本发明涉及在焊接被插入定子铁芯中的线圈段的端部前夹持该端部的夹具、定子制造装置、以及定子的制造方法。
背景技术
一直以来，作为搭载于汽车的小型化及高输出化的马达，公知在定子铁芯中插入有线圈段的马达。马达的定子是通过将插入定子铁芯中的线圈段的端部夹持并每两个地进行焊接来制造的。线圈段的端部的夹具可使用各种夹具(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-107876号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
若重复使用上述专利文献1所记载的夹具，则在利用夹具夹持线圈段的端部时的夹具开闭时，夹具会相对于线圈段的端部滑动。因此，夹具中的夹持线圈段的端部的部分磨损。此外，在夹持线圈段的端部的状态下焊接线圈段的端部，由此焊接热量经由线圈段的端部传递到夹具，夹具受到损害。
因此，使用了规定次数的夹具必须更换。由于夹具具有复杂的形状，因此单价高。此外，更换夹具时，由于必须停止制造定子的生产线，优选不频繁地进行更换。
本发明的目的在于提供能够长期使用的夹具、定子制造装置、以及使用该夹具或定子制造装置的定子的制造方法。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明提供一种夹具(例如后述的夹具40)，其具有：一对夹具主体(例如后述的夹具主体41)，其沿着定子铁芯(例如后述的定子铁芯21)的径向延伸，从所述定子铁芯的周向上的两侧夹持被插入所述定子铁芯中而待焊接的电导体(例如后述的线圈段30)的端部(例如后述的端部31)；以及夹持部(例如后述的夹持部463)，当电导体的端部被所述一对夹具主体夹持时，该夹持部与电导体的端部抵接，所述夹持部具有多个抵接面部(例如后述的抵接面部464)，所述多个抵接面部通过夹具的旋转而能够分别与电导体的端部抵接。
根据本发明，当支承于夹具主体的夹持部的一个抵接面部磨损时，使用夹具的夹持部的另一抵接面部，使其与电导体的端部抵接，从而能够夹持电导体的端部。因此，即使在夹具的夹持部的一个抵接面部磨损的情况下，也能够不更换夹具而继续使用，能够长期地使用夹具。
此外，本发明提供一种定子制造装置(例如后述的焊接装置10)，该定子制造装置将插入定子铁芯(例如后述的定子铁芯21)中的电导体(例如后述的线圈段30)的端部(例如后述的端部31)焊接来制造定子，所述定子制造装置具有：一对夹具(例如后述的夹具40)，其沿着所述定子铁芯的径向延伸，从所述定子铁芯的周向上的两侧夹持待焊接的电导体的端部；移动单元，其使所述定子铁芯与所述夹具相对地在所述定子铁芯的轴向上移动；以及夹具开闭单元，其使所述一对夹具移动来开闭所述一对夹具，所述夹具具有夹具主体(例如后述的夹具主体41)和夹持部(例如后述的夹持部463)，当电导体的端部被所述一对夹具主体夹持时，所述夹持部与电导体的端部抵接，所述夹持部具有多个抵接面部(例如后述的抵接面部464)，所述多个抵接面部通过夹具旋转而能够分别与电导体的端部抵接。
根据本发明，起到与上述的夹具的发明同样的作用、效果。
此外，本发明提供一种定子的制造方法，其使用上述夹具、或者上述定子制造装置来制造定子。
根据本发明，起到与上述的夹具的发明同样的作用、效果。
发明效果
根据本发明，能够提供能够长期使用的夹具、定子制造装置、以及使用该夹具或定子制造装置的定子的制造方法。
附图说明
图1是示出使用作为本发明的一个实施方式的定子制造装置的焊接装置10来制造定子20的情形的示意图。
图2是示出本发明的一个实施方式的夹具40的俯视图。
图3是示出本发明的一个实施方式的夹具40的立体图。
