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持的带有定位器的夹具、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进行夹持并两两(每2个为一组)焊接起来而制造的。节段的端部的夹持使用各种夹具(例如，参照专利文献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
当要使用上述专利文献1中记载的夹具而使节段的端部在定子铁芯的径向聚拢而进行夹持时，节段的相对于端部的基部也与端部一同被聚拢。于是，被夹具夹持的节段的基部与周向上相邻的节段的基部在定子铁芯的径向上干涉。此时，被夹具夹持的线圈由于焊接带来的能量输入而被加热，绝缘覆膜由于热的影响而软化。因此，当与沿周向相邻的线圈干涉时，软化后的绝缘覆膜受到损伤而变薄，有可能丧失绝缘覆膜所实现的绝缘性。
本发明的目的在于，提供一种带有定位器的夹具、定子制造装置以及定子的制造方法，在利用夹具进行夹持时能够抑制节段的基部之间的干涉。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明提供带有定位器的夹具，其具有：一对夹持主体(例如，后述的夹持主体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中而待焊接的电导体(例如，后述的节段30)的端部(例如，后述的端部31)夹持；以及定位器(例如，后述的定位器50)，其设置于所述夹持主体的所述定子铁芯侧的部分，具有多个突起(例如，后述的突起52)，该多个突起被配置到在所述定子铁芯的径向上与被所述夹持主体夹持的电导体相邻的电导体的上表面(例如，后述的上表面304)上，在所述定子铁芯的径向上，所述突起的宽度在1个电导体的宽度以上。
根据本发明，被夹具夹持(夹紧)的电导体和在定子铁芯的周向上与该夹持的电导体相邻的电导体之间的距离被固定为突起的相同方向上的距离(突出高度)。并且，在定子铁芯的径向上，突起的宽度在1个电导体的宽度以上，因此能够抑制被夹持(夹紧)的电导体与在径向上相邻的电导体以高压力干涉。
在上述带有定位器的夹具中，所述夹持主体与所述定位器由不同的部件构成。
夹持主体的热影响大而更换频率高，而定位器由于具有复杂的形状因此价格高，优选不要频繁地更换定位器。
根据本发明，夹持主体与定位器由各自独立的不同的部件构成，能够各自独立地进行更换，因此通过不更换定位器而更换夹持主体，能够减少定位器的更换次数，能够实现成本削减。
在上述带有定位器的夹具中，所述夹持主体的材质是热传导率比所述定位器的材质高的材质。
根据本发明，能够使热容易地传递给夹持主体，且热不容易传递给关于定位器与夹持主体相反的一侧。因此，通过将覆盖电导体的绝缘覆膜配置在不容易被传递热的一侧，能够抑制对绝缘覆膜的热影响。
并且，本发明提供定子制造装置(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)中的电导体(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夹持待焊接的电导体的端部；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；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；以及定位器(例如，后述的定位器50)，其设置于所述夹具的所述定子铁芯侧的部分，具有多个突起(例如，后述的突起52)，该多个突起被配置到在所述定子铁芯的径向上与被所述夹具夹持的电导体相邻的电导体的上表面上，在所述定子铁芯的径向上，所述突起的宽度在1个电导体的宽度以上。
根据本发明，实现与涉及上述的带有定位器的夹具的发明相同的作用、效果。
并且，优选的是，所述突起具有沿着在所述定子铁芯的径向上与被所述夹具夹持的电导体相邻电导体的上表面的形状。
根据本发明，在突起中，沿着在定子铁芯的径向上相邻的电导体的上表面的形状的部分、即斜面的部分能够将与该相邻的电导体的上表面接触的面积确保得大，能够使作用于电导体的基部的绝缘覆膜的压力分散。
并且，本发明提供使用上述带有定位器的夹具或者上述定子制造装置来制造定子的定子的制造方法。
根据本发明，实现与涉及上述的带有定位器的夹具的发明相同的作用、效果。
发明效果
根据本发明，提供一种带有定位器的夹具、定子制造装置以及定子的制造方法，在夹具进行夹持时能够抑制节段的基部彼此干涉。
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是示出在本发明的一个实施方式的夹具40上安装有定位器50的情形的仰视图。
图6是示出本发明的一个实施方式的一个带有定位器50的夹具40的俯视图。
图7是示出本发明的一个实施方式的另一个带有定位器50的夹具40的俯视图。
图8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夹持前的状态的俯视图。(b)是示出通过夹具40将节段的端部31夹持后的状态的俯视图。(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9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20的情形的图。(a)是示出通过夹具40将节段的端部31夹持前的状态的、从定子铁芯21的径向观察的图。(b)是示出通过夹具40将节段的端部31夹持后的状态的、从定子铁芯21的径向观察的图。
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中的节段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的半径方向(以下称为“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将多个节段30的端部31两两电连接起来。
定子20具有：定子铁芯21、多个槽22以及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由沿定子铁芯21的轴向贯通定子铁芯21的贯通孔而构成，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30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的径向上排成一列。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的一对夹持主体41具有左右对称形状，因此仅说明一个夹持主体，而省略另一个夹持主体的说明。
