JP2019140822A - 曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの軸長の短縮化を図りつつ、コイルを形成する複数のセグメントコイル同士の接合精度を向上させる。【解決手段】本開示の曲げ加工装置は、互いに異なるスロットから突出して径方向に隣り合う２つの脚部であって、径方向からみて先端部同士の周方向における間に他の先端部が存在しない状態で交差する２つの脚部の交差部をクランプするクランプ部材と、クランプ部材によりクランプされた２つの脚部のうち、径方向内側に位置する内側脚部の先端部側の内側面を押さえる第１押さえ部と、クランプ部材によりクランプされた２つの脚部のうち、径方向外側に位置する外側脚部の先端部側の外側面を押さえる第２押さえ部と、外側脚部に周方向に隣り合う脚部を径方向外側に押し出す第１押出部と、内側脚部に周方向に隣り合う脚部を径方向内側に押し出す第２押出部とを有する曲げ部材と含む。【選択図】図８

Description

本開示は、ステータコアおよび複数のコイルを含むステータの製造に用いられる曲げ加工装置に関する。

従来、回転電機のステータの製造方法として、ステータコアの複数スロットに挿入された複数のセグメントコイルの端部同士をＴＩＧ溶接して複数のコイルを形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、ステータコアの複数のスロットに複数のセグメントコイルを挿入した後、ステータコアの第１周に位置する第１セグメントコイルを一方向に捻じると共に、第１周の径方向外側に隣接する第２周に位置する第２セグメントコイルを当該一方向と反対方向に捻じり、第１セグメントコイルの第１先端部と第２セグメントコイルの第２先端部とを径方向に隣接させる。次いで、第１先端部に径方向内側から治具を当接させて第２先端部の方向に変形させた後、第２先端部に径方向外側から治具を当接させて第１先端部の方向に変形させる。そして、第１先端部と第２先端部とを互いに接触させた状態でＴＩＧ溶接する。

特開２０１６−１３１４５３号公報

上記従来のステータの製造方法によれば、第１および第２先端部をアース電極によりクランプして弾性変形させながら両者を溶接する場合に比べて、溶接部に残留応力による負荷が加えられてしまうのを抑制することができる。しかしながら、上記方法により製造されるステータでは、第１および第２先端部がステータコアの軸方向に延在することから、軸長が増加してしまう。また、上記従来のステータにおいて、第１および第２先端部を短縮化した場合、第１および第２先端部を適正に接触させて溶接することが困難となり、第１および第２先端部の接合精度が低下するおそれがある。

そこで、本開示は、ステータの軸長の短縮化を図りつつ、コイルを形成する複数のセグメントコイル同士の接合精度を向上させることを主目的とする。

本開示の曲げ加工装置は、それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを含むステータコアと、互いに異なる前記スロットに差し込まれる一対の脚部を有すると共に対応する前記脚部の先端部同士の電気的接合により複数のステータコイルを形成する複数のセグメントコイルとを含むステータの製造に用いられる曲げ加工装置であって、互いに異なる前記スロットから突出して前記径方向に隣り合うように倒された２つの前記脚部であって、前記径方向からみて前記先端部同士の前記周方向における間に他の前記先端部が存在しない状態で交差する２つの前記脚部の交差部をクランプするクランプ部材と、前記クランプ部材に対して同軸に回転自在であり、前記クランプ部材によりクランプされた２つの前記脚部のうち、径方向内側に位置する内側脚部の前記先端部側の内側面を押さえる第１押さえ部と、前記クランプ部材によりクランプされた２つの前記脚部のうち、径方向外側に位置する外側脚部の前記先端部側の外側面を押さえる第２押さえ部と、前記外側脚部に前記内側脚部の前記先端部側で前記周方向に隣り合う脚部を径方向外側に押し出す第１押出部と、前記内側脚部に前記外側脚部の前記先端部側で前記周方向に隣り合う脚部を径方向内側に押し出す第２押出部とを含む曲げ部材と、前記クランプ部材と前記曲げ部材とを相対回転させる駆動装置とを含むものである。

本開示の曲げ加工装置は、ステータコアの複数のスロットから突出した複数の脚部の先端部に曲げ加工を施すためのものである。曲げ加工装置による曲げ加工に先立って、複数のスロットから突出した複数の脚部は、径方向に隣り合う２つの脚部の先端部がそれぞれステータコアの軸心に対して傾斜すると共に周方向に沿って互いに逆向きに延在するように倒される。複数の脚部が倒された後、互いに異なるスロットから突出して径方向に隣り合う２つの脚部であって、径方向からみて先端部同士の周方向における間に他の先端部が存在しない状態で交差する２つの脚部の交差部をクランプ部材によりクランプする。更に、クランプ部材によりクランプされた２つの脚部のうち、径方向内側に位置する内側脚部の先端部側の内側面に曲げ部材の第１押さえ部を当接させ、クランプ部材によりクランプされた２つの脚部のうち、径方向外側に位置する外側脚部の先端部側の外側面に曲げ部材の第２押さえ部を当接させる。そして、駆動装置によりクランプ部材と曲げ部材とを相対回転させる。これにより、上記交差部を起点にして内側脚部の先端部をステータコアの外周側に曲げると共に、当該交差部を起点にして外側脚部の先端部をステータコアの軸心側に曲げることができる。かかる処理を繰り返し実行することで、多数の脚部が配索されている狭隘なスペースで、内側脚部および外側脚部の先端部を効率よく曲げていき、互いに接合されるべき先端部同士を脚部のスプリングバックにより概ね平行に延在する状態で接触させることが可能となる。これにより、ステータコアの軸心に対して傾斜して互いに対向する先端部同士を適正に接触させた状態で溶接することができるので、複数のセグメントコイル同士の接合精度（溶接品質）を向上させることが可能となる。従って、本開示の曲げ加工装置を用いることで、複数の脚部の先端部をステータコアの軸心に対して傾斜させてステータの軸長の短縮化を図りつつ、ステータコイルを形成する複数のセグメントコイル同士の接合精度を向上させることが可能となる。また、クランプ部材と曲げ部材とを相対回転させた際、曲げ部材の第１押出部は、外側脚部に内側脚部の先端部側で周方向に隣り合う脚部を径方向外側に押し出す。更に、クランプ部材と曲げ部材とを相対回転させた際、曲げ部材の第２押出部は、内側脚部に外側脚部の先端部側で周方向に隣り合う脚部を径方向内側に押し出す。これにより、脚部の先端部の曲げ加工に際して、加工される脚部と周辺に位置する脚部との干渉を抑制し、セグメントコイルの脚部を損傷させてしまうのを良好に抑制することが可能となる。