图4是示出使用本发明的一个实施方式的定子制造装置10来制造定子20的情形的图。(a)是示出利用夹具40夹持线圈段30的端部31前的状态的俯视图。(b)是示出利用夹具40夹持线圈段的端部31的状态的俯视图。(c)是沿着(a)的c-c线的剖视图。(d)是沿着(b)的d-d线的剖视图。(e)是示出焊接了线圈段的端部31的情形的剖视图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的一个实施方式详细地进行说明。首先，对夹具40、以及具有由作为定子制造装置的焊接装置10焊接的线圈段30的定子20进行说明。图1是示出使用作为本发明的一个实施方式的定子制造装置的焊接装置10来制造定子20的情形的示意图。
焊接装置10具备定子用辅具11、焊枪12、以及夹具40。
定子用辅具11以能够以定子20的轴心为中心旋转的方式支承定子20。定子用辅具11旋转，由此定子20被旋转，能够改变插入定子20中的线圈段30的端部31相对于焊枪12的位置。
焊枪12被支承为能够在上下方向及定子20的径向上移动。焊枪12具备tig焊接的电极121和保护气体的喷出口123。在本实施方式中，作为焊接方法，使用tig焊接。如后所述，在一个线圈段30的端部31的一列中，8个端部31通过tig焊接两个两个地焊接起来。之后，利用定子用辅具11使定子20旋转，在与这一个线圈段30的端部31的一列相邻的另一线圈段30的端部31的一列中，8个端部31通过tig焊接两个两个地焊接起来。重复该操作，由此多个线圈段30的端部31被构成为两个两个地被电连接起来。
定子20具备定子铁芯21、多个槽22、以及作为电导体的多个线圈段30。定子铁芯21具有圆筒状，多个槽22形成于定子铁芯21。多个槽22由沿定子铁芯21的轴向贯通定子铁芯21的贯通孔构成，以定子铁芯21的轴心为中心呈放射状且遍及整个周向地形成有多个。
线圈段30具有：通电的导体32；以及绝缘覆膜33，其通过覆盖导体32而使周围绝缘。导体32由扁平线材构成，该扁平线材由铜构成。绝缘覆膜33由软质且具有绝缘性的材料构成，例如，在本实施方式中，由覆盖导体32的表面的漆皮和覆盖漆皮的外侧的peek材料覆膜构成。在线圈段31的端部31，绝缘覆膜33被剥离，从而扁平线材露出。
多个线圈段30分别插入到形成于定子20的多个槽22中。线圈段30成为插入定子铁芯21中的状态，由此多个线圈段30的端部31八个八个地在定子铁芯21的半径方向上排成一列。八个八个地排列的线圈段30的端部31的列以定子铁芯21的轴心为中心呈放射状地排列有多列。
接下来，对夹具40进行说明。构成夹具40的一对夹具主体41具有左右对称形状，因此仅对一个进行说明，对于另一个省略说明。
图2是示出本发明的一个实施方式的夹具40的俯视图。图3是示出本发明的一个实施方式的夹具40的立体图。
夹具40具有夹具主体41，夹具主体41具有中心侧支承部44、外径侧支承部45、中间夹持部46。中心侧支承部44、中间夹持部46、外径侧支承部45具有依次排列的位置关系，由铜构成并一体成型而连接，以在定子铁芯21的径向上延伸的位置关系来使用。夹具40由作为移动单元的移动装置部(未图示)支承，移动装置部能够相对于定子铁芯21使夹具40相对地向定子铁芯21的轴向(图1中箭头a所示的方向及其反方向)移动。
中心侧支承部44具有大致长方体形状，沿着中心侧支承部44的长度方向形成有2个贯通孔441。在两个贯通孔441中分别贯通有螺栓(未图示)，从而中心侧支承部44被固定在支承夹具40的焊接装置10的移动装置部(未图示)。焊接装置10的移动装置部具备作为夹具开闭单元的夹具开闭装置部(未图示)。移动装置部(未图示)构成为，使一对夹具40在定子铁芯21的周向(图4的(a)的大致上下方向)上彼此分离、接近来开闭一对夹具40，从而夹具40能够夹持被插入定子20中的线圈段30的端部31。
