JP5672194B2 - 固定子製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータの固定子などに用いる平角導体を巻回して形成したコイル籠に対して分割型の固定子コアに組み付ける技術に関し、具体的には籠状に配置されたコイルの外周側から分割型の固定子コアを挿入する方法を自動化する技術に関する。

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駆動用モータをエンジンルームの中に納める必要があるため、モータの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すと共に、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。

固定子のコイルの断面積を増やす手法としては、平角導体を用いて巻回しコイルを形成する手法が提案されている。矩形断面を有する平角導体を用いたコイルを形成することで、矩形形状のスロット内にコイルの一部を納めた際に円形断面を有する導体を用いた場合より空隙率を低くすることができ、結果的に占積率を高めることが可能となるためである。しかしながら、平角導体を用いてコイルを形成する場合、その加工方法が少々困難となる。また、平角導体コイルを組み立てる際にも平角導体が変形させ難いことが起因し、組み立てが困難になる場合が多い。

比較的組み立てが容易な集中巻きのコイルを用いた固定子の製造方法に関しては幾つか検討されている事例がある。平角導体を用いてエッジワイズ曲げ加工を行い、集中巻きのコイルを形成した後に、コイルとインシュレータと組み合わせ、カセットコイルとして固定子に組み付けていく手法は、以下に示すような事例がある。

特許文献１に、カセットコイル、分割ステータ及びステータに関する技術が開示されている。分割型の固定子コアに樹脂モールドを施し接合面に凹凸を設けたカセットコイルを挿入して、固定子コアとカセットコイルを組み合わせたユニットを円筒状に並べることで、組み立て性を向上している。

特許文献２に、ステータ及びその組み立て方法に関する技術が開示されている。導体をエッジワイズ曲げ加工して集中巻きコイルを形成した後、コイルを樹脂モールドすることでコイルユニットを形成し、その後に分割型の固定子コアに組み付ける手法を採っている。なお、固定子コアのティース部分とコイルユニットの内周部分の間には埋め込み樹脂部が設けられており、組み付けられた後に埋め込み樹脂部に樹脂を充填することで、固定子コアとコイルユニットとのガタ付きを抑制している。

特許文献３に、回転電機の固定子に関する技術が開示されている。平角線をエッジワイズ曲げ加工で作ったコイルを籠状に形成し、外周側から分割型の固定子コアを挿入し、鍔を有する外筒で分割固定子コアの外周を嵌合固定することで、固定子を構成している。外筒を薄く形成して鍔を設けることで、外筒の剛性を向上させつつ固定子の小型化に貢献している。

特開２００９−１５３２９０号公報 特開２００９−２５４１７２号公報 特開２０１０−２５９３１５号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に開示された固定子には以下に説明する課題があると考えられる。

特許文献１及び特許文献２には何れもコイルにカセット型のインシュレータが用いられている。カセット型のインシュレータを分割型の固定子コアと組み合わせてユニットを形成しこれを円筒状に並べる手法は、集中巻きコイルを用いる固定子にしか使用が出来ない。しかしながら、モータの回転数を上げてトルクを稼ぐことを考えると、コギングトルクの発生を抑えるべく、スロット数を増やしたり巻き方を集中巻きから分布巻きに変更したりすることが有効であるが、特許文献１及び特許文献２の手法では固定子コアの分割数を増やす事には限界があるし、分布巻きには対応できないと考えられる。

特許文献３のように、コイル籠を作る事で分布巻きコイルに対応することが可能であるが、この場合は分割型の固定子コアを外周側から挿入する必要があり、この際にはインシュレータも挿入する必要がある。しかし、そのような製造技術に関しては特許文献３には開示されていない。これは、これまで車の駆動に用いられるようなモータに平角導体を用いたコイルが使われてこなかった為であり、コイル籠に対して外周側から固定子コアを挿入するにあたり、自動化可能な生産手法の実現は切望されている。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、平角導体コイルを用いた固定子をより効率的に生産可能な固定子製造方法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固定子製造方法は以下のような特徴を有する。

（１）平角導体を巻回して形成したコイルを用いて円筒状のコイル籠を形成し、前記コイル籠に分割コアを挿入することで、固定子を製造する固定子製造方法において、前記コイル籠の周囲に配置される先端にインシュレータ保持部を有するコア搬送台が、前記コイル籠の外周面に向けて前進し、前記インシュレータ保持部が前記コイル籠の有するティース挿入孔に挿入されたインシュレータを押さえ、前記コア搬送台の上に載せられた前記分割コアが、前記コイル籠の周囲に配置された押圧機構に押されて前記ティース挿入孔に挿入し、前記固定子が形成されることを特徴とする。

（２）（１）に記載の固定子製造方法において、前記インシュレータは前記コイル籠の外周側に設置されるインシュレータ挿入機構により、前記ティース挿入孔に挿入し、前記インシュレータを加圧して保持する保持爪で前記インシュレータの一端を押さえ、前記コア搬送台の有する前記インシュレータ保持部で前記インシュレータの他端を押さえ、前記分割コアを、前記押圧機構によって前記ティース挿入孔に挿入し、前記固定子が形成されることを特徴とする。

