JP2023035487A - 捻り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡易化された捻り装置を提供することを課題とする。【解決手段】環状のステータコアの周方向に所定の隙間を介して並んでおり前記ステータコアから延びた複数のコイルの先端を、前記周方向に捻る捻り装置であって、前記周方向に所定の間隔を空けて対向した一対の保持片と、前記コイルの先端が前記一対の保持片の先端の間から前記一対の保持片の間に挿入されるように、前記一対の保持片と前記ステータコアとを相対移動させる移動機構と、前記コイルの先端が前記一対の保持片の間に挿入された状態で、前記一対の保持片と前記ステータコアとを前記周方向に相対回転させる回転機構と、を備え、前記一対の保持片の先端の少なくとも一方の前記周方向の幅は、先細りである、捻り装置。【選択図】図６

Description

本発明は、捻り装置に関する。

環状のステータコアの周方向に所定の隙間を介して並んでおりステータコアから延びた複数のコイルの先端を、周方向に捻るコイル捻り装置が知られている。特許文献１には、クランプ治具により捻りの対象となるコイルを隣接した他のコイルから引き離したうえで、捻りの対象となるコイルの先端を保持治具内に挿入して捻る装置が記載されている。

特開２００７－３１８８７４号公報

特許文献１に記載の装置では、クランプ治具やそのクランプ治具を移動させるための機構等が必要であるため、構造が複雑化している。

本発明は、構造が簡易化された捻り装置を提供することを目的とする。

上記目的は、環状のステータコアの周方向に所定の隙間を介して並んでおり前記ステータコアから延びた複数のコイルの先端を、前記周方向に捻る捻り装置であって、前記周方向に所定の間隔を空けて対向した一対の保持片と、前記コイルの先端が前記一対の保持片の先端の間から前記一対の保持片の間に挿入されるように、前記一対の保持片と前記ステータコアとを相対移動させる移動機構と、前記コイルの先端が前記一対の保持片の間に挿入された状態で、前記一対の保持片と前記ステータコアとを前記周方向に相対回転させる回転機構と、を備え、前記一対の保持片の先端の少なくとも一方の前記周方向の幅は、先細りである、捻り装置によって達成できる。

本発明によれば、構造が簡易化された捻り装置を提供できる。

図１は、ステータのステータコアのスロットにセグメントコイルが挿入された状態を示す斜視図である。 図２は、セグメントコイルが捻り成形された後の状態を示す斜視図である。 図３は、セグメントコイルを捻る捻り装置の説明図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、保持キャップの説明図である。 図５は、アーム部材と揺動機構との連結部分の説明図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、保持キャップによるセグメントコイルの保持の説明図である。 図７Ａ～図７Ｃは、それぞれ捻り工程の初期、中期、及び後期の説明図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、セグメントコイルの露出部の面合わせの説明図である。

［ステータの製造工程］
本実施例の捻り装置は、ステータの製造工程の一部で使用される。従って、最初にステータの製造工程について説明する。ステータの製造工程は、ステータコアのスロットにセグメントコイルを挿入する挿入工程、スロットに挿入されたセグメントコイルを周方向に捻る捻り工程、セグメントコイルの先端部同士が接触した状態で溶接を行う溶接工程、を含む。

挿入工程について説明する。図１は、ステータ１００のステータコア１１１のスロット１１２にセグメントコイル１１４が挿入された状態を示す斜視図である。図１に示すように、中心軸αを中心とした環状のステータコア１１１には、周方向に所定の間隔でスロット１１２が形成されている。スロット１１２間には、ティース１１３が設けられている。スロット１１２には、セグメントコイル１１４の被覆部１１４ａがそれぞれ挿入されている。被覆部１１４ａ間には、絶縁用の相間紙１１５が配置されている。