また、前記第１押出部は、前記第１押さえ部の押圧面と交差して前記内側脚部の前記周方向における移動を規制する第１移動規制面を含んでもよく、前記第２押出部は、前記第２押さえ部の押圧面と交差して前記外側脚部の前記周方向における移動を規制する第２移動規制面を含んでもよい。これにより、内側脚部の先端部側の内側面を第１押さえ部の押圧面にスムースに当接させると共に、外側脚部の先端部側の外側面を第２押さえ部の押圧面にスムースに当接させることが可能となる。

更に、前記クランプ部材は、前記内側脚部に前記外側脚部の前記先端部側で前記周方向に隣り合う脚部の前記周方向における移動を規制する第１移動規制部と、前記外側脚部に前記内側脚部の前記先端部側で前記周方向に隣り合う脚部の前記周方向における移動を規制する第２移動規制部とを含んでもよい。これにより、脚部の先端部の曲げ加工に際して、加工される脚部と周辺に位置する脚部との干渉をより一層良好に抑制することが可能となる。

また、前記第１移動規制部は、前記内側脚部の前記ステータコアの軸方向における移動を規制する第１斜面を含んでもよく、前記第２移動規制部は、前記外側脚部の前記ステータコアの軸方向における移動を規制する第２斜面を含んでもよい。これにより、ガタつきを抑制しながら内側脚部と外側脚部との交差部をより適正にクランプして、内側脚部および外側脚部の先端部を精度よく曲げることが可能となる。

本開示の曲げ加工装置を用いて製造されるステータを含む回転電機を示す概略構成図である。 本開示の曲げ加工装置を用いて製造されるステータを含む回転電機を示す平面図である。 本開示の曲げ加工装置を用いて製造されるステータのステータコイルを示す模式図である。 本開示の曲げ加工装置を用いて製造されるステータのステータコイルを示す模式図である。 本開示の曲げ加工装置を用いて製造されるステータにおけるセグメントコイルの先端部同士の接合部を示す要部拡大図である。 本開示の曲げ加工装置を用いて製造されるステータにおけるセグメントコイルの先端部同士の接合部を示す要部拡大図である。 ステータの製造手順を示すフローチャートである。 本開示の曲げ加工装置の要部を示す斜視図である。 本開示の曲げ加工装置のクランプ部材を示す拡大斜視図である。 本開示の曲げ加工装置のクランプ部材を示す拡大図である。 本開示の曲げ加工装置の曲げ部材を示す底面図である。 本開示の曲げ加工装置の曲げ部材を示す側面図である。 本開示の曲げ加工装置を示す概略構成図である。 本開示の曲げ加工装置を用いたステータの製造手順を示す説明図である。 本開示の曲げ加工装置を用いたステータの製造手順を示す説明図である。 本開示の曲げ加工装置を用いたステータの製造手順を示す説明図である。 本開示の曲げ加工装置を用いたステータの製造手順を示す説明図である。 本開示の曲げ加工装置を用いたステータの製造手順を示す説明図である。 本開示の曲げ加工装置を用いたステータの製造手順を示す説明図である。

次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の曲げ加工装置を用いて製造されるステータ１を含む回転電機を示す概略構成図であり、図２は、回転電機Ｍを示す平面図である。これらの図面に示す回転電機Ｍは、例えば電気自動車やハイブリッド車両の走行駆動源あるいは発電機として用いられる三相交流電動機である。図示するように、回転電機Ｍは、ステータ１と、エアギャップを介してステータ１内に回転自在に配置されるロータ１０とを含む

ステータ１は、ステータコア２および複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗを含む。ステータコア２は、例えばプレス加工により円環状に形成された電磁鋼板２ｐ（図２参照）を複数積層することにより形成され、全体として円環状を呈する。また、ステータコア２は、環状の外周部（ヨーク）から周方向に間隔をおいて径方向内側に突出する複数のティース部２ｔと、それぞれ互いに隣り合うティース部２ｔの間に形成された複数のスロット２ｓとを含む（何れも図２参照）。複数のスロット２ｓは、それぞれステータコア２の径方向に延在すると共に一定の間隔をおいて周方向に並び、各スロット２ｓ内には、図示しないインシュレータ（絶縁紙）が配置される。なお、ステータコア２は、例えば強磁性粉体を加圧成形すると共に焼結させることより一体に形成されてもよい。

ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、図３に示すように、シングルスター結線（１Ｙ結線）により結線される。本実施形態において、Ｕ相のステータコイル３ｕは、第１コイルＵ１および第２コイルＵ２を含む。同様に、Ｖ相のステータコイル３ｖは、第１コイルＶ１および第２コイルＶ２を含み、Ｗ相のステータコイル３ｗは、第１コイルＷ１および第２コイルＷ２を含む。また、各第１コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１は、それぞれ引出線Ｌｕ，ＬｖまたはＬｗを含み、各第２コイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２は、それぞれ中性線Ｎを含む。

各ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗは、ステータコア２の複数のスロット２ｓに差し込まれる複数のセグメントコイル４を電気的に接合することにより形成される。セグメントコイル４は、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が表面に成膜された平角線（導電体）を略Ｕ字状に曲げ加工することにより形成され、それぞれ絶縁被膜が除去された先端部Ｔを有する一対の脚部４０（何れも図１参照）を含む。各セグメントコイル４の一対の脚部４０は、それぞれステータコア２の互いに異なるスロット２ｓに挿通され、各脚部４０のステータコア２の一端面（図１における上端面）から突出した部分には、図示しない倒し加工装置を用いた倒し加工が施される。更に、倒し加工後の各セグメントコイル４の先端部Ｔは、対応する他のセグメントコイル４の先端部Ｔにレーザー溶接により電気的に接合される。

より詳細には、複数のセグメントコイル４は、脚部４０の長辺側の側面が互いに当接するように重ね合わされた状態で複数のスロット２ｓの各々から同数かつ偶数個（例えば、６−１０個）の脚部４０が突出するようにステータコア２に組み付けられる。また、各スロット２ｓから突出した複数の脚部４０は、拡張治具を用いてステータコア２の径方向に拡張される。更に、ステータコア２の軸心側から奇数番目（奇数層上）の脚部４０は、ステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における一側に倒され、偶数番目（偶数層上）の脚部４０は、ステータコア２の軸心周りに捻られながら周方向における他側に倒される。これにより、径方向に隣り合う任意の２つの脚部４０の先端部Ｔは、それぞれステータコア２の軸心に対して傾斜すると共に周方向に沿って互いに逆向きに延在する。

そして、ｍ個（ただし、“ｍ”は、第１および第２コイルＵ１−Ｗ２の総数である。）おきのスロット２ｓから突出する脚部４０の対応する先端部Ｔ同士をレーザー溶接により接合することで、ステータコア２に対して、ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗの第１および第２コイルＵ１−Ｗ２が巻回される。すなわち、ステータ１では、（ｉ＋（ｊ−１）・ｍ）番目（ただし、ｉ＝１，…，ｍであり，ｊ＝１，…，総スロット数／ｍである。）のスロット２ｓから突出する脚部４０の先端部同士の電気的接合によりｍ個のコイルＵ１−Ｗ２がステータコア２に巻回される。

本実施形態において、ステータコイル３ｕの第１および第２コイルＵ１，Ｕ２は、図４に示すように、ステータコア２に対して互いに１スロットだけ周方向にずらして巻回される。また、第１コイルＵ１の一端側の脚部４０は、引出線Ｌｕとして利用され、第２コイルＵ２の一端側の脚部４０は、中性線Ｎとして利用される。更に、第１コイルＵ１の引出線Ｌｕとは反対側の端部を形成する脚部４０の先端部Ｔと、第２コイルＵ２の中性線Ｎとは反対側の端部を形成する脚部４０の先端部Ｔとが接合され、それにより、ステータコイル３ｕがステータコア２に分布巻きされる。

ステータコイル３ｖの第１コイルＶ１は、ステータコイル３ｕの第２コイルＵ２に対して第１コイルＵ１とは反対側に１スロットだけ周方向にずらして巻回される。また、ステータコイル３ｖの第２コイルＶ２は、第１コイルＶ１に対してステータコイル３ｕの第２コイルＵ２とは反対側に１スロットだけ周方向にずらして巻回される。第１コイルＶ１の一端側の脚部４０は、引出線Ｌｖとして利用され、第２コイルＶ２の一端側の脚部４０は、中性線Ｎとして利用される。更に、第１コイルＶ１の引出線Ｌｖとは反対側の端部を形成する脚部４０の先端部Ｔと、第２コイルＶ２の中性線Ｎとは反対側の端部を形成する脚部４０の先端部Ｔとが接合され、それにより、ステータコイル３ｖがステータコア２に分布巻きされる。

ステータコイル３ｗの第１コイルＷ１は、ステータコイル３ｖの第２コイルＶ２に対して第１コイルＶ１とは反対側に１スロットだけ周方向にずらして巻回される。また、ステータコイル３ｗの第２コイルＷ２は、第１コイルＷ１に対してステータコイル３ｖの第２コイルＶ２とは反対側に１スロットだけ周方向にずらして巻回される。第１コイルＷ１の一端側の脚部４０は、引出線Ｌｗとして利用され、第２コイルＷ２の一端側の脚部４０は、中性線Ｎとして利用される。更に、第１コイルＷ１の引出線Ｌｗとは反対側の端部を形成する脚部４０の先端部Ｔと、第２コイルＷ２の中性線Ｎとは反対側の端部を形成する脚部４０の先端部Ｔとが接合され、それにより、ステータコイル３ｗがステータコア２に分布巻きされる。

ステータコイル３ｕの引出線Ｌｕは、図２に示すように、Ｕ相の端子６ｕに電気的に接合された動力線５ｕの先端部に溶接により電気的に接合される。また、ステータコイル３ｖの引出線Ｌｖは、Ｖ相の端子６ｖに電気的に接合された動力線５ｖの先端部に溶接により電気的に接合される。更に、ステータコイル３ｗの引出線Ｌｗは、Ｗ相の端子６ｗに電気的に接合された動力線５ｗの先端部に溶接により電気的に接合される。動力線５ｕ，５ｖ，５ｗは、それぞれ樹脂製の保持部材７に固定される。端子６ｕ−６ｗは、回転電機Ｍのハウジングにステータ１が組み付けられた際に当該ハウジングに設置（固定）された図示しない端子台に固定され、図示しない電力線を介してインバータ（図示省略）に接続される。

