JP2015139260A - 電動機のステータコアにコイルを装着するための巻線挿入機、巻線システム、およびステータコアにコイルを装着する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コイルの巻回作業の間に、スロット内に挿入されたコイルがスロットから脱落してしまうことを防止する。【解決手段】ステータコア10に形成された歯部にコイル11を装着するための巻線挿入機100は、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットにコイル11の一部分を挿入するコイル挿入部110と、コイル挿入部110に移動可能に支持され、スロットに脱離可能に挿入されてスロットの開口を閉塞する閉塞部を有する仮ウェッジ105とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、電動機のステータコアにコイルを装着するための巻線挿入機、巻線システム、およびステータコアにコイルを装着する方法に関する。
電動機のステータコアに形成された1つの歯部に1つのコイルを巻回すること(いわゆる、集中巻)によって、ステータコアにコイルを巻回する方法が知られている(例えば、特許文献1)。この場合、互いに隣り合う2つの歯部の間に画定された1つのスロット内に、第1のコイルと第2のコイルが収容されることになる。特許文献1によれば、第1のコイルをスロット内に挿入する前に、第2のコイルを収容するための空間を確保するためのダミー部材が、予めスロット内に挿入される。
特許文献1に記載のように、集中巻によってコイルをステータコアに装着するときに、複数回に分けてコイルをスロット内に挿入する手法が取られる場合がある。この場合において、スロット内に最初に挿入された第1のコイルがスロットから脱落してしまい、第2のコイルをスロット内に収容する作業が妨げられてしまう虞があった。
また、挿入された第1のコイルによってスロット内の空間が占有されてしまうことによって、第1のコイルの次に挿入される第2のコイルをスロット内に収容する作業が妨げられてしまう虞があった。
本発明の一態様において、電動機のステータコアに形成された歯部にコイルを装着するための巻線挿入機は、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットにコイルの一部分を挿入するコイル挿入部と、コイル挿入部に移動可能に支持される仮ウェッジであって、スロットに脱離可能に挿入されてスロットの開口を閉塞する、スロット数に対応する個数のスロット閉塞部、および、該スロット閉塞部を互いに平行且つ等間隔で支持する環状の支持部を有する、仮ウェッジとを備える。
本発明の他の態様において、電動機のステータコアに形成された歯部にコイルを装着するための巻線挿入機は、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットに挿入され、該スロットに存在するコイルの一部分を一方の歯部に押し付けて、該コイルの一部分と他方の歯部との間に空間を形成するコイル整形部を備える。
巻線挿入機は、L字状の断面を有する、スロット数に対応する個数のコイル整形部と、コイル整形部を互いに平行に支持する板状の支持部とを有してもよい。巻線挿入機は、コイル整形部に隣接して配置され、コイル整形部によって形成された空間に第2のコイルの一部分を挿入するコイル挿入部を備えてもよい。コイル挿入部は、スロットに挿入されてスロットの開口を閉塞する本ウェッジを移動可能に支持する本ウェッジ支持部を有してもよい。
本発明のさらに他の態様において、第1の上記巻線挿入機と、第2の上記巻線挿入機と、第1の巻線挿入機および第2の巻線挿入機を制御する制御部とを備える巻線システム。第1の巻線挿入機は、スロット閉塞部を支持する閉塞部支持部と、閉塞部支持部を移動させる閉塞部駆動部とを有してもよい。
第2の巻線挿入機は、コイル整形部を支持するコイル整形部支持部と、該コイル整形部支持台を移動させるコイル整形部駆動部とを有してもよい。制御部は、スロット閉塞部がスロットから引き抜かれるのと同時に、コイル整形部がスロットに挿入されるように、閉塞部駆動部およびコイル整形部駆動部を制御してもよい。
本発明のさらに他の態様において、電動機のステータコアを製造する方法は、ステータコアに形成された、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットに、第1のコイルの一部分を挿入する工程と、スロットに挿入された第1のコイルの一部分を一方の歯部に押し付けて、該コイルの一部分と他方の歯部との間に空間を形成するためのコイル整形部をスロットに挿入する工程と、コイル整形部によって形成された空間に、第2のコイルの一部分を挿入する工程とを備える。
第1のコイルの一部分を挿入する工程は、スロットの開口を閉塞するスロット閉塞部を該スロットに挿入する工程を含んでもよい。コイル整形部をスロットに挿入する工程において、スロット閉塞部をスロットから引き抜くのと同時に、コイル整形部をスロットに挿入してもよい。
第2のコイルの一部分を挿入する工程において、コイル整形部をスロットから引き抜くのと同時に、第2のコイルの一部分をスロットに挿入してもよい。第2のコイルの一部分を挿入する工程は、スロットの開口を閉塞する本ウェッジを、該スロットに挿入する工程を含んでもよい。