セグメントコイル１１４は、一対の被覆部１１４ａが連結部（不図示）により連結されている。セグメントコイル１１４の表面は絶縁用のエナメルにより被覆されている。被覆部１１４ａの連結部とは反対側の先端側にある露出部１１４ｂはエナメルにより被覆されておらず、導線（導体）が露出している。複数のセグメントコイル１１４の一部が互いに重ね合わされ、円環状に組み合わされた状態で、ステータコア１１１の複数のスロット１１２に挿入される。図１に示す例では、ステータコア１１１には４８箇所のスロット１１２が設けられ、各スロット１１２には１０本のセグメントコイル１１４が挿入されている。図１では、セグメントコイル１１４は中心軸αが延びた軸方向に沿って延びている。

次の捻り工程では、後述する捻り装置を用いて、内周側から奇数番目のセグメントコイル１１４を周方向の一方側に捻り、内周側から偶数番目のセグメントコイル１１４は周方向の他方側に捻る。具体的には、スロット１１２から突出しているセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａが捻られる。図２は、セグメントコイル１１４が捻り成形された後の状態を示す斜視図である。次の溶接工程では、径方向に互いに隣接した２つの露出部１１４ｂ同士を接合する。このようにして製造されたステータは、例えば自動車等に搭載される電動発電機に用いることができる。

［捻り装置の構成］
図３は、捻り装置１の説明図である。捻り装置１は、回転機構１０、進退機構２０、昇降機構３０、及びアーム部材４０を備える。回転機構１０は、操作ハンドル１２を回転操作することにより回転軸Ａ周りに回転する回転台１４を備えている。回転軸Ａとステータコア１１１の中心軸αとが一致した状態でステータ１００を回転台１４上に配置して、捻り工程が行われる。図３には、ステータコア１１１の周方向に含まれる、回転軸Ａ及び中心軸αを中心とした時計方向Ｃ１及び反時計方向Ｃ２を示している。本明細書では、時計方向Ｃ１及び反時計方向Ｃ２の双方を含む方向を、周方向と称する。ステータコア１１１の回転軸Ａが延びた方向は、鉛直下方向Ｖ１及び鉛直上方向Ｖ２に一致している。本明細書では、鉛直下方向Ｖ１及び鉛直上方向Ｖ２の双方を含む方向を、鉛直方向と称する。

進退機構２０の側面には、水平方向に平行な前進方向Ｂ１及び後退方向Ｂ２に沿って延びたガイドレール２４が形成されている。昇降機構３０は、基端部がガイドレール２４に係合してガイドレール２４が延びた方向に移動可能に支持されている。進退機構２０には操作ハンドル２２が設けられている。操作ハンドル２２を回転操作することにより、昇降機構３０をガイドレール２４上の任意の位置に移動、停止させることができる。尚、回転機構１０は進退機構２０に対して前進方向Ｂ１側に位置している。

昇降機構３０の側面には、鉛直方向に沿って延びたガイドレール３４が形成されている。アーム部材４０は、基端部がガイドレール３４に係合してガイドレール３４が延びた方向に移動可能に支持されている。アーム部材４０は、前進方向Ｂ１に沿って延びている。昇降機構３０には操作ハンドル３２が設けられており、操作ハンドル３２を回転操作することにより、アーム部材４０をガイドレール３４上の任意の位置に移動、停止させることができる。

アーム部材４０の先端には揺動機構５０が設けられている。揺動機構５０の先端には保持キャップ６０が設けられている。詳しくは後述するが、アーム部材４０には操作ハンドル４２が設けられており、揺動機構５０の側面には調整ノブ５２が設けられている。昇降機構３０、アーム部材４０、及び揺動機構５０は、保持キャップ６０を軸方向に移動させる移動機構の一例である。

図４Ａ及び図４Ｂは、保持キャップ６０の説明図である。図４Ａは、保持キャップ６０を正面から見た図である。図４Ｂは、保持キャップ６０の内部構成を示した図である。保持キャップ６０は、鉛直方向に沿って略筒状に延びた筒部６１を有している。筒部６１の内部には、鉛直方向に沿って延びた収容孔６２が形成されている。また、筒部６１の下方側の先端には、保持片６４及び６５が形成されている。保持片６４及び６５は、全体形状が二股状である。保持片６４及び６５は周方向で互いに対向している。

