矢ｍ５１１又は外矢ｍ５１３に接して支えられることとなる。
【００５９】
外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３について、図１６を用いて説明すれば、コイルアシーＳａの１スロット目に第１外矢機構Ｍ５２の外矢ｍ５１１が挿入され、この位置が位相０度である。次に第２外矢機構Ｍ５３の外矢ｍ５１３が位相４５度の７スロット目に挿入され、第３外矢機構Ｍ５４の外矢ｍ５１３が位相９０度の１３スロット目に挿入される。第４外矢機構Ｍ５６の外矢ｍ５１１は位相１８０度の２５スロット目に挿入され、第５外矢機構Ｍ５７の外矢ｍ５１３は位相２２５度の３１スロット目に挿入され、第６外矢機構Ｍ５８の外矢ｍ５１３は位相２７０度の３７スロット目に挿入される。こうして第１九十九折部材Ｃ１の位置が規定されることで、第２九十九折部材Ｃ２乃至第６九十九折部材Ｃ６に関しても、第１九十九折部材Ｃ１と接していることで位置が規定される。
【００６０】
出願人は、第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５の接する部分を除いた２４スロット全てに外矢ｍ５１３を挿入した場合と、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３の合計６本を用いた場合と比較したが、ほぼ同様の効果が得られた。これは上記に説明する理屈で位置が決定されるためだと考えられ、６本より本数を減らした場合には位置ズレ量が規定範囲内に収まらなかった。したがって、本実施形態に示したように外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３の合計６本を用いることで、コイルアシーＳａの整形が規定範囲内で行う事が出来ることが確認できた。
【００６１】
課題にも示したが、コイルアシー整形機Ｍ５０を用いてコイルアシーＳａのスロット内導線部１２２を放射線上に揃える作業は従来、作業者の経験と勘に依存した手作業で行われていた。このため、非常に作業効率が悪く、作業者のスキルによって仕上がりにバラツキが出たり平角導体Ｄの外周を覆う絶縁被覆を傷つけたりといった不具合が生じる虞もあった。しかしながら、本発明によりコイルアシーＳａの整形について自動化の手法を得ることで、固定子１００の生産を自動化することが可能となり、結果的に固定子１００の製造コストを引き下げることに貢献することが出来る。
【００６２】
また、第１外径巻絞装置Ｍ５１と第２外径巻絞装置Ｍ５５が図９等に示すように対角に設けられている理由は、コイルアシーＳａの巻き絞りをするにあたって、適度な力が加えられる配置であることと、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３を挿入する関係で、外周面に空間を確保する必要があることが理由となる。出願人の実験では第１外径巻絞装置Ｍ５１と同等な物を４つ用意して巻き絞った場合に比べ、巻き絞り過ぎとならずに図１５に示す寸法ａに収まることが確認できている。
【００６３】
また、第１外径巻絞装置Ｍ５１等の装置と第１外矢機構Ｍ５２等の外矢ｍ５１１とが干渉する位置にある場合、第１外径巻絞装置Ｍ５１等で巻き絞った後に第１外径巻絞装置Ｍ５１等を退避させて外矢ｍ５１１又は外矢ｍ５１３を挿入する必要があるため、リードタイムが長くなる。第１外径巻絞装置Ｍ５１と第２外径巻絞装置Ｍ５５を対角に用意し、これだけでコイルアシーＳａを巻き絞ることが出来れば、第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５を退避させることなく第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第４外矢機構Ｍ５６の外矢ｍ５１１を挿入することが出来るので、リードタイムの短縮に貢献することも出来る。
【００６４】
次に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０を用いることで、部材束ＣＳのスプリングバックの影響を抑え、コイルサブアシーＣＳａの形成を助けることが可能である点について説明する。コイルサブアシー整形機Ｍ１０は、部材束ＣＳの形状的な特性を利用して、端部押圧ガイドＭ１６で押圧することで九十九折部材Ｃの整形を行っている。従来、この部材束ＣＳの整形作業は、コイルサブアシー整形機Ｍ１０に比べて高価な機器を用いて数秒かけて行われていた。しかしながら、コイルサブアシー整形機Ｍ１０を用いることで、装置のコストを下げ、サイクルタイムも１／４程度に短縮が可能となった。したがって、固定子１００のコストダウンに貢献することが出来る。
【００６５】
具体的に、部材束ＣＳの形状的な特性について言及する。まず、部材束ＣＳの形状は図４に示すように九十九折部材Ｃを６枚ずらしながら重ねたものである。このため、図７に示すように、スライドガイドＭ１２でコイルサブアシーＣＳａを外周側に押すことで範力が得られ、部材束ＣＳを構成する九十九折部材Ｃ同士が押し合いをする形でコイルサブアシーＣＳａの形状が、コイルサブアシー整形機Ｍ１０の上段ベースＭ１７ａ上で螺旋形状に安定することとなる。また、部材束ＣＳの内周端部ＣＳ１では第１九十九折部材Ｃ１の内側への飛び出しを内径固定ガイドＭ１１でガイドしていることで、コイルサブアシーＣＳａが内側で型崩れすることを防いでいる。
【００６６】
また、部材束ＣＳの外周端部ＣＳ２では、端部押圧ガイドＭ１６で第１九十九折部材Ｃ１乃至第６九十九折部材Ｃ６を周方向に押圧することで、コイルサブアシーＣＳａの形状が安定することになる。なお、ズレ止メ突起Ｍ１８の突起部分Ｍ１８ａで下面側凹部ＣＳａ１に挿入されていることで、端部押圧ガイドＭ１６から生じた力をコイルサブアシーＣＳａの整列に使う事が可能となっている。
【００６７】
こうした構成によって、サイクルタイムの短縮の他にコイルサブアシーＣＳａの表面とコイルサブアシー整形機Ｍ１０の部品が直接接触する部分が最小限で抑えられているので、平角導体Ｄの絶縁被覆を損傷する虞も低減できるメリットがある。
【００６８】
また、コイルアシー整形機Ｍ５０について、内径ガイド部ｍ５４１の外表面に突起部ｍ５４２が設けられていることで、コイルアシーＳａに対して外径巻き絞りを行う際に内周側のティース挿入孔１２１がずれることを防止することが出来る。巻き絞りは、コイルアシーＳａの外周側に直接力がかけられるが、コイルアシーＳａの最外周に接する九十九折部材Ｃも、直接的に周方向から引っ張られる他に、外周側に配置される九十九折部材Ｃとの摩擦によっても巻き絞りの影響を受ける。
【００６９】