（３）（１）又は（２）に記載の固定子製造方法において、前記インシュレータ保持部は前記ティース挿入孔に挿入される凸部を２カ所有し、インシュレータを押さえる押圧部を３カ所備え、前記インシュレータ保持部により複数のインシュレータを押さえ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固定子製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。

上記（１）に記載の態様は、平角導体を巻回して形成したコイルを用いて円筒状のコイル籠を形成し、コイル籠に分割コアを挿入することで、固定子を製造する固定子製造方法において、コイル籠の周囲に配置される先端にインシュレータ保持部を有するコア搬送台が、コイル籠の外周面に向けて前進し、インシュレータ保持部がコイル籠の有するティース挿入孔に挿入されたインシュレータを押さえ、コア搬送台の上に載せられた分割コアが、コイル籠の周囲に配置された押圧機構に押されてティース挿入孔に挿入し、固定子が形成されるものである。

インシュレータを挿入した状態のコイル籠に分割コアを挿入するにあたり、分割コアに引き摺られてインシュレータのズレを防ぐためにインシュレータを押さえておく必要がある。このため、分割コアを挿入するために用意されたコア搬送台の先端にインシュレータ保持部を設けておき、コア搬送台をコイル籠に近接させてインシュレータ保持部でインシュレータを押さえることで、その後に分割コアを押圧機構にてコイル籠に挿入する際に、インシュレータのズレを押さえることが出来る。そして、コア搬送台を延長してインシュレータ保持部とする機構であるため、インシュレータの保持と同時に分割コアのガイドを兼ねることが可能である。

このように、コイル籠にインシュレータを挿入した状態でコア搬送台及び押圧機構を用いて分割コアを組み付けが可能であり、コア搬送台及び押圧機構の構造は自動化に対応しているので、平角導体コイルを用いた固定子をより効率的に生産可能な固定子製造方法の提供が可能となる。

また上記（２）に記載の態様は、（１）に記載の固定子製造方法において、インシュレータはコイル籠の外周側に設置されるインシュレータ挿入機構により、ティース挿入孔に挿入し、インシュレータを加圧して保持する保持爪でインシュレータの一端を押さえ、コア搬送台の有するインシュレータ保持部でインシュレータの他端を押さえ、分割コアを、押圧機構によってティース挿入孔に挿入し、固定子が形成されるものである。

インシュレータを、保持爪で一端を、コア搬送台に備えるインシュレータ保持部で他端を押さえることで、インシュレータのズレを抑制することが可能である。インシュレータの保持点を増やすことで、よりインシュレータがずれにくくなる。モータ稼働時のコギングトルクの発生を抑える手法としては、スロット数を増やすという方法がある。しかし、スロット数を増やすということは、インシュレータが細長くなるので押さえる手段を増やす事が望ましく、コイル籠のコイルエンド側の一端と他端を押さえることで、よりズレ難くなることが期待できる。

また上記（３）に記載の態様は、（１）又は（２）に記載の固定子製造方法において、インシュレータ保持部は、ティース挿入孔に挿入される凸部を２カ所有し、インシュレータを押さえる押圧部を３カ所備え、インシュレータ保持部により複数のインシュレータを押さえるものである。

インシュレータ保持部に、ティース挿入孔に挿入される凸部を２カ所有し、インシュレータを押さえる押圧部を３カ所備えていることで、隣り合うインシュレータ保持部によって３つのインシュレータを押さえることができる。固定子コアには２つのティースを備えることで鉄損を少なくする設計とすることができるが、コア搬送台の備えるインシュレータ保持部をこれに対応させることで、固定子コアの挿入をスムーズに行う事ができる。

本実施形態の、固定子の斜視図である。 本実施形態の、コイル籠の斜視図である。 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。 本実施形態の、外筒を分割コアの外周に嵌める様子の斜視図である。 本実施形態の、端子台を設けた固定子の斜視図である。 本実施形態の、組立装置の側面断面図である。 本実施形態の、組立装置の部分拡大図である。 本実施形態の、コイル籠移載用ユニットの斜視図である。 本実施形態の、下部クランプユニットを含む平面図である。 本実施形態の、組立装置の斜視図である。 本実施形態の、固定子を形成する際の簡易フローである。 本実施形態の、インシュレータ挿入工程に関するフローである。 本実施形態の、分割コア挿入工程に関するフローである。 本実施形態の、上部クランプユニットによりインシュレータを把持する様子を示す側面断面図である。 本実施形態の、上部クランプユニットによりインシュレータを把持し直す様子を示す側面断面図である。 本実施形態の、分割コア挿入機構に分割コアを配置した様子を示す側面断面図である。 本実施形態の、分割コア挿入機構で分割コアを挿入する様子を示す側面断面図である。

