本发明涉及将插入于定子铁芯中的线圈节段的端部在焊接之前夹紧的夹具、定子制造装置以及定子的制造方法。
背景技术
以往，作为搭载于汽车的小型化且高输出化的马达，公知有将线圈节段插入于定子铁芯中的结构。马达的定子是通过将插入于定子铁芯中的线圈节段的端部夹紧并两两(每2个为一组)焊接起来而制造的。节段的端部的夹紧使用各种夹具(例如，参照专利文献1、专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-107876号公报
专利文献2：日本特开2005-224028号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
当对节段的端部进行焊接之前使用上述专利文献1中记载的夹具将该节段的端部夹紧而欲进行定位的情况下，会对夹具施加较大的载荷，夹具会受损。
并且，在具有上述专利文献2中记载的夹具的装置中，通过使2张圆盘状的夹紧板旋转而进行夹紧，但在使2张圆盘状的夹紧板旋转之前需要如下的工序：从线圈上部将爪插入至不进行焊接的线圈之间，在夹紧之后将爪部移开。并且，除了夹紧机构之外，另外还需要使爪部件移动的机构，设备会大型化。
本发明的目的在于，提供一种夹具、定子制造装置以及定子的制造方法，能够抑制进行夹紧的设备的大型化，通过使节段的端部预对准并进行夹紧，从而降低了在夹紧时所施加的载荷。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明提供一种夹具(例如，后述的夹具40)，其具有：一对夹紧主体(例如，后述的夹紧主体41)，它们沿定子铁芯(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将插入至所述定子铁芯并应进行焊接的电导体(例如，后述的节段30)的端部(例如，后述的端部31)夹紧；以及凸部(例如，后述的翼片部42)，其在所述夹紧主体的下部沿所述定子铁芯的轴向延伸设置，并被插入至不彼此进行焊接的电导体之间。
根据本发明，当夹具配置于电导体的旁边时，在被夹具夹持之前，凸部被插入至电导体之间。于是，电导体的端部被凸部沿定子铁芯的半径方向按压，电导体的端部移动，电导体的端部被进行预对准。其结果为，能够使电导体的端部处于容易收容至形成于夹紧主体的端部收容凹部中的状态。
这样，在被夹具夹持之前，由于预先进行电导体的端部的预对准，因此在利用夹具夹持节段时，并且，进一步在用夹具夹持着节段的状态下使夹具移动时，降低了施加给夹具的载荷。并且，由于凸部安装于夹具，因此不需要另外设置用于对电导体的端部进行预对准的预对准工序，能够在夹紧的一连串的动作中进行预对准而进行夹紧，因此能够削减设备费用，并且用于焊接电导体的端部的周期时间(circletime)也可以缩短。并且，能够抑制电导体被夹具夹住而发生变形的情况。
并且，本发明提供一种定子制造装置(例如，后述的焊接装置10)，其对插入于定子铁芯(例如，后述的定子铁芯21)的电导体(例如，后述的节段30)的端部(例如，后述的端部31)进行焊接来制造定子，该定子制造装置具有：一对夹具(例如，后述的夹具40)，它们沿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将要进行焊接的电导体的端部夹紧；移动单元，其使所述定子铁芯和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而使所述一对夹具进行开闭，所述夹具的下部具有凸部(例如，后述的翼片部42)，该凸部沿所述定子铁芯的轴向延伸设置，并被插入至不彼此进行焊接的电导体之间。
根据本发明，实现了与涉及上述的夹具的发明相同的作用、效果。
并且，上述定子制造装置的所述凸部构成为沿所述定子铁芯的周向延伸的平板状，为了夹住电导体而将所述夹具关闭的方向上的所述凸部的端部具有缺口(例如，后述的缺口421)。