収容孔６２内には、調整部材７０が鉛直方向に沿って移動可能に収容されている。調整部材７０は、延在部７１、胴体部７２、及び基端部７３を有している。延在部７１は、収容孔６２に沿って延びている。胴体部７２は、延在部７１から上方に連続しており、延在部７１よりも前進方向Ｂ１の厚さが厚く形成されている。収容孔６２の上側には、収容孔６２よりも前進方向Ｂ１の大きさが大きい拡大部６３が連通している。拡大部６３内には胴体部７２が収容されている。拡大部６３は胴体部７２よりも鉛直方向の長さが長い。従って、拡大部６３の鉛直方向の長さから胴体部７２の鉛直方向の長さを減じた距離だけ、調整部材７０は鉛直方向に沿って移動することができる。基端部７３は、胴体部７２から鉛直上方向Ｖ２に沿って延びており、胴体部７２よりも前進方向Ｂ１の厚みが薄く形成されている。基端部７３の背面には、鉛直方向に亘ってラック７４が形成されている。ラック７４にはギヤ５４が噛み合っている。ギヤ５４は、連結軸５３を介して図３に示した調整ノブ５２により回転操作される。従って、調整ノブ５２を回転操作することにより、保持キャップ６０に対する調整部材７０の鉛直方向での相対位置を調整することができる。

図５は、アーム部材４０と揺動機構５０との連結部分の説明図である。アーム部材４０の内部には、揺動板４４が揺動軸４４ａを中心に所定の範囲を揺動可能に収容されている。揺動板４４上には、揺動軸４４ａに対して対称に連結体４６及び４７が設けられている。揺動機構５０は、揺動軸４４ａと同軸でアーム部材４０に揺動可能に連結されている。また揺動機構５０内には、連結棒５６及び５７が固定されている。連結棒５６及び５７の基端は、連結体４６及び４７にそれぞれ固定されている。操作ハンドル４２を回転操作することにより、揺動板４４が揺動軸４４ａを中心に回転して連結体４６及び４７が揺動軸４４ａ周りを公転する。これにより、連結棒５６及び５７も揺動軸４４ａを中心に揺動して、揺動機構５０及び保持キャップ６０は揺動軸４４ａを中心とした方向Ｄ１又はＤ２に所定の範囲を揺動する。方向Ｄ１及びＤ２は、水平面に含まれる方向である。

捻り装置１を用いた捻り工程では、最初に保持キャップ６０により捻り対象のセグメントコイル１１４を保持させ、その状態で操作ハンドル１２を操作してステータコア１１１を回転させる。これにより、捻り対象のセグメントコイル１１４を時計方向Ｃ１又は反時計方向Ｃ２に捻る。この作業を他のセグメントコイル１１４にも順に行うことにより、全てのセグメントコイル１１４を捻ることができる。

［捻り工程の詳細］
保持キャップ６０によるセグメントコイル１１４の保持について説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、保持キャップ６０によるセグメントコイル１１４の保持の説明図である。最初に操作ハンドル２２及び３２を操作することにより、捻り対象となるセグメントコイル１１４の鉛直上方向Ｖ２に位置するように保持キャップ６０の位置を調整する。次に図６Ａに示すように、操作ハンドル３２を操作して、保持キャップ６０の保持片６４及び６５の間に捻り対象のセグメントコイル１１４の露出部１１４ｂが挿入され、露出部１１４ｂの先端が調整部材７０の延在部７１の先端に当接するまで、アーム部材４０を鉛直下方向Ｖ１に移動させる。