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具有夹持主体41，夹持主体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中分别贯通有螺栓(未图示)，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进行夹持(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)上。
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)夹持待焊接的节段30的端部31。如图3等所示，中间夹持部46具有引导突部43以及端部收容凹部461。
如图2等所示，引导突部43从夹持主体41的彼此面对的侧面朝向另一个夹持主体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，成为通过夹持主体41将总计8个节段30的端部31夹持的状态。
接着，对安装于夹具40的定位器50进行说明。
图5是示出在本发明的一个实施方式的夹具40上安装有定位器50的情形的仰视图。图6是示出本发明的一个实施方式的一个带有定位器50的夹具40的俯视图。图7是示出本发明的一个实施方式的另一个带有定位器50的夹具40的俯视图。
构成定位器50的一对定位器主体51除了一部分之外具有左右对称形状，因此关于左右对称形状的部分，仅对一个定位器50进行说明，而省略另一个定位器50的说明。
定位器50固定设置于夹具40的定子铁芯21侧的部分，具有定位器主体51和突起52。定位器主体51具有板状，具有中心侧板状部54、径向外侧板状部55和中间板状部56。中心侧板状部54、中间板状部56和径向外侧板状部55具有按照该顺序排列的位置关系，由铁材构成并以一体成型而连接，通过固定于夹具40的夹持主体41，而以沿定子铁芯21的径向延伸的位置关系进行使用。夹持主体41的热影响大因而更换频率高，而定位器50由于具有复杂的形状而价格高，因而不希望频繁地更换。夹持主体41与定位器50由各自独立的不同的部件构成，由于能够各自独立地更换，因此能够减少定位器50的更换次数，成本得以削减。
由于定位器50由铁材构成，夹具40由铜构成，因此构成为，在对节段30的端部31进行焊接时传递给节段30的热相比于定位器50而更容易传递给由铜构成的夹具40。因此，构成为热不容易从定位器50传递给位于比定位器50靠下方(图9所示的定位器50的下方)的位置的节段30的基部301，能够抑制对绝缘覆膜33的热影响。定位器50被移动装置部(未图示)支承为能够与夹具40一体地移动，移动装置部(未图示)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。
中心侧板状部54具有比中心侧支承部44的底面形状大的大致长方形状的板状，沿着中心侧板状部54的长度方向形成有2个贯通孔541。螺栓(未图示)分别贯通2个贯通孔541，从而中心侧板状部54与中心侧支承部44一同被固定于焊接装置10的移动装置部(未图示)。
径向外侧板状部55具有比径向外侧支承部45的底面形状大的大致长方形状的板状，在与中间板状部56连接的一侧相反一侧的靠近端部的部分形成有贯通孔551。螺栓(未图示)贯通贯通孔551，从而径向外侧板状部55与径向外侧支承部45一同被固定于焊接装置10的移动装置部(未图示)。
中间板状部56具有与中间夹持部46的底面形状大致同一形状的板状。在中间板状部56的底面上设置有突起52。如图9所示，突起52与节段30-2的上表面304对置配置，该节段30-2与被夹具40夹持的节段30-1在定子铁芯21的径向上相邻。
具体而言，如图9所示，突起52具有沿着节段30-2的上表面304的形状，该节段30-2与被夹具40夹持的节段30-1在定子铁芯21的径向上相邻。即，如图6、图7、图9所示，突起52在从定子铁芯21的径向观察时(图6、图7中沿上下方向观察的方向)具有直角三角形状。在一对定位器50中与另一个定位器50对置的突起52的面521具有与定子铁芯21的径向和上下方向平行的位置关系。并且，突起具有斜面523，该斜面523使突起52的突出高度随着沿定子铁芯21的周向远离另一个定位器50而变低。该斜面523在节段30-2的上表面304的上方位于与该上表面304对置的位置，该节段30-2与被夹具40夹持的节段30-1在定子铁芯21的径向上相邻。如图9所示，该节段30-2的上表面304沿着定子铁芯21的周向倾斜，该斜面523具有沿着该倾斜的形状。
定子铁芯的径向上的突起52的宽度w1(参照图6、图7等)在同方向上的作为电导体的一个节段30的宽度w2(参照图8)以上。并且，如图6、图7所示，在一对定位器50中，一个定位器50的突起52与另一个定位器50的突起52在定子铁芯21的周向(图5的上下方向)上被设置为彼此不对置的交错的位置关系。此外，在一个定位器50、另一个定位器50中，分别在相邻的突起52与突起52之间形成有槽53，但在径向上相邻的1组突起52与槽53如图5所示在上下方向(将图5中的纸面的正面与背面连结的方向)上一组一组地与端部收容凹部461对置配置。
由此，如图9所示，由于相对于配置于一个端部收容凹部461(参照图5等)的2个节段30的端部31中的1个(节段30-1)，一个定位器50-1的突起52位于定子铁芯21的径向外侧(从图9的纸面中的正面侧朝向背面侧的一侧(进深侧))，因该该1个节段30-1在该端部收容凹部461中被定位成比一个定位器50-1的突起52靠定子铁芯21的径向内侧(从图9的纸面中的背面侧朝向正面侧的一侧(近前侧))。
与此相对，由于另一个定位器50-2的突起52位于比一个定位器50-1的突起52靠定子铁芯21的径向内侧(从图9的纸面中的背面侧朝向正面侧的一侧(近前侧))的位置，因此该另一个节段30-3在该端部收容凹部461中被定位成比节段30-1靠定子铁芯21的径向外侧(从图9的纸面中的正面侧朝向背面侧的一侧(进深侧))。像这样配置节段30-1和节段30-3，而将配置于一个端部收容凹部461中的2个节段30-1的基部301与在定子铁芯的周向上相邻的节段30-2(配置在另一端部收容凹部461的2个节段30中的一个)的基部301被定位成在定子铁芯21的径向上彼此不会相接触。