この結果、最内周の九十九折部材Ｃに関しても径方向に移動する力を受ける。内矢ｍ５３２が挿入されている状態で巻き絞りの力を受けるものの、最内周側は基準となる必要があるためにずれることは好ましくない。しかしながら、内径ガイド部ｍ５４１に突起部ｍ５４２が設けられていることで、内径ガイド部ｍ５４１と平角導体Ｄとの摩擦に加えて突起部ｍ５４２によって移動を規制されるため、内周側の変形を防ぐことが出来る。このような内径ガイド部ｍ５４１や突起部ｍ５４２がコイルアシー整形機Ｍ５０に備えられることで、スロット内導線部１２２がコイルアシーＳａに放射線上に綺麗に配置されることとなり、分割コア１１１が有するティース１１５のティース挿入孔１２１への挿入の妨げになることを防ぐことが出来る。
【００７０】
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。
【００７１】
例えば、本実施形態では固定子１００は４８スロットの物を採用しているが、設計思考によってこれを変更することを妨げない。またこれに伴い、外矢ｍ５１３の本数や配置位置を変更することを妨げない。また、コイルサブアシー整形機Ｍ１０やコイルアシー整形機Ｍ５０等の装置構成に関しても、その趣旨を逸脱しない範囲での変更を妨げない。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 固定子
１２０ コイル籠
１２１ ティース挿入孔
１２２ スロット内導線部
１３０ アウターリング
Ｃ 九十九折部材
ＣＳ 部材束
ＣＳ１ 内周端部
ＣＳ２ 外周端部
ＣＳａ コイルサブアシー
ＣＳａ１ 下面側凹部
Ｄ 平角導体
Ｍ１０ コイルサブアシー整形機
Ｍ１１ 内径固定ガイド
Ｍ１２ スライドガイド
Ｍ１６ 端部押圧ガイド
Ｍ１８ ズレ止メ突起
Ｍ５０ コイルアシー整形機
Ｍ５１ 第１外径巻絞装置
Ｍ５２ 第１外矢機構
Ｍ５３ 第２外矢機構
Ｍ５４ 第３外矢機構
Ｍ５５ 第２外径巻絞装置
Ｍ５６ 第４外矢機構
Ｍ５７ 第５外矢機構
Ｍ５８ 第６外矢機構
Ｍ５９ 第１内矢機構
Ｍ６０ 第２内矢機構
Ｍ６１ 第１内径ガイド
Ｍ６２ 第２内径ガイド
Ｓａ コイルアシー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法に関するものであり、詳しくは九十九折り形状に曲げ加工した平角導線を重ねて渦巻き状に丸めたコイルの位置ズレを修正し、固定子コア挿入可能な状態に整形する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題に鑑みて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、車両を動かす為に大出力でかつ車載されるために省スペースであることが望ましい。特にハイブリッド車はエンジンとモータをエンジンルームの中に納める必要があるため、小型化の要請が高い。モータの出力を向上させるためにはモータに用いるコイルの断面積を増やし、固定子の占積率を高める方法が模索されている。一方、モータの小型化に関しては様々なアプローチで小型化が検討されている。ただ、固定子やモータの小型化や高出力化によって、固定子の製造も困難性が増すと考えられる。
【０００３】
特許文献１には、インナーロータ型回転電機の分割コア型ステータの組み立て方法について開示されている。分割コアのティースを、円環状に配置した分布巻きコイルの外周部に放射状に配置し、分布巻きコイルのスロット収容導体部を導体案内矢羽根により周方向所定位置に保持した状態で、分割コアを求心方向に移動させる。それと同時にスロット収容導体部を求心方向に移動させる。これにより、分割コアを分布巻きコイル外周側から挿入する際に、スロット収容導体部の絶縁被覆を分割コアが接触することで損傷するのを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術を適用して分布巻きのコイルを形成するにあたっては、以下に説明する課題があると考えられる。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、分布巻きコイルが円筒状に形成された後、分割コアを求心方向に挿入する際に、導体案内矢羽根を用いてスロット収容導体部のバラツキを抑えている。しかし、出願人が確認した限り導体案内矢羽根をティース挿入孔に挿入するには、少なくとも円筒状の分布巻きコイルの外周側からティース挿入孔を介して中心が見える程度には揃っている必要がある。しかし、分布巻きコイルを円筒状に形成する際には、コイルに用いた平角導体のスプリングバックの影響を受けるので、導体案内矢羽根を挿入するために分布巻きコイルを調整する工程を必要すると考えられる。
【０００７】
特に、固定子の出力の向上を狙って分布巻きコイルの層数を増やし、コイルの巻回数を稼ぐ必要がある場合には、導体案内矢羽根を挿入する作業は難しくなると考えられる。また、固定子の小型化にあたっても作業性は悪化し、導体案内矢羽根で分布巻きコイルのティース挿入孔を揃えることは更に困難になると予想される。実際に、出願人の試作段階においては、固定子コアの挿入にあたって分布巻きコイルを揃えるのに人手で、導体案内矢羽根に類する物をティース挿入孔に挿入するという勘に頼った作業で組み付けていた。しかし、量産するにあたっては、円筒状に形成した分布巻きコイルへ固定子コアを挿入する作業も自動化を図ることを切望されている。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、スプリングバックによる巻緩みを矯正可能な分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法の提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の一態様による分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法は以下のような特徴を有する。
【００１０】
（１）平角導体を九十九折状にエッジワイズ曲げ加工し九十九折部材を形成し、前記九十九折部材を複数重ねてコイルサブアシーを形成し、前記コイルサブアシーを渦巻状に巻いてコイルアシーを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、前記コイルアシーの内径を、内径ガイドで内径規定寸法に規制し、前記コイルアシーの有するティース挿入孔へ、前記コイルアシーの内周側から内矢を挿入し、前記コイルアシーの外周に配置する外径巻き絞り装置により、前記コイルアシーの外周を周方向に移動させ、前記ティース挿入孔へ、前記コイルアシーの外周側から外矢を挿入して位置決めし、コイルアシーを整形すること、を特徴とする。
【００１１】
（２）（１）に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、前記内矢は、前記外矢が挿入される前記ティース挿入孔に挿入されること、を特徴とする。
【００１２】