本発明によれば、仮ウェッジの閉塞部によってスロットの開口を閉塞することができるので、コイルをスロットに挿入する作業の間に、スロット内に挿入されたコイルのコイル辺がスロットの開口から脱落してしまうのを防止することができる。
また、コイル整形治具のコイル整形部によって、スロット内に存在するコイルの一部分と一方の歯部との間に、空間を形成することができる。これにより、例えば集中巻のように、1つのスロット内に異なる2つのコイルを挿入する場合において、第1のコイルの次に挿入される第2のコイルのための空間を、確実に確保することができる。しがって、コイルが互いに絡み合うことなく、小さい挿入抵抗で第2のコイルをスロット内に円滑に挿入することができるとともに、スロット内に配置されるコイルの占積率を高めることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図1および図2を参照して、本発明の一実施形態に係る巻線挿入機100について説明する。なお、以下の説明における上下方向は、図1の紙面上下方向を示すものとする。
巻線挿入機100は、制御部101と、ステータコア10に形成されたスロット13(図6)に、コイル11の一部分であるコイル辺を挿入するコイル挿入部110と、コイル挿入部110に配置される仮ウェッジ105と、コイル挿入部110の上方にてステータコア10を可動に保持するステータコア取付台102とを備える。
ステータコア取付台102は、ステータコア10を挟み込んで把持する把持部102aを有する。ステータコア取付台102は、ステータコア駆動部103によって駆動される。ステータコア駆動部103は、例えばサーボモータとボール螺子機構(図示せず)を有し、制御部101からの指令に応じて、ステータコア取付台102を、コイル挿入部110へ向かう方向、および、コイル挿入部110から離間する方向(すなわち、図1の紙面上下方向)へ移動させる。
コイル挿入部110は、支持台111と、支持台111を上下方向に駆動する支持台駆動部112と、支持台111の上に固定されたストリッパ113と、ストリッパ113から上方に延在するように配置された複数のブレード115と、ブレード115を移動させるブレード駆動部104とを有する。
支持台111は、ストリッパ113およびブレード115を下方から支持する。支持台駆動部112は、サーボモータ112aとボール螺子機構112bとを有し、制御部101からの指令に応じて、支持台111を上下方向へ移動させる。ストリッパ113は、略円柱状の部材であって、その外周面に、上方に向かうにつれて径方向内側へ傾斜する傾斜面を含む。また、ストリッパ113は、その外周面から内方へ凹むように設けられた、ブレード115の各々を受容するための溝を有する。
ブレード115は、支持台111に可動に取り付けられたブレード保持台116(図2)によって、支持されている。ブレード保持台116は、ブレード駆動部104によって駆動される。ブレード駆動部104は、例えばサーボモータとボール螺子機構を有し、制御部101からの指令に応じて、ブレード保持台116を上下方向へ移動させる。
ブレード115は、ステータコア10のスロット数に対応する個数だけ配置されており、ステータコア10のスロット13(図6)の各々の位置に対応するように、周方向に等間隔で整列する。これらブレード115に、ステータコア10に巻回されるべきコイル11が引掛けられている。
本実施形態に係る巻線挿入機100は、仮ウェッジ105を下方から支持する仮ウェッジ支持台107と、仮ウェッジ支持台107を移動させる仮ウェッジ駆動部106とを備える。仮ウェッジ支持台107は、コイル挿入部110に対して移動可能となるように、該コイル挿入部110の周囲に設置されている。
仮ウェッジ駆動部106は、サーボモータ106aとボール螺子機構106bとを有し、制御部101からの指令に応じて、仮ウェッジ支持台107を上下方向へ移動させる。このように、仮ウェッジ105は、ブレード115とは別の駆動部によって駆動され、ブレード115およびストリッパ113とは独立して移動可能となっている。
次に、図3を参照して、本実施形態に係る仮ウェッジ105の構成について説明する。仮ウェッジ105は、円環状の支持部105aと、支持部105aから上方へ延出する複数のスロット閉塞部105bとを有する。仮ウェッジ105は、ステータコア10のスロット数に対応する個数のスロット閉塞部105bを有している。スロット閉塞部105bは、支持部105aから上方へ真直ぐに延びる棒状部材であって、先細状の先端部105cを含む。
支持部105aは、これら複数のスロット閉塞部105bを互いに平行且つ等間隔で支持することによって、仮ウェッジ105を一体形状としている。図1に示すように、仮ウェッジ105は、その先端部105cがストリッパ113の傾斜面の下端近傍に配置されるように、仮ウェッジ支持台107によってストリッパ113に対して位置決めされる。
次に、図1〜図6を参照して、本実施形態に係る巻線挿入機100の動作について説明する。図6に示すように、コイル11を巻回すべきステータコア10の内周面には、該ステータコア10の周方向に略等間隔で配設された複数の歯部12が形成されている。本実施形態に係る巻線挿入機100は、互いに周方向に隣り合う一対の歯部12aおよび歯部12bの間に画定されたスロット13内に、コイル11のコイル辺を挿入し、コイル11の挿入と同時に、スロット13の開口13aを閉塞すべく、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bをスロット13内に挿入するための装置である。