外径侧支承部45具有大致长方体形状，在靠近相对于与中间夹持部46连接的一侧的相反侧的端部的部分形成有贯通孔451。在贯通孔451中贯通有螺栓(未图示)，从而外径侧支承部45被固定在支承夹具40的焊接装置10的移动装置部(未图示)。
如图4的(a)、图4的(b)所示，中间夹持部46从定子铁芯21的周向两侧(图4的(a)的大致上下两侧)夹持待焊接的线圈段30的端部31。如图2等所示，中间夹持部46具有支承轴461和夹持部463。
如图3等所示，支承轴461具有四棱柱形状。支承轴461的一端部及另一端部以能够拆装的方式被插入到分别形成在中心侧支承部44、外径侧支承部45上的具有四棱柱形状的孔中。由此，支承轴461不能相对于中心侧支承部44、外径侧支承部45旋转。
夹持部463具有以下这样的形状：截头棱锥的底面彼此两个两个地连接而成的形状的5个部分466的、该截头棱锥的上表面彼此连接，从而这5个部分466一体成型而成为1个。换言之，夹持部463具有一体地连接5个算盘珠而成的形状。在夹持部463的轴心位置上形成有贯通孔(未图示)，该贯通孔具有支承轴461能够插入的四棱柱形状。
彼此连接两个截头棱锥的底面而成的形状的部分466具有相对于支承轴461的轴向倾斜的多个侧面、即抵接面部464。抵接面部464在支承轴461的轴向、即从该截头棱锥的上表面朝向底面的方向上观察时，被配置成以支承轴461为中心呈放射状地扩大。抵接面部464分别由平面构成，当利用夹具40夹持线圈段30的端部31时，抵接面部464与线圈段30的端部31抵接。在一对夹具40中彼此对置的夹持部463的一个抵接面部464-1构成为，通过将夹持部463从支承轴461抽出，并以夹持部463的轴心为中心使夹持部463旋转，而成为彼此不对置的位置关系，另一抵接面部464-2成为彼此对置的位置关系。夹持部463中向与支承轴461的轴向垂直的方向突出的部分构成引导突部43。
如图2等所示，5个引导突部43向与支承轴461的轴向垂直的方向突出。由于存在引导突部43，在中间夹持部46形成有端部收纳凹部42作为在支承轴461的轴向上相邻的引导突部43间的空间。
端部收纳凹部42形成在5个引导突部43中的相邻的引导突部43之间，在定子铁芯21的半径方向(支承轴461的轴向)上排列形成有共计4个端部收纳凹部42。形成为在4个端部收纳凹部42中分别各收纳有两个线圈段30的端部31的状态，从而形成为共计8个线圈段30的端部31被夹具主体41夹持的状态。
接下来，对使用具有夹具40的焊接装置10的定子制造方法进行说明。
图4是使用本发明的一个实施方式的定子制造装置10来制造定子20的情形的图。(a)是示出利用夹具40夹持线圈段30的端部31前的状态的俯视图。(b)是示出利用夹具40夹持线圈段的端部31的状态的俯视图。(c)是沿着(a)的c-c线的剖视图。(d)是沿着(b)的d-d线的剖视图。(e)是示出焊接了线圈段的端部31的情形的剖视图。
首先，通过使定子用辅具11旋转来使定子20旋转，使待夹持的线圈段30的端部31的列向夹具40的附近移动。然后，利用夹具移动装置部的驱动，使夹具40向夹具40的中间夹持部46能够夹持待夹持的线圈段30的端部31的列的位置移动。如图4的(a)所示，夹具主体41被配置于在定子铁芯21的周向上形成有多个的线圈段30的端部31的列中的、待夹持的线圈段30的端部31的列与该列的两侧相邻的线圈段30的端部31的列之间。
接下来，如图4的(a)所示，通过使焊接装置10的夹具开闭装置部(未图示)驱动，使一对夹具主体41向箭头c所示的方向彼此接近。由此，如图4的(b)、图4的(d)所示，8个线圈段30的端部31在两个两个地收纳于端部收纳凹部42的状态下被夹具主体41夹持。