上述のようにしてステータコア２に巻回される複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗにおいて、多数の先端部Ｔ同士の接合部は、所定数ずつ径方向に並んでステータコア２の軸方向における図１中上側の端面から外側に突出する環状のコイルエンド部３ａを形成する。図１および図５に示すように、複数のスロット２ｓから突出した複数の脚部４０は、径方向に隣り合う２つの脚部４０の先端部Ｔがそれぞれステータコア２の軸心（図中、一点鎖線参照）に対して傾斜すると共に周方向に沿って互いに逆向きに延在するように倒されている。従って、ステータ１では、セグメントコイル４の先端部Ｔ同士の接合部を多数含むコイルエンド部３ａの軸長を大幅に短縮化することができる。

また、本実施形態において、各脚部４０の先端部Ｔは、セグメントコイル４のステータコア２への組み付けに先立って、打ち抜き加工により先細かつ短辺側の側面が凸曲面状に延在するように形成されている（図５参照）。すなわち、各先端部Ｔの脚部４０の倒し方向と反対側の表面は、当該倒し方向側に傾斜するように形成されている。これにより、コイルエンド部３ａの軸長をより一層短縮化することが可能となる。加えて、各先端部Ｔの倒し方向と反対側の表面を曲面状に形成することで、先端部Ｔ同士の接合面積を充分に確保しつつ、コイルエンド部３ａをよりフラットにすることが可能となる。なお、先端部Ｔの絶縁被膜は、上記打ち抜き加工後に例えばレーザー照射により剥離される。また、セグメントコイル４において、先端部Ｔの周縁部への面取り加工は省略されている。

更に、図６に示すように、ステータ１において、先端部Ｔ同士が接合される２つの脚部４０のうち、径方向内側（図中上側）に位置する一方の先端部Ｔは、ステータコアの外周側（図中下側）に曲げられ、径方向外側（図中下側）に位置する他方の先端部Ｔは、ステータコア２の軸心側（図中上側）に曲げられている。そして、径方向内側に位置する一方の先端部Ｔの外側面Ｔｓｏと、径方向外側に位置する他方の先端部Ｔの内側面Ｔｓｉとは、レーザー溶接部ＷＬを介して互いに接合されている。

また、ステータコア２には、図１中上側のコイルエンド部３ａ側から図１中下側のコイルエンド部３ｂ側に向けてワニス等の樹脂が塗布される。これにより、当該樹脂により各セグメントコイル４や図示しないインシュレータがステータコア２に固定される。また、本実施形態のステータ１は、コイルエンド部３ａを覆う環状のモールド部８を含む。モールド部８は、樹脂により形成されており、当該樹脂が隣り合うセグメントコイル４同士の隙間に入り込むことで、先端部Ｔ同士の接合部や、引出線Ｌｕ−Ｌｗと動力線５ｕ−５ｗとの接合部といった導電体の露出部が良好に絶縁される。ただし、セグメントコイル４の先端部Ｔ同士の接合部といった導電体の露出部には、絶縁用の粉体が塗布されてもよい。

図２に示すように、回転電機Ｍのロータ１０は、図示しない回転シャフトに固定されるロータコア１１と、複数（本実施形態では、例えば８極）の磁極を構成するようにロータコア１１に埋設される複数（本実施形態では、例えば１６個）の永久磁石１５とを含む、いわゆる埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータである。ロータ１０のロータコア１１は、電磁鋼板等により環状に形成されたコアプレートを複数積層することにより形成されており、上記回転シャフトが挿入・固定される中心孔１２と、それぞれ永久磁石１５を保持するように形成された長孔状の孔部である複数の磁石埋設孔１４とを含む。複数の磁石埋設孔１４は、それぞれロータコア１１を軸方向に貫通するように、２つずつ所定間隔をおいて当該ロータコア１１に配設される。対をなす２つの磁石埋設孔１４は、ロータ１０の軸心側から外周側に向かうにつれて互いに離間するように（略Ｖ字状をなすように）形成される。永久磁石１５は、例えばネオジム磁石等の希土類焼結磁石等であり、略直方体状に形成されている。対をなす２つの永久磁石１５は、ロータ１０の外周側に位置する極が互いに同一となるように対応する磁石埋設孔１４に挿入・固定される。これにより、対をなす２つの永久磁石１５は、ロータ１０の軸心側から外周側に向かうにつれて互いに離間するようにロータコア１１に配設されて当該ロータ１０の１つの磁極を形成する。

図７は、回転電機Ｍのステータ１の製造手順を示すフローチャートである。同図に示すように、ステータ１の製造工程は、セグメントコイル組付工程（Ｓ１０）と、脚部拡張工程（Ｓ２０）と、脚部倒し工程（Ｓ３０）と、先端曲げ工程（Ｓ４０）と、レーザー溶接工程（Ｓ５０）と、コイル固定工程（Ｓ６０）と、樹脂モールド形成工程（Ｓ７０）とを含む。

セグメントコイル組付工程（Ｓ１０）は、ステータコア２の径方向に隣り合わせにした複数のセグメントコイル４を複数のスロット２ｓの各々から同数かつ偶数個の脚部４０が突出するようにステータコア２に組み付ける工程である。脚部拡張工程（Ｓ２０）は、各スロット２ｓから突出した複数の脚部４０をステータコア２の径方向に拡張する工程である。脚部倒し工程（Ｓ３０）は、図示しない倒し加工装置を用いて、ステータコア２の軸心側から奇数番目（奇数層上）の脚部４０をステータコア２の軸心周りに捻りながら周方向における一側に倒すと共に、偶数番目（偶数層上）の脚部４０をステータコア２の軸心周りに捻りながら周方向における他側に倒す工程である。先端曲げ工程（Ｓ４０）は、複数のスロット２ｓから突出した複数の脚部４０の先端部Ｔをステータコア２の外周側または軸心側に曲げていく工程である。レーザー溶接工程（Ｓ５０）は、径方向内側に位置する脚部４０の先端部Ｔの外側面Ｔｓｏと、当該脚部４０に対応した径方向外側に位置する脚部４０の先端部Ｔの内側面Ｔｓｉとをレーザー溶接により接合したり、引出線Ｌｕ−Ｌｗと動力線５ｕ−５ｗとをレーザー溶接により接合したりする工程である。コイル固定工程（Ｓ６０）は、ワニス等の樹脂を用いて複数のセグメントコイル４等をステータコア２に固定する工程である。樹脂モールド形成工程（Ｓ７０）は、複数のステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗのコイルエンド部３ａを覆う環状のモールド部８を形成する工程である。