まず、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

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を挿入する様子の斜視図を示す。図４に、外筒１３０を分割コア１１１の外周に嵌める様子の斜視図を示す。図５に、外部端子１４０を設けた固定子の斜視図を示す。固定子１００は分割コア１１１とコイル籠１２０と外筒１３０よりなり、車載用のモータなどに用いられる。分割コア１１１は、凸部を有した略扇形状であり、プレス加工によって打ち抜き成形された複数の電磁鋼板を重ねて形成されている。分割コア１１１には、図３に示すように固定子１００の内周側に突出するティース１１１ａを２つ、ティース１１１ａの間にスロット１１１ｂを１つ備えている。分割コア１１１は２４個用意されて円筒状に配置されて固定子コア１１０を形成し、固定子１００に用いられる。

コイル籠１２０は同芯巻きコイルを、４８個円筒状に重ねて形成したものであり、外周面に向けて開口する放射状に配置されたティース挿入孔１２１を４８カ所有している。同芯巻きコイルは矩形断面を有する平角導体をエッジワイズ曲げして形成されたものである。図２に示すように、スロット内導線部１２２は軸芯から放射線上に整列される平角導体Ｄのことを示し、隣り合うスロット内導線部１２２の間にはティース挿入孔１２１が設けられている。スロット内導線部１２２は固定子１００の状態で分割コア１１１のスロット１１１ｂの内部に配置され、スロット１１１ｂには１０本のスロット内導線部１２２が配置されるように構成されている。

また、コイル籠１２０には、図３に示すように、このティース挿入孔１２１にティース１１１ａを挿入することで、分割コア１１１を円筒状に配置する。ティース１１１ａをティース挿入孔１２１に挿入する際には後述するインシュレータ１２５をティース挿入孔１２１に挿入して保持している。インシュレータ１２５はスロット内導線部１２２と分割コア１１１との絶縁を確保する為に用意される樹脂又は紙製の絶縁体である。そして、図４に示すように外筒１３０を分割コア１１１の外周に嵌め込むことで、固定子１００を形成する。

外筒１３０は、円環状の金属部品であり、周囲にリブを設けた構造になっている。このリブにはボルトを通すための孔が設けられており、トランクアクスルケースに係合したりモータにカバーを設けたりするため等の目的に用いられる。外筒１３０の内径は分割コア１１１の外径と締まりバメする寸法に設定されており、外筒１３０を加熱して焼きバメすることで、分割コア１１１の外周に配置され分割コア１１１を保持する事が可能となる。

コイル籠１２０のコイルエンドのうちリード側は、ＴＩＧ溶接などを用いて接合される。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相はそれぞれコイルエンドで中性点と外部端子１４０とに溶接され、最終的には図５に示すような、リード側のコイルエンドに外部端子１４０が接続された固定子１００が形成される。コイルエンドの絶縁処理は、必要に応じて樹脂成形か或いはワニス塗布、或いは電着塗装などによって絶縁被覆がなされ、溶接部分の保護及び絶縁がなされる。

図６に、組立装置１０の側面断面図を示す。図７に、組立装置１０の部分拡大図を示す。図８に、コイル籠移載用ユニット５０の斜視図を示す。図９に、下部クランプユニットに関する平面図を示す。図１０に、組立装置１０の斜視図を示す。なお、図９のＡＡ断面が図６に示される側面断面に対応する。また、図６乃至図１０に示す組立装置１０は説明のため構造の分かり易いテスト治具を示しているが、自動化ラインでも同様の原理の装置を用いて組立が可能である。

組立装置１０は、図１０に示すように分割コア挿入機構２０と上部クランプユニット３０とを備え、コイル籠１２０に対し分割コア１１１を挿入する装置である。図７に示すように分割コア挿入機構２０には、円盤状に形成される分割コア搬送ベース２１と分割コア１１１を直接上に載せるコア搬送台に相当するスライダ２２、スライダ２２に対して所定の圧力を付勢する為の圧縮バネ２３とバネガイド２４とが備えられ、バネガイド２４は分割コア搬送ベース２１に固定されている。

また、スライダ２２はガイドレール２６ａ、ガイドブロック２６ｂを備えるＬＭガイド２６を用いてコイル籠１２０に対して径方向にスライドするよう備えられている。したがって、圧縮バネ２３の付勢力により、スライダ２２がコイル籠１２０の径方向に向かって移動され、スライダ２２を延長する形で備えられるインシュレータ保持部２２ａの先端がコイル籠１２０に備えられたインシュレータ１２５に適切な力で押圧することができる。また、プッシュブロック２５はスライダ２２に係合するように配置され、分割コア１１１をコイル籠１２０の径方向に移動させる機能を有している。このような分割コア挿入機構２０は分割コア搬送ベース２１に対して３セット配置される。ただし、自動化ラインでは２４セット、すなわち、コイル籠１２０に挿入される分割コア１１１の数と同数用意される。

そして、スライダ２２の有するインシュレータ保持部２２ａは図９に示すように、先端が２つ割れの形状となっており、それぞれがコイル籠１２０の有するティース挿入孔１２１に挿入される様に配置されている。インシュレータ保持部２２ａの先端には、突起２２ｂが２カ所と、両脇に肩部２２ｃが２カ所、そして中央に中央部２２ｄが設けられている。突起２２ｂがティース挿入孔１２１に挿入され、肩部２２ｃ及び中央部２２ｄでインシュレータ１２５を押さえる役割を果たす。