接下来，相对于被夹具主体41夹持的线圈段30的端部31，焊枪12相对地向图1的箭头b的方向移动，如图4的(e)所示，将两个为一组的四组线圈段30的端部31依次焊接。由此，在线圈段30的端部31的前端部形成了焊珠34，线圈段30的端部31被两个两个地焊接。然后对在定子铁芯21的半径方向上排列的8个线圈段30的端部31的各列进行上述的工序，将所有的线圈段30的端部31两个两个地焊接。其结果是制造出定子20。
接下来，使夹具40的抵接面部464-1与线圈段30的端部31抵接，夹持线圈段30的端部31，如上进行规定次数后进行以下的工序。
首先，从形成于外径侧支承部45的孔中抽出支承轴461的一端部，从而从外径侧支承部45拆下支承轴461。接下来，从夹持部463抽出支承轴461，使其以夹持部463的轴心为中心旋转90°后，再次成为将支承轴461插入夹持部463的状态。然后，在形成于外径侧支承部45的孔内再次插入支承轴461的一端部，相对于外径侧支承部45以不能旋转的方式固定支承轴461。由此，当夹持线圈段30的端部31时，夹持部463的另一抵接面部464-2与线圈段30的端部31抵接。
根据本实施方式，起到以下的效果。
在本实施方式中，夹具40具有：一对夹具主体41，它们被构成为沿着定子铁芯21的径向延伸，从定子铁芯21的周向上的两侧夹持作为被插入定子铁芯21中而待焊接的电导体的线圈段30的端部31；以及夹持部463，当线圈段30的端部31被一对夹具主体41夹持时，该夹持部463与线圈段30的端部31抵接。夹持部463具有多个抵接面部464，通过夹具40旋转，多个抵接面部464能够分别与线圈段30的端部31抵接。
此外，在本实施方式中，焊接作为插入定子铁芯21中的电导体的线圈段30的端部31来制造定子20的定子制造装置10具有：一对夹具40，它们沿定子铁芯21的径向延伸，从定子铁芯21的周向上的两侧夹持待焊接的线圈段30的端部31；作为移动单元的移动装置部，其使定子铁芯21与夹具40在定子铁芯21的轴向上相对地移动；以及作为夹具开闭单元的夹具开闭装置部，其使一对夹具40移动来开闭一对夹具40。并且，夹具40具有夹具主体41和夹持部463，当线圈段30的端部31被一对夹具主体41夹持时，夹持部463与线圈段30的端部31抵接。夹持部463具有多个抵接面部464，通过夹具旋转，多个抵接面部464能够分别与线圈段30的端部31抵接。
由此，当夹具40的夹持部463的一个抵接面部464-1磨损时，能够使用夹具40的夹持部463的另一个抵接面部464-2，使其与线圈段30的端部31抵接，从而夹持线圈段30的端部31。因此，即使在夹具40的夹持部463的一个抵接面部464-1磨损的情况下，也能够不更换夹具40而继续使用，能够长期地使用夹具40。
本发明不限于上述实施方式，在能够达到本发明的目的的范围内的变形、改良等也包含于本发明。
例如，定子制造装置的各部分结构不限于本实施方式中的定子制造装置10的各部分结构。例如，夹持部463的结构不限于本实施方式中的夹持部463的结构。例如，支承轴461不限于四棱柱形状，例如可以是六棱柱形状。此外，夹持部463具有一体地连接5个算盘珠而成的形状，但不限于该形状。
此外，在本实施方式中，作为焊接方法，使用tig焊接，将焊枪12设为具备tig焊接的电极及保护气体的喷出口的结构，但并不限于此。例如，作为焊接方法，可以使用mig焊接等，只要能够焊接线圈段30的端部31，也可以使用其他焊接方法。此外，也可以在槽22内插入绝缘性的绝缘体，在该绝缘体内插入线圈段30。
标号说明
10：焊接装置(定子制造装置)；
21：定子铁芯；
30：线圈段(电导体)；
31：端部；
40：夹具；
41：夹具主体；
463：夹持部；
464：抵接面部。