因此，定子铁芯与夹具相对地在定子铁芯的轴向上移动，而凸部被插入至电导体之间时，有时会与电导体的侧面接触而损坏电导体的绝缘覆膜。但是，通过设置缺口，能够抑制凸部与电导体的侧面强力接触，能够抑制在将凸部插入至电导体之间时损坏电导体的覆膜的情况。
并且，上述定子制造装置的所述凸部具有到达电导体的设置有绝缘覆膜的基部的长度。因此，能够将凸部容易地插入至不彼此进行焊接的电导体之间，能够在电导体彼此之间确保较大的间隙。因此，能够可靠地确保电位差大的电导体之间的电绝缘。
并且，本发明提供一种定子的制造方法，该定子的制造方法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，实现了与涉及上述的夹具的发明相同的作用、效果。
发明效果
根据本发明，提供一种夹具、定子制造装置以及定子的制造方法：抑制进行夹紧的设备的大型化，通过使节段的端部预对准并进行夹紧，从而降低了夹紧时所施加的载荷。
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是示出本发明的一个实施方式的夹具40的侧视图。
图5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)是示出通过夹具40将节段30的端部31夹紧前的状态的俯视图。(b)是示出通过夹具40将节段的端部31夹紧后的状态的俯视图。(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)是示出将节段的端部31焊接后的情形的剖视图。
图6是示出使用本发明的一个实施方式的定子制造装置来制造定子的情形的图。(a)是示出通过夹具40将节段的端部31夹紧前的状态的、从定子铁芯21的半径方向观察的图。(b)是示出通过夹具40将节段的端部31夹紧后的状态的、从定子铁芯21的半径方向观察的图。
图7是示出利用本发明的一个实施方式的定子制造装置10焊接后的节段30的图。
具体实施方式
参照附图详细地说明本发明的一个实施方式。首先，对夹具40以及具有节段30的定子20进行说明，该节段30利用作为定子制造装置的焊接装置10进行焊接。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具有定子用辅具11、焊枪12以及夹具40。
定子用辅具11将定子20支承为能够以定子20的轴心为中心旋转。构成为通过使定子用辅具11旋转，而使定子20旋转，能够改变插入于定子20的节段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和定子20的径向上移动。焊枪12具有tig焊接(非熔化极惰性气体钨极保护焊)的电极121、以及保护气体的吹出口123。在本实施方式中，作为焊接方法，使用tig焊接。像后述那样在一个节段30的端部31的一列，通过tig焊接将8个端部31两两焊接起来。然后，通过定子用辅具11使定子20旋转，而在与该一个节段30的端部31的一列相邻的另一节段30的端部31的一列，通过tig焊接将8个端部31两两焊接起来。通过重复该步骤而构成为，多个节段30的端部31被两两电连接起来。
定子20具有：定子铁芯21、多个槽22、作为电导体的多个节段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是由沿定子铁芯21的轴向贯通定子铁芯21的贯通孔构成的，以定子铁芯21的轴心为中心呈放射状且在整个周向上形成有多个槽22。
节段30具有通电的导体32、以及通过覆盖导体32而使周围绝缘的绝缘覆膜33。导体32由扁线材构成，该扁线材由铜构成。绝缘覆膜33由软质且具有绝缘性的材料构成。在节段31的端部31，绝缘覆膜33被剥离，而使扁线材露出。
多个节段30分别插入于在定子20上形成的多个槽22中。节段30处于插入于定子铁芯21中的状态，由此多个节段30的端部31以每8个一组的方式在定子铁芯21的半径方向上排成一列。以每8个一组的方式排列的节段30的端部31的列以定子铁芯21的轴心为中心呈放射状排有多列。