上部クランプユニット３０は、コイル籠１２０の上に配置されるユニットであり、図７に示すように保持爪に相当するクランプ爪３１と、クランプ爪３１を回転可能に支持するクランプポスト３６と、クランプ爪３１と系合してクランプ爪３１を持ち上げる機能を有するクランプロッド３５と、クランプロッド３５に備えられて下方向に付勢する上部圧縮バネ３３と、クランプロッド３５が貫通しクランプ爪３１と系合するクランプブラケット３２と、クランプブラケット３２が取り付けられる円盤状のガイドプレート３４とを備えている。上部クランプユニット３０は、６セット用意され、円形ベース４１の上に固定されている。円形ベース４１はセンターポスト４０に取り付けられている。なお、自動化ラインでは上部クランプユニット３０はスロット１１１ｂと同じ数である４８セット用意されている。

このような組立装置１０を用いてコイル籠１２０に分割コア１１１が挿入される。コイル籠１２０は、図９に示すようなコイル籠移載用ユニット５０に配置される。コイル籠移載用ユニット５０は、移載用プレート５１とコイル籠ガイド５２とを有しており、図７に示すように、コイル籠ガイド５２の外周にコイル籠１２０が嵌められた上で、外輪５３をコイル籠１２０の外周の上下に嵌めることで、コイル籠１２０を保持する。外輪５３は、外輪５３の径が拡縮することでコイル籠１２０の外周側からコイル籠１２０が変形しないように保持する機能を有している。

次に、コイル籠１２０に対して分割コア１１１を挿入する際の手順や組立装置１０の動きについて簡単に説明を行う。

図１１に、固定子を形成する際の簡易フローを示す。図１２に、インシュレータ挿入工程に関するフローを示す。図１３に、分割コア挿入工程に関するフローを示す。固定子１００を形成するにあたっては、図１１のフローで説明するようにコイル籠形成工程とインシュレータ挿入工程と、分割コア挿入工程と、外筒嵌合工程を経ていく必要がある。このうち、本発明の大きく関係するインシュレータ挿入工程と、分割コア挿入工程とについて、以下に簡単に説明を行う。なお、自動化工程では、それぞれの工程は別のステーションで行われる為に移載が必要となるが、ここではその説明については補足的に言及するに留める。

図１４に、上部クランプユニット３０によりインシュレータ１２５を把持する様子を側面断面図として示す。図１５に、上部クランプユニット３０によりインシュレータ１２５を把持し直す様子を側面断面図として示す。図１６に、分割コア挿入機構２０に分割コア１１１を配置した様子を側面断面図として示す。図１７に、分割コア挿入機構２０で分割コア１１１を挿入する様子を側面断面図として示す。なお、図１４乃至図１７では説明に不要な部分は省略し簡略化して示している。また、図１４乃至図１７では、図７で示す組立装置１０を具体的な動きが分かるように動き毎に示したものである。

Ｓ１では、コイル籠形成工程にてコイル籠１２０を形成する。具体的には、同芯状に巻回されたコイルを組み付ける工程であり、円筒形状のコイル籠１２０が図８に示すコイル籠移載用ユニット５０の上に組み付けられる。コイル組み付け方の詳細については別の出願で詳細に説明しているため省略する。そして、Ｓ２に移行する。

Ｓ２ではコイル籠１２０の外周を外輪５３で保持する。コイル籠１２０は単純にコイルを円環状に組み付けただけの状態であるので、コイルを円環状に組み付けてコイル籠１２０の形状にした後に、図７に示すような外輪５３をコイル籠１２０の外周に配置して、コイル籠１２０を形成するコイルがバラバラにならないように保持する。そして、Ｓ３に移行する。なお、自動化ラインではこの時点で、コイル籠形成ステーションよりインシュレータ挿入ステーションに移載する必要がある。移載するにはコイル籠移載用ユニット５０にコイル籠１２０が保持された状態で、次のステーションに移載される。

Ｓ３では、インシュレータ挿入工程にてコイル籠１２０のティース挿入孔１２１にインシュレータ１２５をコイル籠１２０の外周側から挿入する。そしてＳ４に移行する。

Ｓ４では、インシュレータ１２５を上部クランプユニット３０のクランプ爪３１によってクランプすることで、コイル籠１２０にインシュレータ１２５を保持する。図１４に示すように、インシュレータ１２５が挿入された後、ガイドプレート３４を降下させてクランプロッド３５と連動するクランプ爪３１を下げ、インシュレータ１２５をクランプする。クランプ爪３１はコイル籠１２０の有するスロット内導線部１２２を押さえることが出来る位置に配置されている。クランプロッド３５に備えられた上部圧縮バネ３３によってクランプ爪３１が付勢され、インシュレータ１２５が適切な力で保持されることになる。そしてＳ５移行する。なお、自動化ラインではこの時点で、インシュレータ挿入ステーションよりコア組付工程に移載する必要がある。移載するにはコイル籠移載用ユニット５０に上部クランプユニット３０を固定して、コイル籠移載用ユニット５０に保持されるコイル籠１２０に、インシュレータ１２５が上部クランプユニット３０によって保持された状態で、次のステーションに移載される。