図８は、図７のＳ４０における先端曲げ工程にて用いられる曲げ加工装置５０の要部を示す斜視図である。

曲げ加工装置５０は、径方向に隣り合う２つの脚部４０をクランプ可能なクランプ部材５１と、クランプ部材５１によりクランプされた２つの脚部４０の先端部Ｔを曲げるための曲げ部材５７とを含む。クランプ部材５１は、図９および図１０に示すように、基端部５２と、当該基端部５２から延出された丸棒状のシャフト部５３と、当該シャフト部５３の先端部から延出された一対の第１および第２爪部５４１，５４２と、第１および第２爪部５４１，５４２の径方向における間に形成された第１移動規制部５５および第２移動規制部５６とを含む。

第１および第２爪部５４１，５４２は、シャフト部５３の径方向に対向するように当該シャフト部５３に形成され、シャフト部５３の軸方向に延在する内面５４ａをそれぞれ有する。第１および第２爪部５４１，５４２の内面５４ａ同士は、互いに平行に延在すると共にセグメントコイル４の短辺幅の２倍よりも若干長い間隔をおいて対向する。また、第１爪部５４１の遊端部は、倒し加工後の奇数層の脚部４０と概ね平行に延在するように斜めにカットされており、第２爪部５４２の遊端部は、倒し加工後の偶数層の脚部４０と概ね平行に延在するように斜めにカットされている。更に、第１および第２爪部５４１，５４２の遊端部は、シャフト部５３の軸心側から外周面側に向かうにつれて先細に形成されている。本実施形態において、第１および第２爪部５４１，５４２の最大厚は、例えば１−２ｍｍ程度である。

第１移動規制部５５は、略直角三角状の断面形状を有する突出部である。第１移動規制部５５は、第１爪部５４１の長辺側の側縁部に沿ってシャフト部５３の軸方向に延在すると共に当該第１爪部５４１の内面５４ａに概ね直交する周方向移動規制面５５ａと、シャフト部５３の軸心と直交する平面に対して傾斜した傾斜面である軸方向移動規制面（第１斜面）５５ｂとを含む。軸方向移動規制面５５ｂは、周方向移動規制面５５ａの先端側から第１爪部５４１に沿って延在し、倒し加工後の奇数層の脚部４０と概ね平行に延在するように形成されている。

第２移動規制部５６は、略直角三角状の断面形状を有する突出部である。第２移動規制部５６は、第２爪部５４２の長辺側の側縁部に沿ってシャフト部５３の軸方向に延在すると共に当該第２爪部５４２の内面５４ａに概ね直交する周方向移動規制面５６ａと、シャフト部５３の軸心と直交する平面に対して傾斜した傾斜面である軸方向移動規制面（第２斜面）５６ｂとを含む。軸方向移動規制面５６ｂは、周方向移動規制面５６ａの先端側から第２爪部５４２に沿って延在し、倒し加工後の偶数層の脚部４０と概ね平行に延在するように形成されている。

曲げ部材５７は、孔部（円孔）５７ｏを中心に有する筒状部材である。クランプ部材５１のシャフト部５３は、第１および第２爪部５４１，５４２が曲げ部材５７の端面（図８における下面）から突出するように孔部５７ｏに挿通される。そして、曲げ部材５７は、クランプ部材５１に対して軸方向に移動不能となり、かつ当該クランプ部材５１に対して同軸に回転自在となるようにシャフト部５３により支持される。図１１および図１２に示すように、曲げ部材５７は、第１押さえ部５８１と、第１押出部５９１と、第２押さえ部５８２と、第２押出部５９２とを含む。

第１押さえ部５８１は、曲げ部材５７の端面（図８における下面）から軸方向に突出する突部である。図１１に示すように、第１押さえ部５８１は、孔部５７ｏと交差すると共に当該孔部５７ｏに挿通されたクランプ部材５１の第１爪部５４１の内面５４ａに間隔をおいて連なるように形成された押圧面５８１ｐを有する。第１押出部５９１は、第１押さえ部５８１と一体に形成されて曲げ部材５７の端面（図８における下面）から軸方向に突出する突部である。本実施形態において、第１押さえ部５８１および第１押出部５９１は、略Ｌ字状に連結されている。

図１１に示すように、第１押出部５９１は、押圧面５９１ｐと、第１移動規制面５９１ｓとを有する。押圧面５９１ｐは、第１押さえ部５８１の押圧面５８１ｐよりも孔部５７ｏに挿通されたクランプ部材５１の第２爪部５４２側で曲げ部材５７の外周側から軸心側に向けて延在する。また、第１移動規制面５９１ｓは、第１押さえ部５８１の押圧面５８１ｐと押圧面５９１ｐとの双方に交差するように形成される。更に、図１２に示すように、一体に形成された第１押さえ部５８１および第１押出部５９１の端面（図中下面）は、第１爪部５４１の遊端部と同様に、倒し加工後の奇数層の脚部４０と概ね平行に延在するように傾斜させられている。

