JP7687293B2

JP7687293B2 - ステータ製造方法

Info

Publication number: JP7687293B2
Application number: JP2022111150A
Authority: JP
Inventors: 雅志松本; 謙白井; 葉月川村; 航平渡邉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2025-06-03
Anticipated expiration: 2042-07-11
Also published as: CN117394623A; US20240014717A1; JP2024009543A

Description

本発明は、ステータ製造方法に関する。

特許文献１には、中空の連結部材を用いて、リード側セグメントコイルと反リード側セグメントコイルとを電気的に接続するステータ製造方法が記載されている。特許文献１に記載の製造方法では、ステータコアのスロットに１対ずつリード側セグメントコイルと反リード側セグメントコイルとを挿入し、両セグメントコイルを連結部材で接続する。次いで、両セグメントコイルの、スロット内に位置する導体露出部にプローブを接触させ、抵抗計測を行って、両セグメントコイルの電気的接続を検査している。

特開２０２０－１０２９８０号公報

しかしながら、特許文献１では、セグメントコイルの導体露出部がスロット内に位置するため、ステータコアの外周側から内周側へ向かって、スロットに１対ずつセグメントコイルを挿入する度に、抵抗計測による検査を行う必要がある。換言すれば、スロットに１対ずつセグメントコイルを挿入し、抵抗計測による検査を行うという工程を繰り返し行う必要がある。そのため、ステータコアへセグメントコイルを組み立てる工程の工数が多いという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ステータコアへのセグメントコイルの組み立て工程がより簡便化されたステータ製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係るステータ製造方法は、環状のヨークから径方向に突出する複数のティースの間に形成される複数のスロットに、前記ヨークの軸方向に沿って、絶縁被膜で被覆されたリード側セグメントコイルと絶縁被膜で被覆された反リード側セグメントコイルとを挿入し、連結部材を用いて前記リード側セグメントコイルの端部と、前記反リード側セグメントコイルの端部とを電気的に連結する挿入工程、を備え、前記挿入工程において、前記スロットに、複数の前記リード側セグメントコイルと複数の前記反リード側セグメントコイルとを一括して挿入し、前記スロットに挿入された前記リード側セグメントコイルのコイルエンドと、前記反リード側セグメントコイルのコイルエンドとに、前記絶縁被膜を貫通する穴を形成し、導体露出部を形成する露出工程をさらに備える。

本発明の第１の態様に係るステータ製造方法によれば、露出工程において、セグメントコイルのコイルエンドに導体露出部を形成して、当該導体露出部にプローブを接触させて、抵抗計測を行って検査を行うことができる。そのため、スロットに複数のセグメントコイルを一括して挿入することが可能となる。また、スロットに複数のセグメントコイルを挿入した後、複数のセグメントコイルについて、まとめて、抵抗計測による検査を行うことができる。よって、ステータコアへのセグメントコイルの組み立て工程がより簡便化されたステータ製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るステータの一例を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係るステータコアの一例を示す断面図である。本発明の実施の形態１におけるステータ製造方法を説明する断面図である。本発明の実施の形態１におけるステータ製造方法を説明する断面図である。本発明の実施の形態１においてコイルエンドに形成される導体露出用の穴について説明する図である。比較例におけるステータ製造方法を説明する断面図である。比較例におけるステータのリード側セグメントコイルと反リード側セグメントコイルとの接続部分を示す部分拡大断面図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態１に限定されるものではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

図１は、本実施の形態１に係るステータ１の一例を示す斜視図である。また、図２は、ステータコア１０の一例を示す断面図である。図２は、ステータ１の軸方向（Ｚ軸方向）に垂直な面でステータコア１０を切断した断面を示す。また、図３及び図４は、本実施の形態１に係るステータ製造方法を説明する断面図である。なお、図３及び図４は、ステータ１の軸方向（Ｚ軸方向）に平行な面でステータ１を切断した断面を示す。