（３）（１）又は（２）に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、前記外径巻き絞り装置は対角に位置するよう２つ設けられること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような特徴を有する本発明の一態様による分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
【００１４】
上記（１）に記載の態様により、平角導体を九十九折状にエッジワイズ曲げ加工し九十九折部材を形成し、九十九折部材を複数重ねてコイルサブアシーを形成し、コイルサブアシーを渦巻状に巻いてコイルアシーを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、コイルアシーの内径を、内径ガイドで内径規定寸法に規制し、コイルアシーの有するティース挿入孔へ、コイルアシーの内周側から内矢を挿入し、コイルアシーの外周に配置する外径巻き絞り装置により、コイルアシーの外周を周方向に移動させ、ティース挿入孔へ、コイルアシーの外周側から外矢を挿入して位置決めし、コイルアシーを整形するものである。
【００１５】
平角導体を九十九折状にエッジワイズ曲げ加工した九十九折部材を用いたコイルサブアシーは、コイルサブアシーを渦巻状に巻いた際には、巻ズレなどが発生して内径側は規定寸法より小さく、外径側は規定寸法より大きくなる傾向にある。これは、平角導体を曲げ加工して成形しているのでスプリングバック等の影響によると考えられる。この結果、課題に示したように外矢をティース挿入孔に挿入することは困難になる。このため、まず内径を内径ガイドで押し広げた後、内矢を挿入して内径側がズレ無いようにしてから、外径巻き絞り装置を用いて巻き絞っていくことで、ティース挿入孔のズレを矯正する。
【００１６】
そして、ティース挿入孔の左右に配置されるコイルアシーのスロット内挿入部分が、所定のバラツキに抑えられた状況で、外矢を挿入してコイルアシーが解けない状態とし、この状態で固定子コアを外周側から挿入することで、固定子コアの挿入をスムーズに行う事が可能となる。この結果、スプリングバックによる巻緩みを矯正可能な分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法を提供でき、固定子製造工程における固定子コア自動組み付けが実現できる。
【００１７】
また、上記（２）に記載の態様により、（１）に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、内矢は、外矢が挿入されるティース挿入孔に挿入されるものである。内矢が先に挿入されていることで、内矢が挿入されているティース挿入孔では、他のティース挿入孔に比べてズレが少ないことが出願人の実験で確認されている。このため、外矢をティース挿入孔に挿入することで、合理的にズレの矯正が行え、この結果、固定子コアでコイルの絶縁被覆を剥離するリスクを軽減することが可能になる。
【００１８】
また、上記（３）に記載の態様により、（１）又は（２）に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、外径巻き絞り装置は対角に位置するよう２つ設けられたものである。出願人の実験によって外径巻き絞り装置は対角に２つ配置した状態で適切な巻き絞りが可能であることが判明しており、また、外矢をティース挿入孔に挿入する上でも、外径巻き絞り装置の数が少ない方が望ましい。また、対角に外径巻き絞り装置を配置することで、均等にコイルアシーを巻き絞ることが期待出来る。この結果、分布巻きコイルを用いた固定子の製造に関して、生産工程の自動化に貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の、固定子の斜視図である。
【図２】本実施形態の、コイル籠の斜視図である。
【図３】本実施形態の、コイル籠に分割コアを挿入する様子の斜視図である。
【図４】本実施形態の、部材束の斜視図である。
【図５】本実施形態の、コイルサブアシーの平面図である。
【図６】本実施形態の、コイルサブアシーの側面図である。
【図７】本実施形態の、コイルサブアシー整形機の平面図である。
【図８】本実施形態の、コイルサブアシー整形機の側面図である。
【図９】本実施形態の、コイルアシー整形機の斜視図である。
【図１０】本実施形態の、コイルアシー整形機の平面図である。
【図１１】本実施形態の、コイルアシー整形機の内矢駆動機構の模式平面図である。
【図１２】本実施形態の、コイルアシー整形機の内径保持機構の模式平面図である。
【図１３】本実施形態の、ティース挿入孔が揃った状態のコイルアシーの断面図である。
【図１４】本実施形態の、ティース挿入孔が揃っていない状態のコイルアシーの断面図である。
【図１５】本実施形態の、コイルアシーの断面の拡大図である。
【図１６】本実施形態の、コイルアシーに内矢を挿入した様子の断面図である。
【図１７】本実施形態の、コイルアシーに外矢を挿入する様子の断面図である。
【図１８】本実施形態の、固定子の形成工程に関するフローである。
【図１９】本実施形態の、コイルアシー整形機の動作フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２１】
図１に、本実施形態の固定子１００の斜視図を示す。図２に、コイル籠１２０の斜視図を示す。図３に、コイル籠１２０に分割コア１１１を挿入する様子を斜視図に示す。固定子１００及びコイル籠１２０は部分的に簡略化して描かれている。固定子１００は、図１に示すように固定子コア１１０及びコイル籠１２０を備え、固定子コア１１０の周囲にはアウターリング１３０を備えている。固定子コア１１０は複数の分割コア１１１からなる略円筒形状のものであり、分割コア１１１はプレス加工等によって所定の形状に形成された電磁鋼板が積層されて形成されている。分割コア１１１には図３に示すように、ティース１１５が備えられ、隣り合うティース１１５の間にはスロット１１６が形成される。
【００２２】
分割コア１１１を円筒形に並べて形成される固定子コア１１０は、内周側にティース１１５が突出するように有している状態となる。ティース１１５は４８本用意され、スロット１１６もティース１１５と同数用意されている。したがって、分割コア１１１は２４個が用意される。この分割コア１１１に挿入されるコイル籠１２０は、図２に示すように、外周方向に放射状にティース挿入孔１２１が設けられている。ティース挿入孔１２１は分割コア１１１に備えられるティース１１５が挿入される部分であり、隣り合うスロット内導線部１２２の間に配置される。
【００２３】
図４に、部材束ＣＳの斜視図を示す。部材束ＣＳは６本の九十九折部材Ｃが重ねられて形成される。第１九十九折部材Ｃ１乃至第６九十九折部材Ｃ６は何れも同じ形状に、平角導体Ｄがエッジワイズ曲げ加工して形成されている。平角導体Ｄは矩形断面を有する銅材等の導電性の高い金属よりなり、その周囲にはエナメル等の絶縁性の高い樹脂によって絶縁被覆されている。この平角導体Ｄを図４に示される様に九十九折状にエッジワイズ曲げ加工することで、九十九折部材Ｃが形成される。