まず、制御部101は、ステータコア駆動部103に指令を送り、ステータコア取付台102を下方へ移動させる。この動作に伴って、ステータコア10がブレード115に向かって移動し、ブレード115が、ステータコア10内に挿入される。制御部101は、ブレード115の上端115aが、ステータコア10の上端面10aから上方へ僅かに突出するまで、ステータコア10を下方へ移動させる(図4(b))。
次いで、制御部101は、ブレード駆動部104に指令を送り、ブレード保持台116を下方へ移動させるとともに、ステータコア駆動部103に指令を送り、ステータコア10を、ブレード115の移動と同期させて、下方へ移動させる。この動作によって、ストリッパ113および仮ウェッジ105は、ステータコア10に向かって相対的に移動する(図4(c))。
ストリッパ113がステータコア10内を相対的に上方へ移動するにつれて、コイル11のコイル辺が、ストリッパ113の傾斜面によって持ち上げられて、スロット13に挿入される。また、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bの先端部105cが、ストリッパ113の傾斜面の下端に近接して配置されているので、ストリッパ113によってコイル11のコイル辺がスロット13に挿入される動作と同時に、スロット閉塞部105bがスロット13に挿入される。
仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bがスロット13内に完全に挿入された状態を、図5および図6に示す。この状態においては、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bによって、スロット13の開口13aが完全に閉塞される。
このように、本実施形態によれば、ステータコア駆動部103によって、ステータコア10を仮ウェッジ105に対して相対的に移動させるのに伴って、コイル11のコイル辺がスロット13に挿入され、コイル11の挿入動作と同時に、スロット閉塞部105bがスロット13に挿入される。これにより、スロット13内に挿入されたコイル11のコイル辺が、スロット13の開口13aから脱落してしまうのを、効果的に防止することができる。
次に、図7を参照して、本発明の他の実施形態に係る巻線挿入機200について説明する。なお、以下の説明における上下方向は、図7の紙面上下方向を示すものとする。巻線挿入機200は、制御部201と、コイル整形治具210と、コイル整形治具210を把持して移動させるコイル整形治具支持部202と、コイル整形治具支持部202を駆動するコイル整形治具駆動部203とを備える。
制御部201は、コイル整形治具駆動部203を制御する。コイル整形治具駆動部203は、例えばサーボモータとボール螺子機構(図示せず)を有し、制御部201からの指令に応じて、コイル整形治具支持部202を上下方向へ移動させる。コイル整形治具支持部202は、コイル整形治具210を挟み込んで把持する把持部202aを有する。
本実施形態に係るコイル整形治具210は、ステータコア10のスロット13(図6)内に挿入されて、スロット13に存在するコイル11のコイル辺を、該スロット13内において移動させて整形するための部材である。
次に、図8を参照して、本実施形態に係るコイル整形治具210の構成について説明する。コイル整形治具210は、円板状の支持部211と、該支持部211から下方へ延びる複数のコイル整形部212とを有する。コイル整形部212は、支持部211から真直ぐに延びる棒状部材であって、ステータコア10のスロット数に対応する個数だけ設けられる。支持部211は、これらコイル整形部212を互いに平行に支持することによって、コイル整形治具210を一体形状としている。
コイル整形部212のうちの1つであるコイル整形部212aは、図8(a)中の矢印20(すなわち、支持部211の軸方向)に直交する平面で切断して見た場合に、略L字状の断面を有している。より具体的には、コイル整形部212aは、支持部211の径方向へ延びる径方向部分212a1と、径方向部分212a1の径方向内側の端部から、支持部211の周方向一方へ延びる周方向部分212a2とを含む。周方向部分212a2は、径方向部分212a1の周方向一方側の端面212a3から延出している。
コイル整形部212aの、周方向他方側の端面212a5は、隣接するコイル整形部212bと対面する。周方向部分212a2の径方向外側の端面212a4と、径方向部分212a1の端面212a3とは、略L字状に屈曲する面を形成している。コイル整形部212aは、ステータコア10スロット13の略半分の空間を占有する面積を有するように形成される。
コイル整形部212bは、コイル整形部212aと対称となる形状を有している。具体的には、コイル整形部212bは、矢印20から見て略L字状の断面を有し、径方向部分212b1と、径方向部分212b1の径方向内側の端部から周方向他方へ延びる周方向部分212b2とを含む。