ステータ１は回転電機に用いられる固定子である。ステータ１が用いられる回転電機は、図１に示すステータ１と、ステータ１の内周側に所定の間隔を隔てて配置されるロータ（不図示）とで構成される。なお、ステータ１が用いられる回転電機は、ステータ１の外周側に所定の間隔を隔てて配置されるロータ（不図示）とで構成されてもよい。図１及び図２に示すように、ステータ１は、ステータコア１０、複数のセグメントコイル２０等を備える。

ステータコア１０は、環状の磁性体薄板がステータ１の軸方向（図１におけるＺ軸方向）に積層されたものであり、全体として略円筒形状を有している。図２において、径方向と周方向が示されている。軸方向は、ステータコア１０の中心穴の中心軸に沿った方向である。径方向は、軸方向に垂直な面内で中心軸を通る放射状の方向であり、周方向は、中心軸を中心として円周方向に沿った方向である。

ステータコア１０は、ヨーク１１、ティース１２、スロット１３を備える。円環状のヨーク１１の内周面の複数の位置からは、所定の間隔を空けて、径方向に突出する複数のティース１２が形成される。隣り合うティース１２，１２の間の空間にスロット１３が形成される。

スロット１３は、ステータコア１０の径方向を長手方向として延びる開口形状を有している。また、スロット１３は、ステータコア１０の内周面に向けて開口している。ここでは、スロット１３の周方向の幅が、径方向にわたって一定に形成されている例が示されている。なお、スロット１３の幅が、径方向外側へいくに従って広がるように形成されてもよいし、逆に、径方向外側へいくに従って狭まるように形成されてもよい。

ステータコア１０の各スロット１３には、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルが巻装される。ステータコア１０に形成されるスロット１３の数は、ロータの磁極数に対応して形成される。スロット１３の長手方向には、複数のセグメントコイル２０が並べて配置される。

セグメントコイル２０は、略Ｕ字状の複数の導体セグメントを用いて形成される。導体セグメントは、例えば、断面矩形の平角導体を略Ｕ字状に形成したものである。また、セグメントコイル２０は、絶縁被膜によって被覆されている。具体的には、セグメントコイル２０は、図３及び図４に示すように、セグメントコイル２０は、互いに平行な２本の脚部２１、２２と、これらを連結する渡り線部２３とを有する。また、２本の脚部２１、２２のいずれか一方は他方よりも長くなっている。図３、図４に示す例では、脚部２１が脚部２２よりも長くなっている。また、２本の脚部２１、２２の端部には、後述する連結部材２５に嵌入可能な挿入部２４が設けられている。また、脚部２２の挿入部２４は、中空の銅管等の金属性の管である連結部材２５に予め挿入されている。そして、セグメントコイル２０は、当該２本の脚部２１、２２から、ステータコア１０の軸方向に沿って、スロット１３に挿入される。そして、２本の脚部２１、２２を連結する渡り線部２３は、ステータコア１０の軸方向の端面の外側に突出する。

また、ステータコア１０のリード側（図３、図４の上側）からスロット１３に挿入されるセグメントコイル２０をリード側セグメントコイル２０Ａと称し、ステータコア１０の反リード側（図３、図４の下側）からスロット１３に挿入されるセグメントコイル２０を反リード側セグメントコイル２０Ｂと称する。なお、リード側セグメントコイル２０Ａと、反リード側セグメントコイル２０Ｂとを特に区別する必要がない場合、単に、セグメントコイル２０と称する。そして、リード側セグメントコイル２０Ａの脚部２１の挿入部２４が、当該リード側セグメントコイル２０Ａと対向する反リード側セグメントコイル２０Ｂの脚部２２の挿入部２４が予め挿入されている連結部材２５に挿入される。これにより、リード側セグメントコイル２０Ａと反リード側セグメントコイル２０Ｂとが、電気的に連結される。なお、連結部材２５に挿入される挿入部２４及び当該連結部材２５は、絶縁被膜によって覆われていない。

なお、図３、図４は簡略化されているが、実際には、セグメントコイル２０は、複数個がステータコア１０の径方向に並んだ状態で、周方向に離れた２つのスロット１３に挿入される。セグメントコイル２０のステータコア１０の軸方向の一端面より突出した部分は、ステータコア１０の軸方向に対して傾斜するように曲げ加工される。