接着，对夹具40进行说明。由于构成夹具40的一对夹紧主体41具有左右对称形状，因此仅说明一个夹紧主体，而省略另一个夹紧主体的说明。
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。图4是示出本发明的一个实施方式的夹具40的侧视图。
夹具40具有夹紧主体41，夹紧主体41具有中心侧支承部44、径向外侧支承部45以及中间夹持部46。中心侧支承部44、中间夹持部46、径向外侧支承部45具有依次排列的位置关系，由铜构成并一体成型而连接，以沿定子铁芯21的径向延伸的位置关系进行使用。夹具40被移动装置部(未图示)支承，移动装置部是使夹具40能够相对于定子铁芯21在定子铁芯21的轴向(图1中箭头a所示的方向及其相反方向)上相对移动的移动单元。
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2个贯通孔441中分别有螺栓(未图示)贯通，从而中心侧支承部44被固定于支承夹具40的焊接装置10的移动装置部(未图示)上。焊接装置10的移动装置部具有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5的(a)的大致上下方向)上彼此分离或者接近而使一对夹具40进行开闭，从而使夹具40能够对插入于定子20中的节段30的端部31进行夹紧(夹持)。
径向外侧支承部45具有大致长方体形状，在与中间夹持部46连接的一侧相反一侧的靠近端部的部分形成有贯通孔451。螺栓(未图示)贯通在贯通孔451中，从而径向外侧支承部45被固定于支承夹具40的焊接装置10的移动装置部(未图示)。
如图5的(a)、图5的(b)所示，中间夹持部46从定子铁芯21的周向两侧(图5的(a)的大致上下两侧)夹紧应进行焊接的节段30的端部31。如图3等所示，中间夹持部46具有作为凸部的翼片部42、引导突部43以及端部收容凹部461。
翼片部42呈平板状，具有翼片部42的正面和背面(翼片部42的定子铁芯21的半径方向内侧的面以及翼片部42的半径方向外侧的面)与夹紧主体41的长度方向垂直的位置关系(与定子20的周向大致平行地延伸的位置关系)的平板状。如图3所示，翼片部42从中间夹持部46的下部的下表面向下方、即向定子铁芯21的轴向突出地延伸。翼片部42具有这样的长度：在通过夹具40对多个节段30的端部31进行夹持时，翼片部42到达多个节段30的扁线材被绝缘覆膜33覆盖的基部301(参照图6)。
如图6所示，在翼片部42的下部形成有缺口421。缺口421分别存在于翼片部42的为了夹住作为电导体的节段30的端部31而关闭夹具40的方向、即一对夹具40要夹持多个节段30的端部31而使图6的(a)所示的翼片部42彼此接近的方向上的下部的端部。
缺口421具有随着从节段30的端部31朝向基部301而沿着节段30的延伸方向被切掉这样的形状。即，节段30随着从彼此焊接起来的节段30的端部31朝向基部301而如图6的(a)所示，以下端扩展的方式向图的左右方向彼此远离地延伸。缺口421具有沿着其延伸方向被斜着切掉而成的形状。例如，图6的(a)中左侧图示的缺口421具有以从右上朝向左下倾斜的方式切掉而成的形状。并且，图6的(a)中右侧图示的缺口421具有以从左上朝向右下倾斜的方式切掉而成的形状。
如图2等所示，引导突部43从夹紧主体41的彼此面对的侧面朝向另一个夹紧主体41的侧面突出有3个。3个引导突部43在图2所示的俯视观察时具有大致等腰三角形形状。
由于引导突部43的存在，而在中间夹持部46形成有相对于引导突部43相对凹陷的端部收容凹部461。端部收容凹部461形成在3个引导突部43中的相邻的引导突部43之间、两侧的引导突部43与进一步存在于其两侧的端部凸壁463之间，端部收容凹部461在定子铁芯21的半径方向上排列形成有总计4个。成为在4个端部收容凹部461中分别收容有2个节段30的端部31的状态，成为通过夹紧主体41将总计8个节段30的端部31夹紧的状态。