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8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夹持前的状态的俯视图。(b)是示出通过夹具40将节段的端部31夹持后的状态的俯视图。(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9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夹持前的状态的、从定子铁芯21的径向观察的图。(b)是示出通过夹具40将节段的端部31夹持后的状态的、从定子铁芯21的径向观察的图。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，从而使要进行夹持的节段30的端部31的列向夹具40的附近移动。并且，通过夹持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将要进行夹持的节段30的端部31的列夹持的位置。如图8的(a)所示，夹持主体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、要进行夹持的节段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8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，而使一对夹持主体41向箭头c所示的方向彼此接近。由此，如图8的(b)所示，8个节段30的端部31在两两收容在端部收容凹部461中的状态下被夹持主体41夹持。此时，在端部收容凹部461中，节段30通过突起52在定子铁芯21的径向上被定位，并且相对于在定子铁芯21的周向上相邻的节段也被定位，因此被夹具40夹持的节段30和在定子铁芯21的周向上与被该夹具40夹持的节段30相邻的节段30的基部301(参照图9等)处于在定子铁芯21的径向上不容易接触的状态。
接着，相对于被夹持主体41夹持的节段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8的(e)所示，依次对节段30的端部31的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的径向排列的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，制造出如下的定子20，该定子20抑制了在节段30的基部301处由于节段30的基部301成为彼此接触的状态而产生的、节段30的基部301的绝缘覆膜变薄的情况。
根据本实施方式，实现了如下的效果。
在本实施方式中，夹具40具有：一对夹持主体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于定子铁芯21中而待焊接的作为电导体的节段30的端部31；以及定位器50，其设置于夹持主体41的定子铁芯21侧的部分，具有多个突起52，该多个突起52配置于在定子铁芯21的径向上与被夹持主体41夹持的作为电导体的节段30相邻的节段30的上表面304上，在定子铁芯21的径向上，突起52的宽度w1在1个节段30的宽度w2以上。
并且，在本实施方式中，定子制造装置10对作为插入于定子铁芯21中的电导体的节段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的周向上的两侧夹持待焊接的节段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；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；以及定位器50，其设置于夹具40的定子铁芯21侧的部分，具有多个突起52，该多个突起52配置于在定子铁芯21的径向上与被夹具40夹持的节段30-1相邻的节段30-2的上表面304上。并且，在定子铁芯21的径向上，突起52的宽度w1在1个节段30的宽度w2以上。
由此，被夹具40夹持(夹持)的作为电导体的节段30和在定子铁芯21的周向上与该夹持的节段30相邻的节段30之间的距离被固定为突起52的相同方向上的距离(突出高度)。并且，在定子铁芯21的径向上，突起52的宽度w1在1个节段30的宽度w2以上，因此在定子铁芯21的径向上，按照1个节段30的宽度w2以上的宽度大的间隔对节段30进行定位，因此能够抑制被夹持(夹持)的作为电导体的节段30与在径向上相邻的节段30以高压力干涉。
并且，夹持主体41与定位器50由不同的部件构成。
夹持主体41的热影响大因而更换频率高，而定位器50由于具有复杂的形状因此价格高，优选不要频繁地更换定位器。在本实施方式中，夹持主体41与定位器50由各自独立的不同的部件构成，能够给子独立地更换，因此通过不更换定位器50而更换夹持主体41，能够减少定位器50的更换次数，能够实现成本削减。
并且，夹持主体41的材质是热传导率比定位器50的材质高的材质。由此，能够使热容易传递给夹持主体41，且热不容易传递给关于定位器50与夹持主体41相反的一侧。因此，通过将节段30的绝缘覆膜33配置在不容易被传递热的一侧，能够抑制对绝缘覆膜33的热影响。
并且，突起52具有沿着节段30-2的上表面304的形状，该节段30-2在定子铁芯21的径向上与被夹具40夹持的作为电导体的节段30-1相邻。
由此，在突起52中，能够将沿着在定子铁芯21的径向上相邻的节段30-2的上表面304的形状的部分、即斜面523的部分与该相邻的节段30-2的上表面304接触的面积确保得大，能够使作用于节段30的基部301的绝缘覆膜的压力分散而不集中。
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，突起52的形状不限于本实施方式的突起52的形状。例如，突起也可以具有从中间板状部56的底面向下方延伸的棒状。
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：夹持主体；
52：突起；
301：基部；
304：上表面。