第２押さえ部５８２は、曲げ部材５７の端面（図８における下面）から軸方向に突出する突部である。図１１に示すように、第２押さえ部５８２は、孔部５７ｏと交差すると共に当該孔部５７ｏに挿通されたクランプ部材５１の第２爪部５４２の内面５４ａに間隔をおいて連なるように形成された押圧面５８２ｐを有する。第２押さえ部５８２の押圧面５８２ｐは、曲げ部材５７の軸心に関して第１押さえ部５８１の押圧面５８１ｐと概ね対称に延在するように形成される。第２押出部５９２は、第２押さえ部５８２と一体に形成されて曲げ部材５７の端面（図８における下面）から軸方向に突出する突部である。本実施形態において、第２押さえ部５８２および第１押出部５９１は、略Ｌ字状に連結されている。

図１１に示すように、第２押出部５９２は、押圧面５９２ｐと、第２移動規制面５９２ｓとを有する。押圧面５９１ｐは、第２押さえ部５８２の押圧面５８２ｐよりも孔部５７ｏに挿通されたクランプ部材５１の第１爪部５４１側で曲げ部材５７の外周側から軸心側に向けて延在する。また、第２移動規制面５９２ｓは、第２押さえ部５８２の押圧面５８２ｐと押圧面５９２ｐとの双方に交差するように形成される。更に、図１２に示すように、一体に形成された第２押さえ部５８２および第２押出部５９２の端面（図中下面）は、第２爪部５４２の遊端部と同様に、倒し加工後の偶数層数の脚部４０と概ね平行に延在するように傾斜させられている。

更に、曲げ加工装置５０は、図１３に示すように、クランプ部材５１と曲げ部材５７とを相対回転させる駆動装置６０と、当該駆動装置６０を移動させる移動機構６５と、駆動装置６０および移動機構６５を制御する制御装置７０とを含む。図示するように、駆動装置６０および移動機構６５は、脚部倒し工程の完了後にステータコア２が設置される図示しない回転テーブルの周辺に配置される。

駆動装置６０は、クランプ部材５１の基端部５２を回転不能に保持すると共にステータコア２に対してクランプ部材５１および曲げ部材５７を一体に昇降させる昇降機構と、曲げ部材５７に連結されて当該曲げ部材５７を軸心周りに回転させる回転機構とを含む（何れも図示省略）。昇降機構および回転機構は、何れもモータを含み、これらのモータを作動させることで、クランプ部材５１および曲げ部材５７をステータコア２に組み付けられた複数のセグメントコイル４の脚部４０に接近離間させたり、曲げ部材５７をクランプ部材５１に対して同軸に回転させたりすることができる。移動機構６５は、ボールねじおよびスライダや、ボールねじを回転させるモータ等を含み、待機位置と回転テーブル上のステータコア２の上方との間で駆動装置６０を当該ステータコア２の径方向に移動させるものである。制御装置７０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するコンピュータや、駆動装置６０のモータの駆動回路、移動機構６５のモータの駆動回路等を含む。また、制御装置７０は、ステータコア２が載置される上記回転テーブルの駆動装置も制御する。なお、曲げ加工装置５０の駆動装置６０は、クランプ部材５１を曲げ部材５７に対して回転させるものであってもよい。

続いて、上述の曲げ加工装置５０を用いて複数のスロット２ｓから突出した複数の脚部４０の先端部Ｔをステータコア２の外周側または軸心側に曲げていく先端曲げ工程（Ｓ４０）について詳細に説明する。

先端曲げ工程の開始に際しては、まず、曲げ加工装置５０の移動機構６５により駆動装置６０すなわちクランプ部材５１および曲げ部材５７を最初の曲げ対象となる径方向に隣り合う２つの脚部４０の上方まで移動させる。ここで、曲げ加工装置５０の曲げ対象となる２つの脚部４０は、互いに異なるスロット２ｓから突出して径方向に隣り合う２つの脚部４０であって、図１４および図１５に示すように、脚部倒し工程の完了後にステータコア２の径方向からみて先端部Ｔ同士の周方向における間に他の先端部Ｔが存在しない状態で交差する２つの脚部４０である。

以下、クランプ部材５１によりクランプされる２つの脚部４０のうち、径方向内側（奇数層上）に位置する一方を「内側脚部４０ｉ」といい、径方向外側（偶数層上）に位置する他方を「外側脚部４０ｏ」という。内側脚部４０ｉは、図１４および図１５に示すように、外側脚部４０ｏに接合されることになる脚部４０ｉ′に対して、外側脚部４０ｏが差し込まれたスロット２ｓ側（図中左側）で周方向に隣り合う。外側脚部４０ｏは、図１４および１５に示すように、内側脚部４０ｉに接合されることになる脚部４０ｏ′に対して、内側脚部４０ｉが差し込まれたスロット２ｓ側（図中右側）で周方向に隣り合う。

駆動装置６０すなわちクランプ部材５１および曲げ部材５７を内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏの交差部の真上で停止させたのち、駆動装置６０によりクランプ部材５１および曲げ部材５７をステータコア２に向けて所定距離だけ下降させる。これにより、クランプ部材５１の第１および第２爪部５４１，５４２は、脚部４０同士の径方向における狭隘な隙間に入り込み、内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏの交差部を挟み込む。更に、図１６からわかるように、クランプ部材５１および曲げ部材５７が下降する際、クランプ部材５１の第１移動規制部５５の軸方向移動規制面５５ｂは、内側脚部４０ｉのステータコア２の軸方向における上側への移動を適宜規制し、第２移動規制部５６の軸方向移動規制面５６ｂは、外側脚部４０ｏのステータコア２の軸方向における上側への移動を適宜規制する。この結果、ガタつきを抑制しながら内側脚部４０ｉと外側脚部４０ｏとの交差部をより適正にクランプすることが可能となる。