【００２４】
九十九折部材Ｃは図４に示される様に、第１九十九折部材Ｃ１乃至第６九十九折部材Ｃ６が単純に重ねられて部材束ＣＳは形成される。図５に、コイルサブアシーＣＳａの平面図を示す。図６に、コイルサブアシーＣＳａの側面図を示す。コイルサブアシーＣＳａは、図５及び図６に示される様に、渦巻き状に丸めて形成された部材束ＣＳである。部材束ＣＳは渦巻き状に丸められた後、後述するコイルサブアシー整形機Ｍ１０に整形されて図５及び図６に示すコイルサブアシーＣＳａの形状となるので、内周端部ＣＳ１と外周端部ＣＳ２を有する。
【００２５】
渦巻き状に形成されたコイルサブアシーＣＳａは８つ用意されて重ねられ、コイルアシーＳａが形成される。そして、コイルアシーＳａのコイルエンドを加工し、図２に示す状態のコイル籠１２０を形成する。その後、分割コア１１１をコイル籠１２０の外周から挿入し、その外周にアウターリング１３０を嵌め込んで固定子１００とする。
【００２６】
次に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０の説明を行う。図７に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０の平面図を示す。図８に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０の側面図を示す。なお、図７及び図８で示すコイルサブアシー整形機Ｍ１０はテスト治具であるが、生産ラインに用いるものと構成は同様であるため、構造の単純なテスト治具を用いて説明を行う。コイルサブアシー整形機Ｍ１０は、ベースＭ１７に内径固定ガイドＭ１１とスライドガイドＭ１２を２つ、内径ガイド用シリンダＭ１３と、シリンダに接続されるリンクシャフトＭ１４と、端部押圧ガイド用シリンダＭ１５と、端部押圧ガイドＭ１６と、ズレ止メ突起Ｍ１８と、を備えている。
【００２７】
ベースＭ１７は上段ベースＭ１７ａと下段ベースＭ１７ｂとが複数のポストＭ１７ｃで連結して構成されており、上段ベースＭ１７ａにはコイルサブアシーＣＳａが配置され、下段ベースＭ１７ｂには駆動機構である内径ガイド用シリンダＭ１３と端部押圧ガイド用シリンダＭ１５とが配置されている。内径固定ガイドＭ１１は、コイルサブアシーＣＳａの内周端付近の内径を支持するガイドであり、内径固定ガイドＭ１１の外周面でコイルサブアシーＣＳａが内径側に変形しないように保持する機能を有している。
【００２８】
スライドガイドＭ１２は、コイルサブアシーＣＳａの中央辺りの内径を支持するガイドであり、スライドガイドＭ１２は内径ガイド用シリンダＭ１３がリンクシャフトＭ１４でリンクされていて、スライドガイドＭ１２はコイルサブアシーＣＳａの外径側に移動する機能を有している。内径ガイド用シリンダＭ１３の前進端でスライドガイドＭ１２は内径側に後退し、内径ガイド用シリンダＭ１３の後退端でスライドガイドＭ１２は外径側に前進する。スライドガイドＭ１２の外周面でコイルサブアシーＣＳａの内周面を支持する。
【００２９】
端部押圧ガイドＭ１６は、端部押圧ガイド用シリンダＭ１５に接続されており、端部押圧ガイド用シリンダＭ１５の前進端でコイルサブアシーＣＳａの外周側端部を押圧する位置に配置されている。ズレ止メ突起Ｍ１８には突起部分Ｍ１８ａが備えられ、コイルサブアシーＣＳａの移動を規制している。コイルサブアシーＣＳａは図６に示すように下面側凹部ＣＳａ１を有しており、この下面側凹部ＣＳａ１はティース挿入孔１２１の幅と同等である。この下面側凹部ＣＳａ１にズレ止メ突起Ｍ１８の突起部分Ｍ１８ａを挿入することで、ズレ止めとして機能する。
【００３０】
次に、コイルアシー整形機Ｍ５０の説明を行う。図９に、コイルアシー整形機Ｍ５０の斜視図を示す。図１０に、コイルアシー整形機Ｍ５０の平面図を示す。なお、コイルアシー整形機Ｍ５０についても、構造の簡単なテスト機を用いて説明を行うが、実際の製造ラインでも同等の構成の装置が用いられる。コイルアシー整形機Ｍ５０は、第１外径巻絞装置Ｍ５１と、第１外矢機構Ｍ５２と、第２外矢機構Ｍ５３と、第３外矢機構Ｍ５４と、第２外径巻絞装置Ｍ５５と、第４外矢機構Ｍ５６と、第５外矢機構Ｍ５７と、第６外矢機構Ｍ５８と、第１内矢機構Ｍ５９と、第２内矢機構Ｍ６０とをベースＭ６５上に有している。昇降機Ｍ６３は、コイルアシーＳａを上面に配置する部材でベースＭ６５に配置される。なお、Ｍ６３はコイルサブアシーＣＳａを組み付ける機能も有しているが説明については割愛する。昇降機Ｍ６３の中央には第１内矢機構Ｍ５９、第２内矢機構Ｍ６０、第１内径ガイドＭ６１及び第２内径ガイドＭ６２が配置される。
【００３１】
第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５は対角には位置される同じ構成よりなる装置であり、シリンダｍ５０１と、ブラケットｍ５０２と、テンショナブラケットｍ５０３と、押し付け用プーリーｍ５０４と、サブプーリーｍ５０５と、メインプーリーｍ５０６と、タイミングベルトｍ５０７とを有する。メインプーリーｍ５０６とサブプーリーｍ５０５はテンショナブラケットｍ５０３に取り付けられて、ブラケットｍ５０２に取り付けられた押し付け用プーリーｍ５０４とで、タイミングベルトｍ５０７を支持しており、テンショナブラケットｍ５０３を移動させることでタイミングベルトｍ５０７のテンションを調整する。具体的には、コイルアシーＳａの外周に沿うように若干緩めのテンションに調整されている。
【００３２】
シリンダｍ５０１にはブラケットｍ５０２が取り付けられており、シリンダｍ５０１の前進端でタイミングベルトｍ５０７がコイルアシーＳａの外表面に押し付けられ、シリンダｍ５０１の後退端でタイミングベルトｍ５０７は退避位置に配置される。
【００３３】
第１外矢機構Ｍ５２及び第４外矢機構Ｍ５６は対角に配置される同様の構成よりなる装置であり、シリンダｍ５１２と外矢ｍ５１１よりなる。第２外矢機構Ｍ５３と第５外矢機構Ｍ５７、第３外矢機構Ｍ５４と第６外矢機構Ｍ５８もそれぞれ対角に配置され、外矢ｍ５１３とシリンダｍ５１２よりなる。シリンダｍ５１２の前進端で、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３はコイルアシーＳａのティース挿入孔１２１に挿入される位置に移動し、シリンダｍ５１２の後退端で、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３はコイルアシーＳａの外周面より外側に退避する位置に移動する。
【００３４】
図１１に、コイルアシー整形機Ｍ５０の内矢駆動機構の模式平面図を示す。コイルアシー整形機Ｍ５０に配置されるコイルアシーＳａの内側には、第１内矢機構Ｍ５９及び第２内矢機構Ｍ６０が配置される。第１内矢機構Ｍ５９と第２内矢機構Ｍ６０とは、同様の構造で隣り合わせに配置されており、それぞれシリンダｍ５３１と内矢ｍ５３２とを有する。第１内矢機構Ｍ５９の有する内矢ｍ５３２と第２内矢機構Ｍ６０の有する内矢ｍ５３２とは反対方向に突出するようにシリンダｍ５３１が備えられ、シリンダｍ５３１に対して内矢ｍ５３２が取り付けられている。