次に調整ノブ５２を操作して保持キャップ６０に対して調整部材７０を鉛直上方向Ｖ２側に相対移動させながら、操作ハンドル３２を操作してアーム部材４０を更に鉛直下方向Ｖ１側に移動させる。これにより図６Ｂに示すように、保持片６４及び６５が更に鉛直下方向Ｖ１に移動して、保持片６４及び６５の間に捻り対象のセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａが挿入される。このようにして、保持キャップ６０は捻り対象のセグメントコイル１１４を保持することができる。また、保持キャップ６０に対する調整部材７０の位置を調整することにより、保持キャップ６０内へのセグメントコイル１１４の挿入の深さを所望の深さに調整することができる。また、露出部１１４ｂは被覆部１１４ａよりも幅が細く厚みも薄いため、保持片６４及び６５は露出部１１４ｂに接触せずに被覆部１１４ａを保持することができ、露出部１１４ｂが損傷を受けることを回避できる。その後、詳しくは後述するが、保持キャップ６０が捻り対象のセグメントコイル１１４を保持した状態で操作ハンドル１２を操作して、保持キャップ６０に対してステータコア１１１を周方向に相対回転させることにより、セグメントコイル１１４を周方向に捻ることができる。

図６Ａ及び図６Ｂに示したように、保持片６４は捻り対象のセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａとこれに時計方向Ｃ１側で隣接したセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａとの間に挿入される。同様に、保持片６５は捻り対象のセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａとこれに反時計方向Ｃ２側で隣接したセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａとの間に挿入される。ここで、上述したように被覆部１１４ａは露出部１１４ｂよりも幅や厚みがあるため、周方向に隣接する露出部１１４ｂ同士の間隔よりも、周方向に隣接する被覆部１１４ａ同士の間隔が狭い。従って本実施例では、保持片６４及び６５の各先端の周方向の幅は、先細り状である。具体的には、面取り加工により保持片６４及び６５の各先端がこのような形状に形成されている。

このため、上述のように保持キャップ６０により捻り対象のセグメントコイル１１４を保持する際に、保持片６４が捻り対象のセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａの角部や、これに隣接するセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａの角部に接触したとしても、被覆部１１４ａを損傷させることなくこれらの間に容易に挿入することができる。保持片６５についても同様である。このため、例えば捻り対象のセグメントコイル１１４を隣接するセグメントコイル１１４から引き離すためのクランプ治具やこのクランプ治具を移動させるための機構が不要となる。このため、本実施例の捻り装置１は構造が簡易化されている。

尚、本実施例の保持片６４及び６５の各先端は、図６Ａ及び図６Ｂに示したように略Ｕ字状であるが、これに限定されず略Ｖ字状であってもよい。

次に、捻り工程の詳細に説明する。図７Ａ～図７Ｃは、それぞれ捻り工程の初期、中期、及び後期の説明図である。図７Ａ～図７Ｃは、同心円状に配置された４８個のセグメントコイル１１４について、保持キャップ６０に対してステータコア１１１を時計方向Ｃ１に相対回転させることにより、反時計方向Ｃ２にセグメントコイル１１４－１～１１４－４８をこの順に捻る場合を例示する。捻り工程の初期では、図７Ａに示すように隣接するセグメントコイル１１４－１とセグメントコイル１１４－４８との隙間は狭いため、セグメントコイル１１４―１の捻り量は僅かとなる。しかしながら、セグメントコイル１１４－１、１１４－２、１１４－３の順に、隣接するセグメントコイル１１４との間隔が増大し、この順に捻り量が増大する。その後、図７Ｂに示すように、例えばセグメントコイル１１４－１２では隣接するセグメントコイル１１４－１１との間の隙間が増大しているため、セグメントコイル１１４－１２を所望の捻り量で捻ることができる。その後図７Ｃに示すように、セグメントコイル１１４－４８を所望の捻り量で捻ることにより、捻り工程の初期に捻り量が僅かであったセグメントコイル１１４－１を、所望の捻り量で再度捻ることができる。セグメントコイル１１４－２、１１４－３についても同様である。このようにして全てのセグメントコイル１１４を所望の捻り量で捻ることができる。