次に、図３、図４を参照しながら、本発明の実施の形態１におけるステータ製造方法について説明する。以下では、ステータ製造方法の工程のうち、ステータコア１０にセグメントコイル２０を組み付ける組み付け工程について説明する。具体的には、組み付け工程は、挿入工程と、露出工程とを備える。

挿入工程では、ステータコア１０の複数のスロット１３に、リード側セグメントコイル２０Ａと反リード側セグメントコイル２０Ｂとを挿入し、連結部材２５によって、リード側セグメントコイル２０Ａの端部と、反リード側セグメントコイル２０Ｂの端部とを電気的に連結する。具体的には、本実施の形態１に係るステータ製造方法では、当該挿入工程において、スロット１３に、複数のリード側セグメントコイル２０Ａと複数の反リード側セグメントコイル２０Ｂとを一括して挿入する。なお、スロット１３への複数のセグメントコイル２０の挿入は、例えば、セグメントコイル２０のコイルエンド（渡り線部２３）に対向する面が平坦形状である治具（不図示）で押圧することにより行う。

露出工程では、スロット１３に挿入されたリード側セグメントコイル２０Ａのコイルエンドと、反リード側セグメントコイル２０Ｂのコイルエンドとに、絶縁被膜を貫通する穴２６（後述）を形成し、導体露出部を形成する。なお、露出工程において、抵抗計測用のプローブを絶縁被膜に刺すことにより、当該絶縁被膜に穴２６を形成してもよい。

そして、図４に示すように、絶縁被膜に穴２６を形成することによって形成された導体露出部にプローブを接触させることにより、抵抗計測を行い、リード側セグメントコイル２０Ａと反リード側セグメントコイル２０Ｂとの電気的な接続が正常に行われたかを検査する。

図５に、コイルエンドに形成される導体露出用の穴２６について説明する図を示す。図５の上側は、ステータコア１０の軸方向に平行な面でステータ１を切断したセグメントコイル２０の断面を拡大して示す。図５の下側は、隣り合う複数のセグメントコイル２０に形成された穴２６を示す上面図である。
図５に示すように、上記露出工程において、複数のセグメントコイル２０のコイルエンド（渡り線部２３）に形成される、複数の穴２６において、隣り合う穴２６同士の距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、複数のセグメントコイル同士の絶縁が可能な距離となるように、穴２６が形成される。なお、隣り合う穴２６同士の距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、穴２６の上端の縁部同士の距離である。また、穴２６の径は、複数のセグメントコイル同士の絶縁が可能な程度に小さく、且つ、抵抗計測用のプローブが導体露出部に確実に接触可能な程度に大きい。また、穴２６の形状は、図５に示す形状に限定されるものではなく、例えば、深さ方向に沿って、その径がほぼ同じである穴であってもよい。

比較例
次に、図６を参照しながら、比較例のステータ製造について説明する。比較例に係るステータ３０の構成のうち、実施の形態１に係るステータ１と同様の構成については、同一の符号を付している。比較例では、セグメントコイル３１の脚部２１、２２の端部の絶縁被膜が剥離され、導体露出部３２が形成されている。そして、図６に示すように、ステータコア１０のスロットに１対ずつリード側セグメントコイル３１Ａと反リード側セグメントコイル３１Ｂとを挿入し、両セグメントコイル３１Ａ、３１Ｂを連結部材２５で接続する。次いで、両セグメントコイル３１Ａ、３１Ｂの、スロット１３内に位置する導体露出部３２にプローブを接触させ、抵抗計測を行って、両セグメントコイル３１Ａ、３１Ｂの電気的接続を検査する。

そのため、比較例では、導体露出部３２がスロット１３内に位置するため、ステータコア１０の外周側から内周側へ向かって、スロット１３に１対ずつセグメントコイル３１Ａ、３１Ｂを挿入する度に、抵抗計測による検査を行う必要がある。換言すれば、スロット１３に１対ずつセグメントコイル３１Ａ、３１Ｂを挿入し、抵抗計測による検査を行うという工程を繰り返し行う必要がある。そのため、ステータコア１０へセグメントコイル３１を組み立てる工程の工数が多いという問題がある。