周方向部分212b2の径方向外側の端面212b4と、径方向部分212b1の周方向他方側の端面212b3とは、略L字状に屈曲する面を形成している。コイル整形部212bの、周方向一方側の端面212b5は、コイル整形部212aと対面する。
次に、図7〜図11を参照して、本実施形態に係る巻線挿入機200の動作について説明する。巻線挿入機200は、コイル整形治具210のコイル整形部212を、ステータコア10の歯部12aおよび歯部12bの間に画定されたスロット13内に挿入する装置である。
巻線挿入機200の動作の具体例として、図7に示すように、上述の巻線挿入機100によってコイル11と仮ウェッジ105が挿入されたステータコア10のスロット13に対して、コイル整形治具210のコイル整形部212を挿入する場合について説明する。
まず、制御部201は、コイル整形治具駆動部203に指令を送り、コイル整形治具210をステータコア10の上方に配置する。このとき、コイル整形部212の先端部212cが、仮ウェッジ105の先端部105cと当接するように、コイル整形治具210をステータコア10に対して位置決めする。
次いで、巻線挿入機100の制御部101は、仮ウェッジ駆動部106に指令を送り、仮ウェッジ支持台107を下方へ移動させる。これにより、仮ウェッジ105は、ステータコア10に対して相対的に下方へ移動し、ステータコア10から脱離する。
この動作と同期するように、制御部201は、コイル整形治具駆動部203に指令を送り、コイル整形治具210をステータコア10に向かうように下方へ移動させる。このとき、制御部201は、コイル整形部212の先端部212cと仮ウェッジ105の先端部105cとの間の当接を維持させたまま、コイル整形治具210を下方へ移動させる。
その結果、コイル整形部212の先端部212cが、仮ウェッジ105の先端部105cから離間することなく、スロット閉塞部105bがスロット13から引き抜かれるのと同時に、コイル整形部212がスロット13内に挿入される。コイル整形治具210がステータコア10に嵌め込まれた状態を、図9〜図11に示す。
図10に示すように、コイル整形部212がスロット13内に挿入された状態においては、互いに隣り合う一対のコイル整形部212aおよび212bとの間に、1つの歯部12bが挟み込まれる。具体的には、1つの歯部12bは、コイル整形部212aの端面212a5と、該端面212a5と対面するコイル整形部212aの端面212b5との間に挟み込まれる。
図11に示すように、コイル整形部212aがスロット13内に挿入されたとき、コイル整形部212aは、スロット13内に存在するコイル11のコイル辺を、端面212a4によって径方向外側へ寄せつつ、端面212a3によって歯部12aの方向へ移動させて、歯部12aへ押し付ける。
その結果、スロット13内のコイル辺は、図11(a)に示す形状から、図11(b)に示す略台形の形状に整形され、コイル11のコイル辺と歯部12bとの間に空間22が形成されることになる。また、コイル整形部212aの周方向部分212a2によって、コイル11のコイル辺と歯部12bの楔部15との間に、空間23が形成される。この周方向部分212a2は、スロット13の開口13aを閉塞するので、コイル11のコイル辺が開口13aから外へ脱落するのを防止する。
同様に、コイル整形部212bも、スロット13内に挿入されたときに、スロット13内に存在するコイル11のコイル辺を、端面212b3および端面212b4によって押して、歯部12bと隣り合う歯部12cの方向へ移動させ、歯部12cへ押し付ける。その結果、コイル11のコイル辺と歯部12cとの間、および、コイル11のコイル辺と歯部12cの楔部15との間に空間が形成されることになる。また、コイル整形部212bの周方向部分212b2によって、スロット13の開口13aが閉塞される。
このように、本実施形態に係る巻線挿入機200によれば、コイル整形治具210のコイル整形部212をスロット13内に挿入することによって、スロット13の開口13aを閉塞しつつ、コイル11のコイル辺と歯部12との間に空間22および23を形成することができる。
これにより、例えば集中巻のように、1つのスロット13内に異なる2つのコイルのコイル辺を挿入する場合において、コイル11の開口13aからの脱落を防止しつつ、コイル11の次に挿入される第2のコイルのための空間を確実に確保することができる。その結果、第2のコイルを円滑にスロット13に挿入することが可能となる。
また、本実施形態によればコイル整形治具210によって空間22が確保されることから、第2のコイルをスロット13に挿入するときに、コイルが絡み合うことなく、小さい挿入抵抗で、第2のコイルをスロット13に挿入することができる。
また、第1のコイルのコイル辺をコイル整形部212によって圧縮するように整形しつつ、第2のコイルをスロット13内に挿入することから、直巻きのような巻線状態となるように、コイルを歯部12に密に巻回することができる。これにより、内径の小さなステータコアや、電磁鋼板の積層長が長いステータコアにおいても、集中巻によってコイル11および21をスロット13に挿入することができる。また、スロット13内に挿入されたコイルの占積率を高めることができる。
次に、図12を参照して、本発明のさらに他の実施形態に係る巻線挿入機300について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下の説明における上下方向は、図12の矢印25の方向を示すものとする。