【００３５】
図１２に、コイルアシー整形機Ｍ５０の内径保持機構の模式平面図を示す。第１内矢機構Ｍ５９と第２内矢機構Ｍ６０の下部には第１内径ガイドＭ６１と第２内径ガイドＭ６２が配置されている。第１内径ガイドＭ６１と第２内径ガイドＭ６２にはそれぞれ内径ガイド部ｍ５４１と突起部ｍ５４２が備えられている。内径ガイド部ｍ５４１は図示しないチャックシリンダに取り付けられて、第１内径ガイドＭ６１と第２内径ガイドＭ６２とがお互いに離れるように、前進し近接し合う様に後退する。内径ガイド部ｍ５４１の前進端では、コイルアシーＳａの内径の規定位置、即ちコイル籠１２０の内径となる位置まで内径ガイド部ｍ５４１の外周面が移動する。内径ガイド部ｍ５４１の後退端ではコイルアシーＳａの内径と干渉しない位置に退避することが可能である。
【００３６】
内径ガイド部ｍ５４１の外周面に突出するように設けられる突起部ｍ５４２は、コイルアシーＳａの内周側からティース挿入孔１２１に挿入される。突起部ｍ５４２の先端形状は、ティース挿入孔１２１に挿入された際に、スロット内導線部１２２の２層分、すなわち平角導体Ｄの２本分の幅だけ直線に形成されその先端が面取りされて形成されている。これは、スロット内導線部１２２の一部に先端が引っかかり、ティース挿入孔１２１への突起部ｍ５４２の挿入をスムーズにする狙いがある。
【００３７】
本実施形態の固定子１００に用いるコイル籠１２０の組み付け方法について、次に説明する。
【００３８】
まず、固定子１００の形成工程について、フローを用いて簡単に説明する。図１８に、固定子１００の形成工程に関するフローを示す。まずＳ１で、「九十九折部材の形成」を行う。平角導体Ｄを用いて九十九折部材Ｃを形成する。平角導体Ｄはエッジワイズ曲げ加工機によって九十九折り状に折り曲げられる。そしてＳ２で、「部材束の形成」を行う。具体的には、九十九折部材Ｃを１つずつずらして６本、図４の様に重ねる。ずらし量は固定子コア１１０のティース１１５が挟まる幅に決定される。そしてＳ３で、「コイルサブアシーの形成」を行う。コイルサブアシーＣＳａは、図示しない形成機によって渦巻き状に巻き癖がつく様に曲げられる。その後、コイルサブアシー整形機Ｍ１０によってコイルサブアシーＣＳａの形状の整形が行われる。コイルサブアシー整形機Ｍ１０での整形については後述する。
【００３９】
そしてＳ４で、「コイルサブアシーの組み付け」を行う。コイルサブアシーＣＳａを８組重ねることで、コイルアシーＳａを形成する。そしてＳ５で、「コイルアシー整列」を行う。コイルアシーＳａの整列はコイルアシー整形機Ｍ５０を用いて行われ、コイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１に分割コア１１１のティース１１５が挿入できるように九十九折部材Ｃを揃える。そしてＳ６で、「コイル籠に固定子コアを挿入」する。ここで言うコイル籠１２０は整列されたコイルアシーＳａであり、図２に示すコイル籠１２０とは若干コイルエンドの処理が異なる。そしてＳ７で、「固定子コアの外周に外筒を嵌合」する。分割コア１１１が略円筒状になるようにコイル籠１２０の周囲から挿入された後、これを保持するためにアウターリング１３０が焼きバメされる。
【００４０】
こうして固定子１００は形成される。なお、厳密に言うと、コイルアシーＳａからコイル籠１２０の形状とするために、コイルアシーＳａのコイルエンドに突出するリード部を外側に曲げ、溶接する工程や、溶接部を保護するために粉体塗装などを用いて絶縁被覆する工程、コイルエンドのリード部に図示しない外部出力用の端子を取り付ける工程などを必要とする。しかし、本発明の本質には直接関係しないので、ここでは説明を省略する。
【００４１】
次に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０でのコイルサブアシーＣＳａの形成過程について説明する。コイルサブアシーＣＳａは図４に示された九十九折部材Ｃを６枚ずらして重ねて形成される部材束ＣＳを図５及び図６に示すように渦巻き状に丸められたものである。ただし、部材束ＣＳを単純に渦巻き状に丸めた段階では、形成によるバラツキやスプリングバックによって綺麗にまとまっていない。このため、図７に示されるコイルサブアシー整形機Ｍ１０を用いて癖を付けることで、所定の形状のコイルサブアシーＣＳａを得ることが可能となる。
【００４２】
まず、ロボットなどを用いてコイルサブアシーＣＳａを、図７に示すように、コイルサブアシー整形機Ｍ１０上に仮置きする。この際に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０上に固定されたズレ止メ突起Ｍ１８に、コイルサブアシーＣＳａの下面側凹部ＣＳａ１を挿入するように配置する。これによって、コイルサブアシーＣＳａの内周端付近と外周端付近に形成される下面側凹部ＣＳａ１がズレ止メ突起Ｍ１８の凸部と係合することになる。この状態で、コイルサブアシー整形機Ｍ１０上にコイルサブアシーＣＳａが大体の位置で配置されることになる。
【００４３】
そして、次に内径ガイド用シリンダＭ１３を動かすことで、スライドガイドＭ１２によってコイルサブアシーＣＳａの内周を押し広げ、スライドガイドＭ１２が所定の位置で停止した状況で、コイルサブアシーＣＳａはスライドガイドＭ１２の外周面と内径固定ガイドＭ１１の外周面で固定され、コイルサブアシーＣＳａは所定の位置に所定の大きさで保持される結果となる。そして、次に、端部押圧ガイド用シリンダＭ１５を動かすことで、端部押圧ガイドＭ１６によって、コイルサブアシーＣＳａの外周端を押圧し、コイルサブアシーＣＳａの形状を整える。
【００４４】
次に、コイルアシー整形機Ｍ５０でのコイルアシーＳａの整形過程について説明する。図１９に、コイルアシー整形機Ｍ５０の動作フローを示す。まずＳ１０で、「コイルアシーの配置」を行う。コイルアシーＳａをコイルアシー整形機Ｍ５０の昇降機Ｍ６３上に配置する。配置されるコイルアシーＳａは図５に示す８つ組み付けたものであり、九十九折部材Ｃを４８セット用いたものである。この際のコイルアシーＳａは、コイルアシーＳａのティース挿入孔１２１は揃っておらず、コイルアシーＳａの内径は規定寸法よりも小さく、コイルアシーＳａの外径は規定寸法よりも大きくなっている状態である。
【００４５】
次にＳ１１で、「内矢挿入」を行う。昇降機Ｍ６３の上に配置されたコイルアシーＳａに、図１１に示すように第１内矢機構Ｍ５９及び第２内矢機構Ｍ６０の有する内矢ｍ５３２をコイルアシーＳａの内周側からティース挿入孔１２１に挿入する。この際に、内矢ｍ５３２の挿入深さは、スロット内導線部１２２の途中までとなっている。そしてＳ１２で、「内径拡張」を行う。第１内径ガイドＭ６１及び第２内径ガイドＭ６２の内径ガイド部ｍ５４１が図１２に示すように所定の位置まで移動することで、内径ガイド部ｍ５４１の外周面がコイルアシーＳａの内径を拡大し、コイルアシーＳａの内径を内径規定寸法とする。