また、比較例では、図７に示すように、スロット１３内において隣り合うセグメントコイル３１の間の絶縁を確保するため、脚部２１の導体露出部３２及び連結部材２５に対向する部分に切り欠き部３３が形成されている。当該切り欠き部３３は、脚部２１の当該部分に潰し加工を施すことにより形成することができる。しかし、潰し加工により発生する肉（金属）の処理は一般的に難しいため、潰す範囲が広ければ広い程、セグメントコイル３１の加工に困難が生じる。

これに対し、本実施の形態１に係るステータ製造方法によれば、露出工程において、セグメントコイル２０のコイルエンド（渡り線部２３）に導体露出部を形成して、当該導体露出部にプローブを接触させて、抵抗計測を行って検査を行うことができる。そのため、スロット１３に複数のセグメントコイル２０を一括して挿入することが可能となる。また、スロット１３に複数のセグメントコイル２０を挿入した後、複数のセグメントコイル２０について、まとめて、抵抗計測による検査を行うことができる。よって、ステータコア１０へのセグメントコイル２０の組み立て工程がより簡便化されたステータ製造方法を提供することができる。

また、脚部２１、２２の端部に、導体露出部３２を形成する必要がないため、脚部２１に切り欠き部３３を形成する範囲を狭くすることができる。具体的には、本実施の形態１では、脚部２１の連結部材２５に対向する部分にのみ切り欠き部３３を設ければよい。そのため、脚部２１に対して潰し加工を行う範囲を少なくすることができ、セグメントコイル３１の加工をより容易に行うことが可能となる。

また、露出工程において、抵抗計測用のプローブを絶縁被膜に刺すことにより、絶縁被膜に穴２６を形成することにより、導体露出部の形成と導体露出部へのプローブの接触とを同時に行うことができ、さらに、ステータ製造方法を簡便化することが可能となる。

また、複数のセグメントコイル２０のコイルエンド（渡り線部２３）に形成される、複数の穴２６において、隣り合う穴２６同士の距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、複数のセグメントコイル同士の絶縁が可能な距離となっている。これにより、絶縁被膜に穴２６を形成したことによる弊害を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ステータ
１０ステータコア
１１ヨーク
１２ティース
１３スロット
２０セグメントコイル
２０Ａリード側セグメントコイル
２０Ｂ反リード側セグメントコイル
２１、２２脚部
２３渡り線部
２４挿入部
２５連結部材
２６穴

Claims

環状のヨークから径方向に突出する複数のティースの間に形成される複数のスロットに、前記ヨークの軸方向に沿って、絶縁被膜で被覆されたリード側セグメントコイルと絶縁被膜で被覆された反リード側セグメントコイルとを挿入し、連結部材を用いて前記リード側セグメントコイルの端部と、前記反リード側セグメントコイルの端部とを電気的に連結する挿入工程、
を備え、
前記挿入工程において、前記スロットに、複数の前記リード側セグメントコイルと複数の前記反リード側セグメントコイルとを一括して挿入し、
前記スロットに挿入された前記リード側セグメントコイルのコイルエンドと、前記反リード側セグメントコイルのコイルエンドとに、前記絶縁被膜を貫通する穴を形成し、導体露出部を形成する露出工程をさらに備え、
前記露出工程において、抵抗計測用のプローブを前記絶縁被膜に刺すことにより、前記絶縁被膜に前記穴を形成し、
前記露出工程において、隣り合う前記コイルエンドの一方の前記コイルエンドに形成される前記穴の位置と、他方の前記コイルエンドに形成される前記穴の位置とは、前記コイルエンドが延在する方向に沿って異なっており、
前記露出工程において、複数の前記リード側セグメントコイルの前記コイルエンド及び複数の前記反リード側セグメントコイルの前記コイルエンドに形成される、複数の前記穴において、隣り合う前記穴同士の距離は、複数の前記リード側セグメントコイル同士の絶縁及び複数の前記反リード側セグメントコイル同士の絶縁が可能な距離である、
ステータ製造方法。