巻線挿入機300は、制御部301と、上述のコイル整形治具210、コイル整形治具支持部202、およびコイル整形治具駆動部203と、ステータコア圧入装置302と、ステータコア圧入装置駆動部303とを備える。
本実施形態に係る巻線挿入機300は、上述の巻線挿入機200と同様に、コイル整形治具駆動部203を駆動して、コイル整形治具210をステータコア10に挿入する。そして、巻線挿入機300は、図11(b)に示すように第1のコイル11とコイル整形治具210が挿入されたステータコア10に対して、第2のコイル21を巻回する。
第1のコイル11とコイル整形治具210を挿入した後、ステータコア10は、ステータコア圧入装置302によって保持されて、第2のコイル21をステータコア10に巻回するためのコイル挿入部310の上方へ配置される。ステータコア圧入装置302は、ステータコア取付部302aを有しており、ステータコア10は、該ステータコア取付部302aに取り付けられる。
コイル挿入部310は、土台部311と、土台部311の上に固定された本ウェッジ支持部312と、本ウェッジ支持部312によって支持される複数の本ウェッジ314と、本ウェッジ支持部312の上方に固定されたストリッパ313と、ストリッパ313から上方に延在するように配置された複数のブレード315と、ブレード315を移動させるブレード駆動部304とを有する。
本ウェッジ支持部312は、ステータコア10のスロット数に対応する個数だけ配置される。本ウェッジ支持部312は、本ウェッジ314の各々を、上下方向へ移動可能に支持する。ストリッパ313は、上述のストリッパ113と同様の、略円柱状の部材である。
ブレード315は、土台部311に可動に取り付けられたブレード保持台(図示せず)によって、支持されている。ブレード保持台は、ブレード駆動部304によって上下方向へ移動される。ブレード駆動部304は、例えばサーボモータとボール螺子機構を有し、制御部301からの指令に応じて、ブレード315を移動させる。
ブレード315は、ステータコア10のスロット数に対応する個数だけ設けられており、ステータコア10のスロット13の位置に対応するように、周方向に等間隔で整列するように配置される。これらブレード315に、ステータコア10に巻回されるべき第2のコイル21が引掛けられている。
図12に示すように、ステータコア10がステータコア圧入装置302によってコイル挿入部310の上方へ配置されたとき、コイル整形治具210のコイル整形部212の先端部212cが、ブレード315の先端部315aと当接する。本実施形態に係る巻線挿入機300は、コイル整形治具210を保持するための保持部305と、該保持部305を駆動する保持部駆動部306とをさらに備える。
次に、巻線挿入機300によってステータコア10に第2のコイル21を巻回する動作について説明する。まず、制御部301は、ステータコア圧入装置駆動部303に指令を送り、ステータコア圧入装置302によってステータコア10を下方へ移動させる。このとき、制御部301は、保持部駆動部306に指令を送り、コイル整形治具210がステータコア10とともに下方へ移動しないように、保持部305によってコイル整形治具210を保持する。その結果、ステータコア10が、コイル挿入部310へ向かって移動するとともに、コイル整形治具210がステータコア10に対して相対的に上方へ移動し、コイル整形部212がスロット13から引き抜かれる。
この動作とともに、コイル整形部212の下方に配置されたブレード315が、ステータコア10内に挿入される。制御部301は、ブレード315の先端部315aが、ステータコア10の上端面10aから上方へ僅かに突出するまで、ステータコア圧入装置302を駆動してステータコア10を下方へ移動させる。
次いで、制御部301は、ブレード駆動部304に指令を送り、ブレード315を下方へ移動させるとともに、ステータコア圧入装置駆動部303に指令を送り、ステータコア10を、ブレード315の移動と同期させて、下方へ移動させる。この動作によって、ストリッパ313および本ウェッジ314は、ステータコア10に向かって相対的に移動する。そして、第2のコイル21のコイル辺が、ストリッパ313の傾斜面によって持ち上げられて、スロット13内における、コイル整形部212によって確保されていた空間22に、挿入される。
ここで、本実施形態においては、上記したように、コイル整形部212の先端部212cと、ブレード315の先端部315aとが、互いに当接している。このため、コイル整形部212がスロット13から引き抜かれる動作と同時に、第2のコイル21のコイル辺がスロット13の空間22に、挿入されることになる。
第2のコイル21のコイル辺がスロット13に挿入された後、制御部301は、ステータコア圧入装置302を駆動して、ステータコア10をさらに下方へ移動させる。この動作に伴って、本ウェッジ314がスロット13の各々に挿入され、該本ウェッジ314によってスロット13の開口13aが閉塞される。
上述のように、本実施形態に係る巻線挿入機300によれば、予めスロット13内に存在していた第1のコイル11のコイル辺を、コイル整形治具210のコイル整形部212によって一方の歯部12に押し付けながら、第2のコイル21をスロット13内に挿入する。これにより。第2のコイル21を円滑にスロット13に挿入することが可能となる。