【００４６】
次にＳ１３で、「外径巻絞装置前進」を行う。図１０に示される第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５をコイルアシーＳａの中心方向に前進させる。第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５は、進行方向先端にタイミングベルトｍ５０７を有しており、コイルアシーＳａの外周面にタイミングベルトｍ５０７を密着させる。第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５の前進にはコイルアシーＳａの外形寸法を規定寸法になるように縮小させる目的もある。
【００４７】
次にＳ１４で、「コイル巻き絞り」を行う。第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５の有するメインプーリーｍ５０６を回転させて、タイミングベルトｍ５０７を動かすことで、コイルアシーＳａの外径の巻き絞りを開始する。そして、メインプーリーｍ５０６が所定の角度回転することで、コイルアシーＳａは巻き絞られ、結果的にコイルアシーＳａの外形寸法が外径規定寸法となる。
【００４８】
次にＳ１５で、「第１、第４外矢挿入」を行う。コイルアシーＳａが第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５によって巻き絞られた状況で、コイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１は、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３を挿入させる程度には揃っている。このため、第１外矢機構Ｍ５２及び第４外矢機構Ｍ５６を前進させて、それぞれの有する外矢ｍ５１１をコイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１に挿入することが出来る。外矢ｍ５１１は内矢ｍ５３２と同じ位置、コイルアシーＳａの０度位相位置に挿入されるが、外矢ｍ５１１と内矢ｍ５３２は高さ方向でかわしているので、お互いに干渉しない。
【００４９】
次にＳ１６で、「外径巻絞装置が退避」する。第１外径巻絞装置Ｍ５１と第２外径巻絞装置Ｍ５５を退避させることで、コイルアシーＳａの外表面はフリーな状態となる。ただし、既に外矢ｍ５１１が挿入され終わった後なので、コイルアシーＳａが緩むようなことはない。次にＳ１７で、「第２、第５外矢挿入」が行われる。第２外矢機構Ｍ５３、第５外矢機構Ｍ５７を前進させて、コイルアシーＳａの４５度位相位置にあるティース挿入孔１２１に外矢ｍ５１３を挿入する。
【００５０】
次にＳ１８で、「第３、第６外矢挿入」が行われる。第３外矢機構Ｍ５４及び第６外矢機構Ｍ５８を前進させて、コイルアシーＳａの９０度位相位置にあるティース挿入孔１２１に外矢ｍ５１３を挿入する。なお、外矢ｍ５１３に関しても、内径ガイド部ｍ５４１との干渉はしないように設計されている。こうしてコイルアシーＳａのティース挿入孔１２１を揃えて、次工程にコイルアシーＳａが搬送される。そして、コイルアシーＳａにガイドが挿入された後に分割コア１１１がコイルアシーＳａに挿入されて固定子１００を形成する。
【００５１】
本実施形態は上記に説明したような構成であるので、以下に説明するような作用及び効果を奏する。
【００５２】
まず、効果として分布巻きコイルを用いた固定子１００の製造に関して、生産工程の自動化を図ることができる点が挙げられる。課題でも示したが、平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工して形成した九十九折部材Ｃは曲げ加工という加工の特性上、スプリングバックの影響が残りやすく、形状精度を出すことが難しい。そこで、本発明では平角導体Ｄを九十九折状にエッジワイズ曲げ加工して九十九折部材Ｃを形成し、九十九折部材Ｃを複数重ねてコイルサブアシーＣＳａを形成し、コイルサブアシーＣＳａを渦巻状に巻いてコイルアシーＳａを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子１００の製造方法において、コイルアシーＳａの内径を、内径ガイド部ｍ５４１で内径規定寸法に規制し、コイルアシーＳａの有するティース挿入孔１２１へ、コイルアシーＳａの内周側から内矢ｍ５３２を挿入し、コイルアシーＳａの外周に配置する第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第１外矢機構Ｍ５２により、コイルアシーＳａの外周を周方向に移動させ、ティース挿入孔１２１へ、コイルアシーＳａの外周側から外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３を挿入して位置決めし、コイルアシーＳａを整形するという手法を採っている。
【００５３】
図１３に、ティース挿入孔１２１が揃った状態のコイルアシーＳａの断面図を示す。図１４に、ティース挿入孔１２１が揃っていない状態のコイルアシーＳａの断面図を示す。図１５に、コイルアシーＳａの断面の拡大図を示す。なお、図１４は模式的に示したコイルアシーＳａは、フリーの状態ではスプリングバックの影響を受けて、外径方向及び内径方向に平角導体Ｄが広がっているが、説明のため、コイルアシーＳａの内径側と外径側をそれぞれ内径ガイド部ｍ５４１とタイミングベルトｍ５０７とで加圧された状態として描かれている。このスプリングバックは、平角導体Ｄを九十九折部材Ｃにエッジワイズ曲げ加工した際、或いは九十九折部材Ｃを部材束ＣＳとし、渦巻き状に曲げてコイルサブアシーＣＳａの形状とした際に、材料内に蓄積された歪みによるものであると考えられる。
【００５４】
コイルアシーＳａは、図９に示すようにコイルアシー整形機Ｍ５０上で内径ガイド部ｍ５４１とタイミングベルトｍ５０７で保持された状態でも、図１４に示される様にスロット内導線部１２２を構成する平角導体Ｄがずれている状態となっている。これは、コイルアシーＳａに前述したスプリングバックが発生している為と考えられる。この状態では課題で指摘した通り外矢ｍ５１３を挿入することは困難である。
【００５５】
外矢ｍ５１３をティース挿入孔１２１に挿入することが困難である理由は、図１５に示すように外矢ｍ５１３を挿入するにあたって許容される寸法は、寸法ａ程度である為である。寸法ａは、実験的にティース挿入孔１２１の幅の１／４から１／３程度であることを確認されている。外矢ｍ５１１は、外矢ｍ５１３に比較して先端が細くなっているため若干この寸法ａの許容幅が増える傾向にはあるが、図１４に示すコイルアシーＳａのような状態では挿入は難しい。
【００５６】