例えば、同心円状に配置されたセグメントコイル１１４の露出部１１４ｂの全てを同時に保持して一度に捻る環状治具を用いて、捻り工程を実行することが考えられる。この場合、セグメントコイル１１４は径が異なる複数の同心円状に配置されているため、これらに対応するように径が異なる複数の環状治具を用意する必要がある。これに対して本実施例の保持キャップ６０では、これらの全てのセグメントコイルに対応できるため、径が異なる複数の環状治具よりも製造コストが低く製造納期も短い。このため、本実施例の捻り装置１においても製造コストが低く製造納期も短期である。

また、上記のように捻り工程の終了後であって溶接工程の実行前のセグメントコイル１１４の露出部１１４ｂの面合わせについて説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、セグメントコイル１１４の露出部１１４ｂの面合わせの説明図である。図８Ａ及び図８Ｂは捻り工程の終了後であって溶接工程の実行前のセグメントコイル１１４を上方から見た図である。図８Ａに示すように、前進方向Ｂ１又は後退方向Ｂ２に並んだ露出部１１４ｂのうちの一つが傾いている。図５に示したように、保持キャップ６０は方向Ｄ１又はＤ２に揺動可能である。このため、例えば図８Ａの例では、傾いた露出部１１４ｂを保持キャップ６０で保持し、操作ハンドル４２を操作して保持キャップ６０を方向Ｄ２に揺動させる。これにより、傾いた露出部１１４ｂの面の向きを他の露出部１１４ｂの面の向きに合わせることができ、溶接工程において露出部１１４ｂ同士の溶接が容易となる。

上記実施例での捻り装置１は、保持キャップ６０に対してステータコア１１１を回転させる回転機構１０を備えているが、これに限定されない。例えば回転機構１０の代わりに、回転不能に固定されたステータコア１１１に対して、保持キャップ６０をステータコア１１１の中心軸αを中心として回転させる回転機構を備えていてもよい。また、上記実施例での捻り装置１は、ステータコア１１１に対して保持キャップ６０を鉛直方向に移動させる昇降機構３０を備えているが、これに限定されない。例えば昇降機構３０の代わりに、所定の高さ位置に固定された保持キャップ６０に対してステータコア１１１を鉛直方向に移動させる昇降機構を備えていてもよい。

上記実施例では、回転機構１０、進退機構２０、昇降機構３０、及び揺動機構５０は、手動により駆動するものであるが、これに限定されず、例えばアクチュエータによって駆動するものであってもよい。

上記実施例では、鉛直方向がステータコア１１１の中心軸αが延びた方向と一致するように、回転機構１０やステータ１００が配置されているが、これに限定されない。

上記実施例では、保持片６４及び６５の各先端が先細り状であるが、一方のみの先端が先細り状であってもよい。例えば、先端が先細り状ではない一方の保持片の幅が、互いに隣接するセグメントコイル１１４の被覆部１１４ａの隙間に余裕をもって挿入可能な程度に細い場合には、他方の保持片の先端のみが先細り状であってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ 捻り装置
１０ 回転機構
２０ 進退機構
３０ 昇降機構（移動機構）
４０ アーム部材（移動機構）
５０ 揺動機構（移動機構）
６０ 保持キャップ
６４、６５ 保持片
７０ 調整部材
１００ ステータ
１１１ ステータコア
１１４ セグメントコイル
１１４ａ 被覆部
１１４ｂ 露出部
Ｃ１ 時計方向（周方向）
Ｃ２ 反時計方向（周方向）

Claims (1)

1. 環状のステータコアの周方向に所定の隙間を介して並んでおり前記ステータコアから延びた複数のコイルの先端を、前記周方向に捻る捻り装置であって、
   前記周方向に所定の間隔を空けて対向した一対の保持片と、
   前記コイルの先端が前記一対の保持片の先端の間から前記一対の保持片の間に挿入されるように、前記一対の保持片と前記ステータコアとを相対移動させる移動機構と、
   前記コイルの先端が前記一対の保持片の間に挿入された状態で、前記一対の保持片と前記ステータコアとを前記周方向に相対回転させる回転機構と、を備え、
   前記一対の保持片の先端の少なくとも一方の前記周方向の幅は、先細りである、捻り装置。
   

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