また、クランプ部材５１および曲げ部材５７の下降に伴い、内側脚部４０ｉの先端部Ｔは、図１６からわかるように、曲げ部材５７の第１押出部５９１の第１移動規制面５９１ｓに適宜突き当たる。これにより、内側脚部４０ｉの周方向における倒れ側への移動を規制し、図１５に示すように、内側脚部４０ｉの先端部Ｔ側の内側面を下降してくる曲げ部材５７の第１押さえ部５８１の押圧面５８１ｐにスムースに当接させることができる。同様に、クランプ部材５１および曲げ部材５７の下降に伴い、外側脚部４０ｏの先端部Ｔは、曲げ部材５７の第２押出部５９２の第２移動規制面５９２ｓに適宜突き当たる。これにより、外側脚部４０ｏの周方向における倒れ側への移動を規制し、図１５に示すように、外側脚部４０ｏの先端部Ｔ側の外側面を下降してくる曲げ部材５７の第２押さえ部５８２の押圧面５８２ｐにスムースに当接させることができる。

更に、図１４からわかるように、内側脚部４０ｉに外側脚部４０ｏの先端部Ｔ側で周方向に隣り合う脚部４０ｉ′の先端部Ｔは、クランプ部材５１および曲げ部材５７の下降に伴って当該クランプ部材５１の第１移動規制部５５の周方向移動規制面５５ａに適宜突き当たる。これにより、脚部４０ｉ′の周方向における倒れ側への移動を規制し、内側脚部４０ｉと脚部４０ｉ′との周方向における干渉を抑制することができる。また、外側脚部４０ｏに内側脚部４０ｉの先端部Ｔ側で周方向に隣り合う脚部４０ｏ′の先端部Ｔは、クランプ部材５１および曲げ部材５７の下降に伴って当該クランプ部材５１の第２移動規制部５６の周方向移動規制面５６ａに適宜突き当たる。これにより、脚部４０ｏ′の周方向における倒れ側への移動を規制し、外側脚部４０ｏと脚部４０ｏ′との周方向における干渉を抑制することができる。

図１５に示すように、内側脚部４０ｉの先端部Ｔ側の内側面を曲げ部材５７の第１押さえ部５８１により押さえ、外側脚部４０ｏの先端部Ｔ側の外側面を曲げ部材５７の第２押さえ部５８２により押さえた後、駆動装置６０により曲げ部材５７をクランプ部材５１に対して予め定められた方向（図１５における反時計方向）に回転させる。これにより、図１７に示すように、内側脚部４０ｉの先端部Ｔが上記交差部を起点にしてステータコア２の外周側（図中上側）に曲げられると共に、外側脚部４０ｏの先端部Ｔが当該交差部を起点にしてステータコア２の軸心側（図中下側）に曲げられる。このような先端部Ｔの曲げ加工に際して、内側脚部４０ｉは、当該内側脚部４０ｉの下方（ステータコア２側）に位置する脚部４０（１スロット隣のスロット２ｓから突出する脚部）によりステータコア２側から支持され、外側脚部４０ｏは、当該外側脚部４０ｏの下方（ステータコア２側）に位置する脚部４０（１スロット隣のスロット２ｓから突出する脚部）によりステータコア２側から支持される。

また、曲げ部材５７が回転すると、第１押出部５９１の押圧面５９１ｐは、外側脚部４０ｏに内側脚部４０ｉの先端部Ｔ側で周方向に隣り合う脚部４０ｏ′の外側面に当接する。更に、第２押出部５９２の押圧面５９２ｐは、内側脚部４０ｉに外側脚部４０ｏの先端部Ｔ側で周方向に隣り合う脚部４０ｉ′の内側面に当接する。これにより、曲げ部材５７の回転に伴って、第１押出部５９１は、外側脚部４０ｏに周方向に隣り合う脚部４０ｏ′を径方向外側に押し出し、第２押出部５９２は、内側脚部４０ｉに周方向に隣り合う脚部４０ｉ′を径方向内側に押し出す。この結果、内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏの先端部Ｔの曲げ加工に際して、加工される内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏと周辺に位置する脚部４０ｉ′，４０ｏ′との干渉を抑制し、脚部４０の先端部Ｔや絶縁被膜を損傷させてしまうのを良好に抑制することが可能となる。

以後、移動機構６５により駆動装置６０（クランプ部材５１および曲げ部材５７）を 径方向に移動させながら、対象となる内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏの先端部Ｔを順次曲げていく。更に、ステータコア２（回転テーブル）を所定角度ずつ回転させながら、上述のような処理を繰り返し実行する。また、先端曲げ工程の進行に応じて、曲げ対象となる内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏの周辺に、先端部Ｔが既に曲げられた脚部４０ｉ′または４０ｏ′が出現することになる。このような場合も、図１８に示すように、曲げ部材５７の回転に伴って、第１押出部５９１により脚部４０ｏ′を径方向外側に押し出し、第２押出部５９２により脚部４０ｉ′を径方向内側に押し出すことができる。これにより、内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏの先端部Ｔの曲げ加工に際して、加工される内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏと既に先端部Ｔが曲げられている４０ｉ′または４０ｏ′（図１８の例では、脚部４０ｉ′）との干渉を抑制し、脚部４０の先端部Ｔや絶縁被膜を損傷させてしまうのを良好に抑制することが可能となる。