また、本実施形態によれば、コイル整形部212がスロット13から引き抜かれる動作と同時に、第2のコイル21がスロット13の空間22に挿入される。これにより、予め挿入されていた第1のコイル11のコイル辺が、スロット13内でバラける前に、第2のコイル21のコイル辺を、スロット13の空間22に挿入することができる。
したがって、第2のコイル21のコイル辺をスロット13に挿入する作業の間に、第1のコイル11と第2のコイル21とが互いに絡み合ってしまうのを防止することができる。また、スロット内に挿入された第1のコイル11および第2のコイル21の占積率を高めることができる。
次に、図13〜図16を参照して、本発明の一実施形態に係る巻線システム400について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。巻線システム400は、第1の巻線挿入機401および第2の巻線挿入機402と、第1の巻線挿入機401および第2の巻線挿入機402を制御する制御部403とを備える。
第1の巻線挿入機401は、図1に示す巻線挿入機100と同様の構成を有する。具体的には、第1の巻線挿入機401は、第1のコイル挿入部110、仮ウェッジ105、ステータコア取付台102、およびステータコア駆動部103を有する。制御部403は、図1に示す制御部101の機能を担い、第1の巻線挿入機401の各要素を制御する。
第2の巻線挿入機402は、図12に示す巻線挿入機300と同様の構成を有する。具体的には、第2の巻線挿入機402は、コイル整形治具210、コイル整形治具支持部202、コイル整形治具駆動部203、ステータコア圧入装置302と、ステータコア圧入装置駆動部303、および第2のコイル挿入部310を備える。制御部403は、図12に示す制御部301の機能を担い、第2の巻線挿入機402の各要素を制御する。
次に、本実施形態に係る巻線システム400の動作について説明する。巻線システム400は、第1のコイル11と第2のコイル21を、ステータコア10の歯部12の各々に集中巻によって巻回するためのシステムである。
図14を参照して、まず、制御部403は、ステータコア駆動部103に指令を送り、ステータコア取付台102を下方へ移動させ、ブレード115をステータコア10内に挿入する。次いで、制御部403は、ブレード駆動部104に指令を送り、ブレード115を下方へ移動させるとともに、ステータコア駆動部103に指令を送り、ステータコア10を、ブレード115と一体的に下方へ移動させる。
この動作により、第1のコイル11のコイル辺が、ストリッパ113によって持ち上げられてスロット13に挿入される。また、第1のコイル11のコイル辺をスロット13に挿入する動作と同時に、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bがスロット13に挿入される。これにより、スロット13の開口13aがスロット閉塞部105bによって閉塞され、第1のコイル11のコイル辺がスロット13から脱落するのを防止する。
次いで、制御部403は、支持台駆動部112に指令を送り、支持台111を下方へ移動させる。これにより、ブレード115およびストリッパ113は、支持台111とともに下方へ移動して、ステータコア10から引き抜かれる。
図15を参照して、制御部403は、コイル整形治具駆動部203に指令を送り、コイル整形治具210を、仮ウェッジ105が挿入されたステータコア10の上方に配置する。次いで、制御部403は、仮ウェッジ駆動部106に指令を送り、仮ウェッジ支持台107を下方へ移動させる。これにより、仮ウェッジ105は、ステータコア10に対して相対的に下方へ移動する。
この動作に同期するように、制御部403は、コイル整形治具駆動部203に指令を送り、コイル整形治具210をステータコア10に向かうように相対的に移動させる。これにより、コイル整形治具210のコイル整形部212の先端部212cが、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bの先端部105cから離間することなく、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bがスロット13から引き抜かるのと同時に、コイル整形部212がスロット13内に挿入される。このようにして、コイル整形部212がスロット13内に挿入される。
その結果、スロット13内に存在する第1のコイル11のコイル辺は、図11(a)に示す形状から図11(b)に示す形状に整形され、第1のコイル11のコイル辺と歯部12bとの間に空間22が形成される。その後に、コイル整形治具210が挿入されたステータコア10が、図16に示すステータコア圧入装置302に搬送され、該ステータコア圧入装置302にセットされる。
図16を参照して、制御部403は、ステータコア圧入装置駆動部303に指令を送り、ステータコア10を下方へ移動させる。このとき、制御部403は、コイル整形治具210がステータコア10とともに移動しないように、保持部駆動部306に指令を送り、保持部305によってコイル整形治具210を保持する。これにより、ステータコア10が、コイル挿入部310へ向かって移動し、コイル整形部212がスロット13から引き抜かれる。