図１６に、コイルアシーＳａに内矢ｍ５３２を挿入した様子の断面図を示す。図１７に、コイルアシーＳａに外矢ｍ５１１又は外矢ｍ５１３を挿入する様子の断面図を示す。本発明ではコイルアシー整形機Ｍ５０に備える内径ガイド部ｍ５４１で内径を規定寸法となるように拡大した後、内矢ｍ５３２を所定の位置まで挿入する。その後、第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５のタイミングベルトｍ５０７により外径を巻き絞ることで、コイルアシーＳａの外側の平角導体Ｄが動き、図１７の状態にすることができる。この図１７の状態のコイルアシーＳａのティース挿入孔１２１における平角導体Ｄのズレは、図１５に示す寸法ａの範囲内に納められるので、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３をコイルアシーＳａの外周側から挿入することができる。
【００５７】
外矢ｍ５１１を、内矢ｍ５３２と同じティース挿入孔１２１に最初に挿入してコイルアシーＳａの有するスロット内導線部１２２を揃えた後、外矢ｍ５１３を順次挿入する。こうすることで、コイルアシーＳａの全てのティース挿入孔１２１を揃えることが可能となる。こうして揃えられたコイルアシーＳａは、次工程に運ばれて分割コア１１１を挿入するために更に図示しない外矢を挿入してガイドし、分割コア１１１を挿入することで固定子１００を形成することが可能となる。
【００５８】
なお、挿入する外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３の本数が合計６本であるのは、部材束ＣＳが九十九折部材Ｃを６つ重ねて形成されていることと関連する。部材束ＣＳは九十九折部材Ｃが６つ重ねられて、１ピッチが１スロットの幅に相当することとすると、第１九十九折部材Ｃ１の形状は、スロット内導線部１２２は１スロット目の手前で立ち上がったとすると、６スロット目の次で立ち下がり、１２スロット目の次で立ち上げられるパターンが繰り返される。すなわち、６スロット毎に外矢ｍ５１１又は外矢ｍ５１３が挿入されることで、第１九十九折部材Ｃ１のスロット内導線部１２２は必ず外矢ｍ５１１又は外矢ｍ５１３に接して支えられることとなる。
【００５９】
外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３について、図１６を用いて説明すれば、コイルアシーＳａの１スロット目に第１外矢機構Ｍ５２の外矢ｍ５１１が挿入され、この位置が位相０度である。次に第２外矢機構Ｍ５３の外矢ｍ５１３が位相４５度の７スロット目に挿入され、第３外矢機構Ｍ５４の外矢ｍ５１３が位相９０度の１３スロット目に挿入される。第４外矢機構Ｍ５６の外矢ｍ５１１は位相１８０度の２５スロット目に挿入され、第５外矢機構Ｍ５７の外矢ｍ５１３は位相２２５度の３１スロット目に挿入され、第６外矢機構Ｍ５８の外矢ｍ５１３は位相２７０度の３７スロット目に挿入される。こうして第１九十九折部材Ｃ１の位置が規定されることで、第２九十九折部材Ｃ２乃至第６九十九折部材Ｃ６に関しても、第１九十九折部材Ｃ１と接していることで位置が規定される。
【００６０】
出願人は、第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５の接する部分を除いた２４スロット全てに外矢ｍ５１３を挿入した場合と、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３の合計６本を用いた場合と比較したが、ほぼ同様の効果が得られた。これは上記に説明する理屈で位置が決定されるためだと考えられ、６本より本数を減らした場合には位置ズレ量が規定範囲内に収まらなかった。したがって、本実施形態に示したように外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３の合計６本を用いることで、コイルアシーＳａの整形が規定範囲内で行う事が出来ることが確認できた。
【００６１】
課題にも示したが、コイルアシー整形機Ｍ５０を用いてコイルアシーＳａのスロット内導線部１２２を放射線上に揃える作業は従来、作業者の経験と勘に依存した手作業で行われていた。このため、非常に作業効率が悪く、作業者のスキルによって仕上がりにバラツキが出たり平角導体Ｄの外周を覆う絶縁被覆を傷つけたりといった不具合が生じる虞もあった。しかしながら、本発明によりコイルアシーＳａの整形について自動化の手法を得ることで、固定子１００の生産を自動化することが可能となり、結果的に固定子１００の製造コストを引き下げることに貢献することが出来る。
【００６２】
また、第１外径巻絞装置Ｍ５１と第２外径巻絞装置Ｍ５５が図９等に示すように対角に設けられている理由は、コイルアシーＳａの巻き絞りをするにあたって、適度な力が加えられる配置であることと、外矢ｍ５１１及び外矢ｍ５１３を挿入する関係で、外周面に空間を確保する必要があることが理由となる。出願人の実験では第１外径巻絞装置Ｍ５１と同等な物を４つ用意して巻き絞った場合に比べ、巻き絞り過ぎとならずに図１５に示す寸法ａに収まることが確認できている。
【００６３】
また、第１外径巻絞装置Ｍ５１等の装置と第１外矢機構Ｍ５２等の外矢ｍ５１１とが干渉する位置にある場合、第１外径巻絞装置Ｍ５１等で巻き絞った後に第１外径巻絞装置Ｍ５１等を退避させて外矢ｍ５１１又は外矢ｍ５１３を挿入する必要があるため、リードタイムが長くなる。第１外径巻絞装置Ｍ５１と第２外径巻絞装置Ｍ５５を対角に用意し、これだけでコイルアシーＳａを巻き絞ることが出来れば、第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第２外径巻絞装置Ｍ５５を退避させることなく第１外径巻絞装置Ｍ５１及び第４外矢機構Ｍ５６の外矢ｍ５１１を挿入することが出来るので、リードタイムの短縮に貢献することも出来る。
【００６４】
次に、コイルサブアシー整形機Ｍ１０を用いることで、部材束ＣＳのスプリングバックの影響を抑え、コイルサブアシーＣＳａの形成を助けることが可能である点について説明する。コイルサブアシー整形機Ｍ１０は、部材束ＣＳの形状的な特性を利用して、端部押圧ガイドＭ１６で押圧することで九十九折部材Ｃの整形を行っている。従来、この部材束ＣＳの整形作業は、コイルサブアシー整形機Ｍ１０に比べて高価な機器を用いて数秒かけて行われていた。しかしながら、コイルサブアシー整形機Ｍ１０を用いることで、装置のコストを下げ、サイクルタイムも１／４程度に短縮が可能となった。したがって、固定子１００のコストダウンに貢献することが出来る。
【００６５】
具体的に、部材束ＣＳの形状的な特性について言及する。まず、部材束ＣＳの形状は図４に示すように九十九折部材Ｃを６枚ずらしながら重ねたものである。このため、図７に示すように、スライドガイドＭ１２でコイルサブアシーＣＳａを外周側に押すことで範力が得られ、部材束ＣＳを構成する九十九折部材Ｃ同士が押し合いをする形でコイルサブアシーＣＳａの形状が、コイルサブアシー整形機Ｍ１０の上段ベースＭ１７ａ上で螺旋形状に安定することとなる。また、部材束ＣＳの内周端部ＣＳ１では第１九十九折部材Ｃ１の内側への飛び出しを内径固定ガイドＭ１１でガイドしていることで、コイルサブアシーＣＳａが内側で型崩れすることを防いでいる。