Ｓ５では、インシュレータ保持具となる分割コア挿入機構２０でインシュレータ１２５を保持する。これによって、図１６に示すようにスライダ２２をコイル籠１２０側に前進させることで、インシュレータ１２５の下部を押さえる。そしてＳ６に移行する。

Ｓ６では、コイル籠１２０のティース挿入孔１２１に分割コア１１１を挿入する。分割コア１１１はスライダ２２の上に配置されて、コイル籠１２０に対して前進するように移動され、その後、プッシュブロック２５がコイル籠１２０に前進することで、分割コア１１１をティース挿入孔１２１に挿入する。そしてＳ７に移行する。なお、自動化ラインではこの時点で、コア組付工程より外筒嵌合工程に移載する必要がある。移載するにはコイル籠移載用ユニット５０にコイル籠１２０及び分割コア１１１が保持された状態で、次のステーションに移載される。

Ｓ６では、分割コア１１１の外周に外筒１３０を嵌合する。分割コア１１１の外周に、加熱した外筒１３０を配置して、冷却することで締まりバメとなり、分割コア１１１を外筒１３０で保持する。そして、次工程に移行する。

次に、図１０に示すインシュレータ挿入工程について説明する。インシュレータ挿入工程では、インシュレータ挿入ステーションにてコイル籠１２０に対してインシュレータ１２５を挿入する作業を行う。

Ｓ１０では、インシュレータ挿入工程のステーションにコイル籠移載用ユニット５０に備えられたコイル籠１２０を保持させる。コイル籠移載用ユニット５０には前工程であるコイル籠形成工程で形成されたコイル籠１２０が配置されており、外輪５３が嵌められてコイル籠１２０はその形状を保っている。そしてＳ１１に移行する。

Ｓ１１では、インシュレータ保持具となる上部クランプユニット３０をコイル籠１２０の上部に配置する。上部クランプユニット３０はコイル籠移載用ユニット５０の上部に取り付けられており、図１４に二点鎖線で示すように上部クランプユニット３０の有するクランプ爪３１は開いた状態にある。そしてＳ１２に移行する。

Ｓ１２では、インシュレータ１２５をコイル籠１２０のティース挿入孔１２１に挿入する。インシュレータ１２５の挿入工程に関しては詳細を省略するが、略コの字型のインシュレータ１２５がコイル籠１２０の有するスロット内導線部１２２を覆うように配置される。そしてＳ１３に移行する。

Ｓ１３では、インシュレータ１２５の挿入されたコイル籠１２０を図１５に実線で示すようにクランプ爪３１で保持する。クランプ爪３１はインシュレータ１２５の中央辺りを押さえ、クランプ爪３１はクランプロッド３５を介して上部圧縮バネ３３によって付勢されている。したがって、クランプ爪３１は上部圧縮バネ３３によりインシュレータ１２５を保持する力を発揮する。そして次工程に移動する。自動化工程では、コイル籠移載用ユニット５０に上部クランプユニット３０を備えてコイル籠１２０に挿入したインシュレータ１２５を押さえながら次工程にコイル籠１２０を移載する。

次に、図１１に示す分割コア挿入工程について説明する。分割コア挿入工程では、分割コア挿入ステーションにてコイル籠１２０に分割コア１１１を挿入する作業を行う。

Ｓ２０では、インシュレータ保持治具である上部クランプユニット３０で掴み換えを行う。上部クランプユニット３０のクランプ爪３１は、図１４に示すように分割コア挿入工程開始時点でインシュレータ１２５の中央辺りを押さえている。しかし、このままでは分割コア１１１の挿入の邪魔になるため、図１５に示すようにクランプ爪３１でインシュレータ１２５の上端を押さえる状態となるように、掴み換えを行う。なお、図１５では分かり易いようにクランプ爪３１を大きく開放しているが、インシュレータ１２５のズレを考慮してクランプ爪３１の開放量を小さくして掴み換えることが望ましい。そして、Ｓ２１に移行する。

なお、自動化工程ではＳ２０の前に、コイル籠１２０を保持するステップを必要とする。インシュレータ挿入工程のステーションよりコイル籠移載用ユニット５０及び上部クランプユニット３０によってコイル籠１２０にインシュレータ１２５が保持され搬送されてきたユニットをコア挿入ステーションにセットする。コイル籠移載用ユニット５０に上部クランプユニット３０を保持させておくことで、コイル籠１２０に対してインシュレータ１２５を抑えておくことができ、ステーション間の移動でインシュレータ１２５がずれることを防止することが可能である。