接着，对使用了具有夹具40的焊接装置10的定子的制造方法进行说明。
图5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)是示出通过夹具40将节段30的端部31夹紧前的状态的俯视图。(b)是示出通过夹具40将节段的端部31夹紧后的状态的俯视图。(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)是示出将节段的端部31焊接后的情形的剖视图。
图6是示出使用本发明的一个实施方式的定子制造装置来制造定子的情形的图。(a)是示出通过夹具40将节段的端部31夹紧前的状态的、从定子铁芯21的半径方向观察的图。(b)是示出通过夹具40将节段的端部31夹紧后的状态的、从定子铁芯21的半径方向观察的图。图7是示出利用本发明的一个实施方式的定子制造装置10焊接后的节段30的图。
首先，通过使定子用辅具11旋转而使定子20旋转，从而使要进行夹紧的节段30的端部31的列向夹具40的附近移动。并且，通过夹紧移动装置部的驱动而使夹具40移动到能够由夹具40的中间夹持部46将要进行夹紧的节段30的端部31的列夹紧的位置。如图5的(a)所示，夹紧主体41配置在沿定子铁芯21的周向形成为多个的节段30的端部31的列中的、要进行夹紧的节段30的端部31的列与该列的两侧相邻的节段30的端部31的列之间。
接着，如图5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，而使一对夹紧主体41向箭头c所示的方向彼此接近。由此，如图5的(d)所示，翼片部42进入到沿定子铁芯21的半径方向排成一列的8个节段30的端部31中的、半径方向内侧的4个节段30的端部31与半径方向外侧的4个节段30的端部31之间的基部301的位置，即进入沿定子铁芯21的半径方向排成一列的8个节段30的端部31中的、从定子铁芯21的半径方向内侧朝向外侧第4个节段30的端部31与第5个节段30的端部31之间的基部301(参照图6)的位置。并且，此外，通过使夹紧主体41向箭头c所示的方向彼此接近，翼片部42使定子铁芯21的半径方向内侧的4个节段30的端部31靠向定子铁芯21的半径方向内侧，并且使定子铁芯21的半径方向外侧的4个节段30的端部31靠向定子铁芯21的半径方向外侧，从而进行节段30的端部31的预对准。
其结果为，定子铁芯21的半径方向内侧的4个节段30的端部31容易两两进入定子铁芯21的半径方向内侧的2个端部收容凹部461中。定子铁芯21的半径方向外侧的4个节段30的端部31容易两两进入定子铁芯21的半径方向外侧的2个端部收容凹部461中。
并且，此外，通过使夹紧主体41向箭头c所示的方向彼此接近，如图5的(b)所示，8个节段30的端部31以两两收容在端部收容凹部461中的状态被夹紧主体41夹紧。此时，如上所述，定子铁芯21的半径方向内侧的4个节段30的端部31整体上向定子铁芯21的半径方向内侧移动，定子铁芯21的半径方向外侧的4个节段30的端部31整体上向定子铁芯21的半径方向内外侧移动。因此，通过一个夹紧主体41的引导突部43和另一个夹紧主体41的引导突部43来夹住节段30的端部31，而抑制了节段30的一部分发生变形。
接着，相对于被夹紧主体41夹紧的节段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5的(e)所示，依次对节段30的端部31的每2个一组共4个组进行焊接。由此，在节段30的端部31的末端部形成熔珠34，节段30的端部31被两两焊接起来。并且，针对沿定子铁芯21的半径方向排列的8个节段30的端部31的各列进行上述的工序，所有的节段30的端部31被两两焊接起来。其结果为，如图7所示，制造出具有处于如下状态的节段30的定子20：该状态是指确保从定子铁芯21的半径方向内侧起第4个节段30的端部31与从定子铁芯21的半径方向内侧起第5个节段30的端部31之间的空间303在定子铁芯21的半径方向上的宽度(相隔距离)比在定子铁芯21的半径方向上相邻的其他节段30的端部31彼此之间的宽度(相隔距离)长。