そして、コイル整形部212の下方に配置されたブレード315が、ステータコア10内に挿入される。次いで、制御部403は、ブレード駆動部304に指令を送り、ブレード315を下方へ移動させるとともに、ステータコア圧入装置駆動部303に指令を送り、ステータコア10を、ブレード315と一体的に下方へ移動させる。
これにより、第2のコイル21のコイル辺が、スロット13内における、コイル整形部212によって確保されていた空間22に、挿入される。次いで、制御部403は、ステータコア圧入装置302を駆動して、ステータコア10をさらに下方へ移動させる。この動作に伴って、本ウェッジ314がスロット13の各々に挿入され、該本ウェッジ314によってスロット13の開口13aが閉塞される。
このようにして、本実施形態に係る巻線システム400は、図17に示すように、第1のコイル11と第2のコイル21を、ステータコア10の歯部12の各々に集中巻によって巻回することができる。
次に、図18を参照して、本発明の一実施形態に係る、電動機のステータコアの製造方法について説明する。ステップS1において、ステータコア10のスロット13に第1のコイル11のコイル辺を挿入する。具体的には、例えば図13〜図16に示す巻線システム400の場合、制御部403は、ステータコア駆動部103に指令を送り、ステータコア10を保持するステータコア取付台102を下方へ移動させる。
これにより、ブレード115の各々が、スロット13内に挿入される。次いで、制御部403は、ブレード115とステータコア10を、ブレード115と一体的に下方へ移動させる。その結果、第1のコイル11のコイル辺が、ストリッパ113によってスロット13に挿入される。
ステップS2において、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bをスロット13に挿入する。具体的には、制御部403は、ステップS1を実行するのと同時に、ステータコア取付台102を下方へ移動させ、ストリッパ113によって第1のコイル11のコイル辺をスロット13内に挿入しながら、仮ウェッジ支持台107に固定された仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bを、スロット13に挿入させる。
ステップS3において、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bをスロット13から引き抜きつつ、コイル整形治具210のコイル整形部212をスロット13に挿入する。具体的には、制御部403は、仮ウェッジ駆動部106に指令を送り、仮ウェッジ支持台107を下方へ移動させつつ、コイル整形治具駆動部203に指令を送り、コイル整形治具支持部202をステータコア10に向かうように相対的に移動させる。
これにより、コイル整形治具210のコイル整形部212の先端部212cが、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bの先端部105cから離間することなく、仮ウェッジ105のスロット閉塞部105bがスロット13から引き抜かれるのと同時に、コイル整形部212がスロット13内に挿入される。
ステップS4において、コイル整形部212によって形成された空間22、23に、第2のコイル21のコイル辺を挿入する。具体的には、制御部403は、ステータコア圧入装置駆動部303に指令を送り、ステータコア圧入装置302によってステータコア10を下方へ移動させ、ブレード315の各々を、スロット13内に挿入する。
次いで、制御部403は、ブレード駆動部304に指令を送り、ブレード315を下方へ移動させるとともに、ステータコア圧入装置駆動部303に指令を送り、ステータコア10を、ブレード315と一体的に下方へ移動させる。これにより、第2のコイル21のコイル辺が、ストリッパ313によって持ち上げられて、スロット13内の、コイル整形部212によって確保されていた空間22に、挿入される。
ステップS5において、本ウェッジ314をスロット13に挿入する。具体的には、制御部403は、ステップS4を実行するのと同時に、ステータコア圧入装置302を駆動して、ステータコア10をさらに下方へ移動させる。この動作に伴って、第2のコイル21のコイル辺をスロット13の空間22に挿入しながら本ウェッジ314がスロット13の各々に挿入され、第2のコイル21のコイル辺の挿入と同時に該本ウェッジ314によってスロット13の開口13aが閉塞される。
なお、上述の実施形態においては、ステータコア取付台、コイル整形治具支持部等の要素が、サーボモータと螺子機構からなる駆動部によって移動される場合について述べたが、これに限定されない。
また、上述の実施形態においては、ステータコアを、固定されたストリッパおよび仮ウェッジに対して相対的に移動させることによって、スロット内にコイルおよびスロット閉塞部を挿入する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、例えば、ストリッパおよび仮ウェッジを、固定されたステータコアに対して相対移動させることによって、スロット内にコイルおよびスロット閉塞部を挿入してもよい。