Ｓ２１では、分割コア１１１をスライダ２２の上に配置する。分割コア１１１を分割コア挿入機構２０のスライダ２２の上部に配置し、分割コア１１１の挿入準備を行う。分割コア１１１はコイル籠１２０の周囲にそれぞれスライダ２２上に１個ずつ計３個配置される。そして、Ｓ２２に移行する。なお、自動化工程では２４の分割コア挿入機構２０にそれぞれ１個ずつ計２４個配置されることになる。

Ｓ２２では、コア搬送台となるスライダ２２を前進させる。スライダ２２を前進させることで、コイル籠１２０の外周面にスライダ２２の有するインシュレータ保持部２２ａを近接させることになる。また、スライダ２２には分割コア１１１が載せられているため、分割コア１１１もスライダ２２の前進と共にコイル籠１２０に近接することになる。そしてＳ２３に移行する。

Ｓ２３では、インシュレータ保持部２２ａをコイル籠１２０のティース挿入孔１２１に挿入し、インシュレータ１２５を押さえる。図９に示すようにインシュレータ保持部２２ａには突起２２ｂが２カ所設けられており、それぞれティース挿入孔１２１に挿入される。そして、インシュレータ保持部２２ａの有する肩部２２ｃ及び中央部２２ｄによってインシュレータ１２５の下端を押さえることになる。上部クランプユニット３０のクランプ爪３１でインシュレータ１２５の上端部が押さえられているので、インシュレータ１２５は両端から押さえられていることになる。そして、Ｓ２４に移行する。

Ｓ２４では、押圧機構となるプッシュブロック２５を前進させ分割コア１１１を挿入する。プッシュブロック２５の先端で分割コア１１１の外周面を押すことで、図１７に示すように分割コア１１１をティース挿入孔１２１の内部に前進させる。そして、Ｓ２５に移行する。

Ｓ２５では、インシュレータ１２５の端部を押さえるクランプ爪３１を開放する。分割コア１１１がティース挿入孔１２１に挿入されたことで、分割コア１１１によってインシュレータ１２５が押さえられているため、クランプ爪３１を開放する。そして、Ｓ２６に移行する。

Ｓ２６では、コア搬送台であるスライダ２２を後退させる。スライダ２２の後退によってコイル籠１２０がフリーとなり、次の工程に移載が可能となる。なお、次の工程では外筒１３０を嵌めるために、上部クランプユニット３０や外輪５３も外す必要がある。自動化工程では、コイル籠移載用ユニット５０から上部クランプユニット３０を外し、次のステーションに移載することとなる。

なお、Ｓ２０でクランプ爪３１の位置を変え、Ｓ２２でコア搬送台であるスライダ２２を前進させているが、この手順は逆であっても良い。クランプ爪３１はスロット内導線部１２２を保持する形状であり、一方のスライダ２２は、クランプ爪３１と直接干渉しない。クランプ爪３１と干渉する可能性のあるのはスライダ２２の上に載せられる分割コア１１１であるが、分割コア１１１にはスロット１１１ｂが設けられており、この隙間にクランプ爪３１が入るように設計されていることで、干渉を回避することが出来る。したがって、Ｓ２１の手順であるスライダ２２に分割コア１１１を配置するステップを経て、Ｓ２２の手順であるスライダ２２を前進させてインシュレータ１２５の下部をインシュレータ保持部２２ａで押さえ、その後Ｓ２０の手順であるクランプ爪３１の掴み換えを行うと、インシュレータ１２５のズレはより発生しにくくなる。もっとも分割コア１１１の配置にあたってクランプ爪３１の存在があるため配置し難いという問題は解決する必要がある。

このような段階を経て、コイル籠１２０に分割コア１１１を挿入し、外筒１３０を嵌めた上で、溶接部ＪＶを形成し、図５に示すように外部端子１４０を溶接することで固定子１００が形成される。自動化工程に関しては途中で簡単に説明したが、同様の原理及び手順によって固定子１００を形成する。

本実施形態の固定子１００の製造方法は上記構成であるために、以下に説明するような作用及び効果を奏する。

まず、固定子１００の製造方法が自動化工程に対応できることで、より効率的に生産が可能となる。本実施形態の固定子１００の製造方法は、平角導体Ｄを巻回して形成したコイルを用いて円筒状のコイル籠１２０を形成し、コイル籠１２０に分割コア１１１を挿入することで、固定子１００を製造する固定子製造方法において、コイル籠１２０の周囲に配置される先端にインシュレータ保持部２２ａを有するスライダ２２が、コイル籠１２０の外周面に向けて前進し、インシュレータ保持部２２ａがコイル籠１２０の有するティース挿入孔１２１に挿入されたインシュレータ１２５を押さえ、スライダ２２の上に載せられた分割コア１１１が、コイル籠１２０の周囲に配置されたプッシュブロック２５に押されてティース挿入孔１２１に挿入し、固定子１００が形成される。

また、インシュレータ１２５はコイル籠１２０の外周側に設置される分割コア挿入機構２０により、ティース挿入孔１２１に挿入し、インシュレータ１２５を加圧して保持するクランプ爪３１でインシュレータ１２５の一端を押さえ、スライダ２２の有するインシュレータ保持部２２ａでインシュレータ１２５の他端を押さえ、分割コア１１１を、プッシュブロック２５によってティース挿入孔１２１に挿入し、固定子１００が形成される。