根据本实施方式，可实现如下的效果。
在本实施方式中，夹具40具有：一对夹紧主体41，它们构成为在定子铁芯21的径向上延伸，从定子铁芯21的周向上的两侧将插入至定子铁芯21并应进行焊接的作为电导体的节段30的端部31夹紧；以及作为凸部的翼片部42，其在夹紧主体41的下部沿定子铁芯21的轴向延伸设置，并被插入至不彼此进行焊接的节段30之间。
并且，在本实施方式中，定子制造装置10对作为插入至定子铁芯21的电导体的节段30的端部31进行焊接来制造定子20，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的周向上的两侧夹紧应进行焊接的节段30的端部31；作为移动单元的移动装置部，其使定子铁芯21和夹具40相对地在定子铁芯21的轴向上移动；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移动而使一对夹具40进行开闭。并且，夹具40的下部具有作为凸部的翼片部42，该翼片部42沿定子铁芯21的轴向延伸设置并被插入至不彼此进行焊接的节段30之间。
由此，当夹具40配置于作为电导体的节段30的旁边时，在被夹具40夹持之前，作为凸部的翼片部42插入于节段30之间。于是，节段30的端部31被翼片部42向定子铁芯21的半径方向按压，节段30的端部31移动，对节段30的端部31进行预对准。即，以8个节段30的端部31的排列方向上的中央的位置为界以划分为4个一组的方式进行预对准。其结果为，能够使节段30的端部31成为容易两两收容于端部收容凹部461中的状态。
这样，在被夹具40夹持之前，由于预先进行预对准，因此在利用夹紧主体41夹持节段30时，并且，进一步在用夹具40夹持着节段30的状态下使夹具40移动时，降低了施加给夹具40的载荷。并且，由于作为凸部的翼片部42一体地安装于夹具40，因此不需要另外设置用于对节段30的端部31进行预对准的预对准工序，能够在夹紧的一连串的动作中进行预对准并进行夹紧，因此能够削减设备费用，并且用于焊接节段30的端部31的周期时间也可以缩短。并且，能够抑制节段30被夹具40的夹紧主体41夹住而发生变形的情况。
并且，作为凸部的翼片部42构成为沿定子铁芯21的周向延伸的平板状。翼片部42的为了夹住节段30而将夹具40关闭的方向上的端部具有缺口421。
定子铁芯21与夹具40相对地在定子铁芯21的轴向上移动，而在翼片部42作为凸部插入至节段30之间时，有时会与节段30的侧面接触而损坏节段30的绝缘覆膜33。但是，通过设置缺口421，能够抑制翼片部42与节段30的侧面强力地接触，能够抑制在将翼片部42插入至节段30之间时损坏节段30的覆膜的情况。
并且，作为凸部的翼片部42具有到达电导体的设置有绝缘覆膜33的基部301的长度。由此，能够使翼片部42容易地插入至不彼此进行焊接的节段30之间，能够在节段30彼此之间确保较大的间隙。因此，能够可靠地确保电位差大的节段30彼此之间的电绝缘。
本发明不限于上述实施方式，能够实现本发明的目的的范围内的变形、改良等包含在本发明中。
例如，定子制造装置的各部分的结构不限于本实施方式的定子制造装置10的各部分的结构。例如，凸部的形状不限于本实施方式的作为凸部的翼片部42的形状。并且，翼片部42仅在1个夹紧主体41上设置有1个，但不限于该数量。
并且，在本实施方式中，作为焊接方法使用tig焊接，使焊枪12采用具有tig焊接的电极和保护气体的吹出口的结构，但不限于此。例如，作为焊接方法，可以使用mig焊接(熔化极惰性气体保护焊)等，只要能够对节段30的端部31进行焊接，也可以使用其他的焊接方法。并且，也可以在槽22中插入绝缘性的绝缘件，在该绝缘件中插入节段30。
标号说明
10：焊接装置(定子制造装置)；
21：定子铁芯；
30：节段(电导体)；
31：端部；
33：绝缘覆膜；
40：夹具；
41：夹紧主体；
42：翼片部(凸部)；
301：基部。