同様に、上述の実施形態においては、コイル整形治具を、固定されたステータコアに対して相対移動させることによって、コイル整形部をスロット内に挿入する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、ステータコアを、固定されたコイル整形治具に対して相対移動させ、コイル整形部をスロット内に挿入してもよい。
また、図1に示す実施形態においては、仮ウェッジ支持台107が、仮ウェッジ駆動部によって移動可能である場合について述べた。しかしながら、これに限らず、仮ウェッジ駆動部を省略し、仮ウェッジ支持台107が固定されてもよい。同様に、図1に示す実施形態において、支持台駆動部を省略し、支持台が固定されてもよい。
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10 ステータコア
11,21 コイル
12 歯部
13 スロット
100,200,300 巻線挿入機
101,201,301,403 制御部
105 仮ウェッジ
110,310 コイル挿入部
210 コイル整形治具
400 巻線システム
11,21 コイル
12 歯部
13 スロット
100,200,300 巻線挿入機
101,201,301,403 制御部
105 仮ウェッジ
110,310 コイル挿入部
210 コイル整形治具
400 巻線システム
Claims (12)
- 電動機のステータコアに形成された歯部にコイルを装着するための巻線挿入機であって、
互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットにコイルの一部分を挿入するコイル挿入部と、
前記コイル挿入部に支持される仮ウェッジであって、前記スロットに脱離可能に挿入されて前記スロットの開口を閉塞する、スロット数に対応する個数のスロット閉塞部、および、該スロット閉塞部を互いに平行且つ等間隔で支持する環状の支持部を有する、仮ウェッジと、を備える、巻線挿入機。 - 電動機のステータコアに形成された歯部にコイルを装着するための巻線挿入機であって、
互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットに挿入され、該スロットに存在するコイルの一部分を一方の歯部に押し付けて、該コイルの一部分と他方の歯部との間に空間を形成するコイル整形部を備える、巻線挿入機。 - L字状の断面を有する、スロット数に対応する個数の前記コイル整形部と、
前記コイル整形部を互いに平行に支持する板状の支持部と、を備える、請求項2に記載の巻線挿入機。 - 前記コイル整形部に隣接して配置され、該コイル整形部によって形成された前記空間に第2のコイルの一部分を挿入するコイル挿入部をさらに備える、請求項2または3に記載の巻線挿入機。
- 前記コイル挿入部は、前記スロットに挿入されて前記スロットの開口を閉塞する本ウェッジを移動可能に支持する本ウェッジ支持部を有する、請求項4に記載の巻線挿入機。
- 請求項1に記載の第1の前記巻線挿入機と、
請求項2〜5のいずれか1項に記載の第2の前記巻線挿入機と、
前記第1の巻線挿入機および前記第2の巻線挿入機を制御する制御部と、を備える、巻線システム。 - 前記第1の巻線挿入機は、前記スロット閉塞部を支持する閉塞部支持部と、前記閉塞部支持部を移動させる閉塞部駆動部と、を有し、
前記第2の巻線挿入機は、前記コイル整形部を支持するコイル整形部支持部と、該コイル整形部支持台を移動させるコイル整形部駆動部と、を有し、
前記制御部は、前記スロット閉塞部が前記スロットから引き抜かれるのと同時に、前記コイル整形部が前記スロットに挿入されるように、前記閉塞部駆動部および前記コイル整形部駆動部を制御する、請求項6に記載の巻線システム。 - 電動機のステータコアにコイルを装着する方法であって、
前記ステータコアに形成された、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットに、第1のコイルの一部分を挿入する工程と、
前記スロットに挿入された前記第1のコイルの一部分を一方の歯部に押し付けて、該コイルの一部分と他方の歯部との間に空間を形成するコイル整形部を、前記スロットに挿入する工程と、
前記コイル整形部によって形成された前記空間に、第2のコイルの一部分を挿入する工程と、を備える、方法。 - 前記第1のコイルの一部分を挿入する工程は、前記スロットの開口を閉塞するスロット閉塞部を、該スロットに挿入する工程を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記コイル整形部を前記スロットに挿入する工程において、前記スロット閉塞部を前記スロットから引き抜くのと同時に、前記コイル整形部を前記スロットに挿入する、請求項9に記載の方法。
- 前記第2のコイルの一部分を挿入する工程において、前記コイル整形部を前記スロットから引き抜くのと同時に、前記第2のコイルの一部分を前記スロットに挿入する、請求項8〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2のコイルの一部分を挿入する工程は、前記スロットの開口を閉塞する本ウェッジを、該スロットに挿入する工程を含む、請求項8〜11のいずれか1項に記載の方法。
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