コイル籠１２０の有するティース挿入孔１２１の周方向の幅は、分割コア１１１のティース１１１ａの周方向の幅に対してインシュレータ１２５の厚みを考慮して殆ど余裕が出来ないように設計されている。これは、固定子１００の占積率を向上させる為に必要であり、分割コア１１１とコイル籠１２０との組み付け性を考慮して周方向のティース挿入孔１２１の幅を広く設定すると、占積率の低下を招く為、極力隙間ができないよう設定される必要がある。

このため、コイル籠１２０のスロット内導線部１２２を覆うようにインシュレータ１２５を配置した後、分割コア１１１のティース１１１ａを挿入するとズレが発生し易い。しかしながら、インシュレータ保持部２２ａとクランプ爪３１とでインシュレータ１２５の両端を押さえた状態で、ティース１１１ａを挿入し、クランプ爪３１には上部圧縮バネ３３によって、インシュレータ保持部２２ａには圧縮バネ２３によって付勢され、この状態で分割コア１１１をコイル籠１２０の径方向に前進させるので、分割コア１１１によってインシュレータ１２５が引き摺られてズレが発生してしまう、あるいはインシュレータ１２５を損傷してしまう、といった問題を防ぐことが可能となる。

そして、分割コア挿入機構２０は、コイル籠１２０の外周に２４セット、上部クランプユニット３０はコイル籠１２０の外周に４８セット配置可能な構成となっている。このため、分割コア挿入機構２０及び上部クランプユニット３０と同等の構成を自動化工程で用いることが可能である。分割コア挿入機構２０及び上部クランプユニット３０を用いることでインシュレータ１２５の破損やズレを防ぐことができ、固定子１００の歩留まりを向上させることが可能となる。

また、分割コア挿入機構２０を、スライダ２２の先端にインシュレータ保持部２２ａを設ける構成とすることで、スライダ２２の上部に配置した分割コア１１１を移動する際に、分割コア１１１の重心がインシュレータ保持部２２ａの先端から外れることが無く、分割コア１１１の挿入位置の精度を上げることが出来る。

これは、スライダ２２がＬＭガイド２６上にコイル籠１２０の径方向に移動可能に設けられ、スライダ２２の先端のインシュレータ保持部２２ａに突起２２ｂと肩部２２ｃ及び中央部２２ｄを有している為である。突起２２ｂは、分割コア１１１がコイル籠１２０のティース挿入孔１２１に挿入される際には、ティース挿入孔１２１の内部に挿入されている。そして分割コア１１１が固定子１００として所定の位置に配置される際に、分割コア１１１の先端が重力の影響を受けて下側に垂れないように、分割コア１１１の重心がスライダ２２上に残るように突起２２ｂの長さは決定されている。

また、スライダ２２にはスライダ２２が圧縮バネ２３で付勢されており、図１７に示すようにスライダ２２が前進することでインシュレータ保持部２２ａがコイル籠１２０の外周に当接し、一部がティース挿入孔１２１の内部に挿入される。そして、スライダ２２は圧縮バネ２３によって付勢される。インシュレータ保持部２２ａの先端に関しては、図９に示すように、インシュレータ保持部２２ａの先端に突起２２ｂと肩部２２ｃ及び中央部２２ｄを有しており、スロット内導線部１２２には肩部２２ｃ及び中央部２２ｄが当接する。

したがって、突起２２ｂはティース挿入孔１２１に挿入され、肩部２２ｃ及び中央部２２ｄは、圧縮バネ２３に付勢されてコイル籠１２０の最外周に配置されているスロット内導線部１２２を押圧する。この結果、インシュレータ保持部２２ａは、コイル籠１２０に対して突起２２ｂがティース挿入孔１２１に突っ込み、肩部２２ｃ及び中央部２２ｄがスロット内導線部１２２に突っ張っている状態となる。この状態で、分割コア１１１を移動させるので、分割コア１１１がプッシュブロック２５によって押される。このことで、分割コア１１１はコイル籠１２０に挿入された際にも、分割コア１１１の重心がスライダ２２上に残っているために、分割コア１１１の先端が垂れてしまうことが無く、結果的に、分割コア１１１のティース挿入孔１２１への挿入精度を向上させることが出来る。

このことは分割コア１１１のティース１１１ａの挿入位置のブレを少なくすることができ、分割コア１１１の挿入がスムーズに行える事を意味する。ティース１１１ａの先端は、固定子１００をモータに用いる場合にコギングトルクを低減する目的があるために、Ｒ面取りやＣ面取りを施すことは難しい。このため、分割コア１１１の挿入位置精度を高めることは固定子１００の組み立てにおいては必須であり、スライダ２２のインシュレータ保持部２２ａをコイル籠１２０に当接して付勢しながら分割コア１１１のティース１１１ａを挿入することで、挿入位置精度を高めることができる。この結果、固定子１００の製造における歩留まり向上に貢献することができる。