【００６６】
また、部材束ＣＳの外周端部ＣＳ２では、端部押圧ガイドＭ１６で第１九十九折部材Ｃ１乃至第６九十九折部材Ｃ６を周方向に押圧することで、コイルサブアシーＣＳａの形状が安定することになる。なお、ズレ止メ突起Ｍ１８の突起部分Ｍ１８ａで下面側凹部ＣＳａ１に挿入されていることで、端部押圧ガイドＭ１６から生じた力をコイルサブアシーＣＳａの整列に使う事が可能となっている。
【００６７】
こうした構成によって、サイクルタイムの短縮の他にコイルサブアシーＣＳａの表面とコイルサブアシー整形機Ｍ１０の部品が直接接触する部分が最小限で抑えられているので、平角導体Ｄの絶縁被覆を損傷する虞も低減できるメリットがある。
【００６８】
また、コイルアシー整形機Ｍ５０について、内径ガイド部ｍ５４１の外表面に突起部ｍ５４２が設けられていることで、コイルアシーＳａに対して外径巻き絞りを行う際に内周側のティース挿入孔１２１がずれることを防止することが出来る。巻き絞りは、コイルアシーＳａの外周側に直接力がかけられるが、コイルアシーＳａの最外周に接する九十九折部材Ｃも、直接的に周方向から引っ張られる他に、外周側に配置される九十九折部材Ｃとの摩擦によっても巻き絞りの影響を受ける。
【００６９】
この結果、最内周の九十九折部材Ｃに関しても径方向に移動する力を受ける。内矢ｍ５３２が挿入されている状態で巻き絞りの力を受けるものの、最内周側は基準となる必要があるためにずれることは好ましくない。しかしながら、内径ガイド部ｍ５４１に突起部ｍ５４２が設けられていることで、内径ガイド部ｍ５４１と平角導体Ｄとの摩擦に加えて突起部ｍ５４２によって移動を規制されるため、内周側の変形を防ぐことが出来る。このような内径ガイド部ｍ５４１や突起部ｍ５４２がコイルアシー整形機Ｍ５０に備えられることで、スロット内導線部１２２がコイルアシーＳａに放射線上に綺麗に配置されることとなり、分割コア１１１が有するティース１１５のティース挿入孔１２１への挿入の妨げになることを防ぐことが出来る。
【００７０】
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。
【００７１】
例えば、本実施形態では固定子１００は４８スロットの物を採用しているが、設計思考によってこれを変更することを妨げない。またこれに伴い、外矢ｍ５１３の本数や配置位置を変更することを妨げない。また、コイルサブアシー整形機Ｍ１０やコイルアシー整形機Ｍ５０等の装置構成に関しても、その趣旨を逸脱しない範囲での変更を妨げない。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 固定子
１２０ コイル籠
１２１ ティース挿入孔
１２２ スロット内導線部
１３０ アウターリング
Ｃ 九十九折部材
ＣＳ 部材束
ＣＳ１ 内周端部
ＣＳ２ 外周端部
ＣＳａ コイルサブアシー
ＣＳａ１ 下面側凹部
Ｄ 平角導体
Ｍ１０ コイルサブアシー整形機
Ｍ１１ 内径固定ガイド
Ｍ１２ スライドガイド
Ｍ１６ 端部押圧ガイド
Ｍ１８ ズレ止メ突起
Ｍ５０ コイルアシー整形機
Ｍ５１ 第１外径巻絞装置
Ｍ５２ 第１外矢機構
Ｍ５３ 第２外矢機構
Ｍ５４ 第３外矢機構
Ｍ５５ 第２外径巻絞装置
Ｍ５６ 第４外矢機構
Ｍ５７ 第５外矢機構
Ｍ５８ 第６外矢機構
Ｍ５９ 第１内矢機構
Ｍ６０ 第２内矢機構
Ｍ６１ 第１内径ガイド
Ｍ６２ 第２内径ガイド
Ｓａ コイルアシー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角導体を九十九折状にエッジワイズ曲げ加工し九十九折部材を形成し、前記九十九折部材を複数重ねてコイルサブアシーを形成し、前記コイルサブアシーを渦巻状に巻いてコイルアシーを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、
前記コイルアシーの内径を、内径ガイドで内径規定寸法に規制し、
前記コイルアシーの有するティース挿入孔へ、前記コイルアシーの内周側から内矢を挿入し、
前記コイルアシーの外周に配置する外径巻き絞り装置により、前記コイルアシーの外周を周方向に移動させ、
前記ティース挿入孔へ、前記コイルアシーの外周側から外矢を挿入して位置決めし、コイルアシーを整形すること、
を特徴とする分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、
前記内矢は、前記外矢が挿入される前記ティース挿入孔に挿入されること、
を特徴とする分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、
前記外径巻き絞り装置は対角に位置するよう２つ設けられること、
を特徴とする分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法。
【請求項１】
平角導体を九十九折状にエッジワイズ曲げ加工し九十九折部材を形成し、前記九十九折部材を複数重ねてコイルサブアシーを形成し、前記コイルサブアシーを渦巻状に巻いてコイルアシーを形成する、分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、
前記コイルアシーの内径を、内径ガイドで内径規定寸法に規制し、
前記コイルアシーの有するティース挿入孔へ、前記コイルアシーの内周側から内矢を挿入し、
前記コイルアシーの外周に配置する外径巻き絞り装置により、前記コイルアシーの外周を周方向に移動させ、
前記ティース挿入孔へ、前記コイルアシーの外周側から外矢を挿入して位置決めし、コイルアシーを整形すること、
を特徴とする分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、
前記内矢は、前記外矢が挿入される前記ティース挿入孔に挿入されること、
を特徴とする分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法において、
前記外径巻き絞り装置は対角に位置するよう２つ設けられること、
を特徴とする分布巻きコイルを用いた固定子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−７０４９８（Ｐ２０１３−７０４９８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６７７４（Ｐ２０１１−２０６７７４）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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