上述のような曲げ加工装置５０を用いた先端曲げ工程によれば、多数の脚部４０が配索されている狭隘なスペースで、内側脚部４０ｉおよび外側脚部４０ｏの先端部Ｔを効率よく曲げていき、図１９に示すように、互いに接合されるべき先端部Ｔ同士を脚部４０のスプリングバックにより概ね平行に延在する状態で接触させることが可能となる。これにより、ステータコア２の軸心に対して傾斜して互いに対向する先端部Ｔ同士を適正に接触させた状態で溶接することができるので、先端部Ｔ同士の溶接時におけるクランプの負荷を低減させると共に、複数のセグメントコイル４同士の接合精度（溶接品質）を向上させることが可能となる。この結果、ステータ１の軸長の短縮化を図りつつ、複数のセグメントコイル４同士の接合精度を向上させることができるので、回転電機Ｍの小型化を図ると共に信頼性を向上させることが可能となる。

以上説明したように、本開示の曲げ加工装置５０は、互いに異なるスロット２ｓから突出して径方向に隣り合う２つの脚部４０であって、径方向からみて先端部Ｔ同士の周方向における間に他の先端部Ｔが存在しない状態で交差する２つの脚部４０の交差部をクランプするクランプ部材５１と、クランプ部材５１によりクランプされた２つの脚部４０のうち、径方向内側に位置する内側脚部４０ｉの先端部Ｔ側の内側面を押さえる第１押さえ部５８１と、クランプ部材５１によりクランプされた２つの脚部４０のうち、径方向外側に位置する外側脚部４０ｏの先端部Ｔ側の外側面を押さえる第２押さえ部５８２とを含む曲げ部材５７と、クランプ部材５１と曲げ部材５７とを相対回転させる駆動装置６０とを含むものである。かかる曲げ加工装置５０を用いることで、複数の脚部４０の先端部Ｔをステータコア２の軸心に対して傾斜させてステータ１の軸長の短縮化を図りつつ、ステータコイル３ｕ，３ｖ，３ｗを形成する複数のセグメントコイル４同士の接合精度を向上させることが可能となる。また、クランプ部材５１と曲げ部材５７とを相対回転させた際、曲げ部材５７の第１押出部５９１は、外側脚部４０ｏに内側脚部４０ｉの先端部Ｔ側で周方向に隣り合う脚部４０ｏ′を径方向外側に押し出す。更に、クランプ部材５１と曲げ部材５７とを相対回転させた際、曲げ部材５７の第２押出部５９２は、内側脚部４０ｉに外側脚部４０ｏの先端部Ｔ側で周方向に隣り合う脚部４０ｉ′を径方向内側に押し出す。これにより、脚部４０の先端部Ｔの曲げ加工に際して、加工される脚部４０ｉ，４０ｏと周辺に位置する脚部４０ｉ′，４０ｏ′との干渉を抑制し、セグメントコイル４の脚部４０を損傷させてしまうのを良好に抑制することが可能となる。

ただし、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、ステータの製造分野等において利用可能である。

１ ステータ、２ ステータコア、２ｐ 電磁鋼板、２ｓ スロット、２ｔ ティース部、３ａ，３ｂ コイルエンド部、３ｕ，３ｖ，３ｗ ステータコイル、４ セグメントコイル、５ｕ，５ｖ，５ｗ 動力線、６ｕ，６ｖ，６ｗ 端子、７ 保持部材、８ モールド部、１０ ロータ、１１ ロータコア、１２ 中心孔、１４ 磁石埋設孔、１５ 永久磁石、４０，４０ｉ′，４０ｏ′ 脚部、４０ｉ 内側脚部、４０ｏ 外側脚部、５０ 曲げ加工装置、５１ クランプ部材、５２ 基端部、５３ シャフト部、５４１ 第１爪部、５４２ 第２爪部、５４ａ 内面、５５ 第１移動規制部、５５ａ 周方向移動規制面、５５ｂ 軸方向移動規制面、５６ 第２移動規制部、５６ａ 周方向移動規制面、５６ｂ 軸方向移動規制面、５７ 曲げ部材、５７ｏ 孔部、５８１ 第１押さえ部、５８１ｐ、５８２ｐ，５９１ｐ，５９２ｐ 押圧面、５８２ 第２押さえ部、５９１ 第１押出部、５９１ｓ 第１移動規制面、５９２ 第２押出部、５９２ｓ 第２移動規制面、６０ 駆動装置、６５ 移動機構、７０ 制御装置、Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ 引出線、Ｍ 回転電機、Ｎ 中性線、Ｔ 先端部、Ｔｓｉ 内側面、Ｔｓｏ 外側面、Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１ 第１コイル、Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２ 第２コイル、ＷＬ レーザー溶接部。

Claims (1)

1. それぞれ径方向に延在すると共に周方向に間隔をおいて形成された複数のスロットを含むステータコアと、互いに異なる前記スロットに差し込まれる一対の脚部を有すると共に対応する前記脚部の先端部同士の電気的接合により複数のステータコイルを形成する複数のセグメントコイルとを含むステータの製造に用いられる曲げ加工装置であって、
   互いに異なる前記スロットから突出して前記径方向に隣り合うように倒された２つの前記脚部であって、前記径方向からみて前記先端部同士の前記周方向における間に他の前記先端部が存在しない状態で交差する２つの前記脚部の交差部をクランプするクランプ部材と、
   前記クランプ部材に対して同軸に回転自在であり、前記クランプ部材によりクランプされた２つの前記脚部のうち、径方向内側に位置する内側脚部の前記先端部側の内側面を押さえる第１押さえ部と、前記クランプ部材によりクランプされた２つの前記脚部のうち、径方向外側に位置する外側脚部の前記先端部側の外側面を押さえる第２押さえ部と、前記外側脚部に前記内側脚部の前記先端部側で前記周方向に隣り合う脚部を径方向外側に押し出す第１押出部と、前記内側脚部に前記外側脚部の前記先端部側で前記周方向に隣り合う脚部を径方向内側に押し出す第２押出部とを含む曲げ部材と、
   前記クランプ部材と前記曲げ部材とを相対回転させる駆動装置と、
   を備える曲げ加工装置。

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