また、上部クランプユニット３０に、掴み換え可能な機構を設けることで、より適切な位置でインシュレータ１２５を保持する事が可能となる。

コイル籠１２０を形成するにあたり、コイル籠１２０の組み付け工程とインシュレータ１２５の挿入工程、分割コア１１１の挿入工程はそれぞれステーションを分けた方が、生産効率に優れる場合が想定される。実際に、図１０の組立装置１０の斜視図には、分割コア挿入機構２０が２つ描かれ、分割コア搬送ベース２１上に３つ配置されると説明している。しかしながら、分割コア１１１はコイル籠１２０の全周から同時に全数挿入されることが望ましい。また、分割コア挿入機構２０は図１０の分割コア挿入機構２０の向かいに配置されることとなるインシュレータ１２５を挿入する機構や図示しないコイルをコイル籠１２０として組み付ける機構と干渉する。

このため、出願人の想定する自動化ラインでは、コイル籠形成工程と、インシュレータ挿入工程と、コア組付工程と、外筒嵌合工程はそれぞれ別のステーションを設けて行っている。したがって、ステーションを移動するにあたり、組み付けられたコイル籠１２０はコイル籠移載用ユニット５０の上に固定され、コイル籠移載用ユニット５０に固定される上部クランプユニット３０によってインシュレータ１２５が押さえられることで、コイル籠１２０の移載時にコイル籠１２０とインシュレータ１２５とでズレが発生しないようにステーション間を移動することができる。

また、インシュレータ１２５の中腹辺りを上部クランプユニット３０の有するクランプ爪３１で押さえた状態でコイル籠移載用ユニット５０にコイル籠１２０を載せてステーション間を移動した後、インシュレータ１２５の上端部分をクランプ爪３１で掴み直すことができる。このため、コア組付工程で分割コア１１１とクランプ爪３１との干渉を避けてインシュレータ１２５を押さえ続ける事が可能となる。

また、上部クランプユニット３０は、ユニット化されてコイル籠移載用ユニット５０に固定することが可能な構成となっているので、工程ごとにステーション間を移載するにあたって、インシュレータ１２５のズレを抑制することが可能である。そして、このような分割コア挿入機構２０及び上部クランプユニット３０をもちいることで、コンパクトな固定子１００の製造ラインが実現できる。このためコストダウンに貢献することができる。

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、本実施形態で説明するコイル籠１２０は、同芯コイルを重ねて形成すると説明しているが、コイルをコイル籠１２０状に配置する形態の固定子１００であれば、例えば波巻きコイルなどにも本発明を応用可能である。したがって、そうしたコイル籠１２０を有する固定子１００に本発明を用いることを妨げない。また、本実施形態で示したコイル籠１２０の接続方法やコイルエンドの形状を変更することを妨げない。また、組立装置１０の装置構成は、設計事項の範囲内で変更することを妨げない。

１０ 組立装置
２０ 分割コア挿入機構
２１ 分割コア搬送ベース
２２ スライダ
２２ａ インシュレータ保持部
３０ 上部クランプユニット
３１ クランプ爪
３２ クランプブラケット
５０ コイル籠移載用ユニット
５３ 外輪
１００ 固定子
１１０ 固定子コア
１１１ 分割コア
１１１ａ ティース
１１１ｂ スロット
１２０ コイル籠
１２１ ティース挿入孔
１２２ スロット内導線部
１２５ インシュレータ
１３０ 外筒
１４０ 外部端子

Claims (3)

1. 平角導体を巻回して形成したコイルを用いて円筒状のコイル籠を形成し、前記コイル籠に分割コアを挿入することで、固定子を製造する固定子製造方法において、
   前記コイル籠の周囲に配置される先端にインシュレータ保持部を有するコア搬送台が、
   前記コイル籠の外周面に向けて前進し、
   前記インシュレータ保持部が前記コイル籠の有するティース挿入孔に挿入されたインシュレータを押さえ、
   前記コア搬送台の上に載せられた前記分割コアが、前記コイル籠の周囲に配置された押圧機構に押されて前記ティース挿入孔に挿入し、
   前記固定子が形成されることを特徴とする固定子製造方法。
2. 請求項１に記載の固定子製造方法において、
   前記インシュレータは前記コイル籠の外周側に設置されるインシュレータ挿入機構により、前記ティース挿入孔に挿入し、
   前記インシュレータを加圧して保持する保持爪で前記インシュレータの一端を押さえ、
   前記コア搬送台の有する前記インシュレータ保持部で前記インシュレータの他端を押さえ、
   前記分割コアを、前記押圧機構によって前記ティース挿入孔に挿入し、
   前記固定子が形成されることを特徴とする固定子製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の固定子製造方法において、
   前記インシュレータ保持部は前記ティース挿入孔に挿入される凸部を２カ所有し、インシュレータを押さえる押圧部を３カ所備え、
   前記インシュレータ保持部により複数のインシュレータを押さえることを特徴とする固定子製造方法。
   

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