JP4262378B2 - ステータの巻線装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ティース毎に分割された複数のステータコアを円環状に組み立てるとともに、前記ステータコアに巻線処理を施してステータを形成するステータの巻線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、モータや発電機では、円環状に組み立てられたステータコアの内部にロータを配設した構造が採用されている。この種のステータコアは、略円筒体の内周面に半径方向に指向した凸部が複数形成されており、その凸部の溝に導線を巻き付けるように構成されている。このため、導線の巻き付け作業が極めて煩雑であるという不具合があった。
【0003】
そこで、例えば、特開平9−191588号公報に開示されている回転電機およびその製造方法が知られている。この従来技術では、図12に示すように、3つの固定子片1a、1bおよび1cが一つのユニットコア2として構成されており、3つの前記ユニットコア2を組み合わせることによって一つの固定子が構成されている。固定子片1a〜1cは、それぞれの巻線作業に干渉することがないように互いに角度を有して構成されている。
【0004】
固定子片1a〜1cが図示しない鉄心保持治具に保持された状態で、フライヤ(図示せず)を介して巻線処理が施され、図13に示すように、前記固定子片1a〜1cにコイル3a〜3cが巻線される。さらに、固定子片1a〜1cは、治具(図示せず)に沿って内方に折り曲げられてユニットコア2が構成され、前記ユニットコア2が3つ組み合わされることによって固定子が製造されている(図14参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、固定子片1a〜1cに鉄心保持治具およびフライヤを介して巻線処理を行った後、前記固定子片1a〜1cを治具に沿って折り曲げる処理を、例えば、3個のユニットコア2について行うとともに、これらを一体的に組み付ける作業が必要となる。これにより、複数の治具を要するとともに、固定子の製造作業全体が相当に煩雑でかつ時間のかかるものになるという問題が指摘されている。
【0006】
しかも、上記の従来技術により、整流子を備えたモータの巻線作業を行う場合、固定子片1a〜1cに巻線されるコイル3a〜3cがそれぞれ整流子のフック部に係止される。このため、固定子片1a〜1cを内方に折り曲げてユニットコア2を構成する際に、整流子とコイル3a〜3cとの間に緩みが生じて前記コイル3a〜3cの巻線不良が発生してしまう。これにより、整流子付きモータの巻線作業が極めて煩雑なものになるという問題が指摘されている。
【0007】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、ステータの巻線作業を容易かつ効率的に行うことが可能なステータの巻線装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るステータの巻線装置では、基台に対して円環状に装着される各保持機構に対し、ティース毎に分割されたステータコアが保持されるとともに、前記ステータコアのロータ側端部が鉛直上方向に指向した鉛直姿勢に配置される。この状態で、巻線機構を介してステータコアにコイルが巻回されかつ整流子部材のフック部に前記コイルが係止された後、前記ステータコアが鉛直姿勢から水平姿勢に回動されるとともに、保持機構が円環の中心に向かって移動し、該ステータコア同士が互いに係合される。
【0009】
これにより、ステータコアを保持機構に装着した状態で、そのロータ側端部を鉛直方向に配置させることができ、前記ステータコアに対する巻線作業が容易かつ円滑に遂行される。しかも、巻線処理後のステータコアを垂直姿勢から水平姿勢に回動させ、さらに保持機構を円環の中心に向かって移動させるだけで、各ステータコア同士が互いに係合されて円環状に配置される。
【0010】
その際、整流子部材を保持する移動機構が、駆動機構に連動して前記整流子部材を円環の軸方向および/または周方向に移動させている。従って、ステータコアが鉛直姿勢から水平姿勢に回動される際に、および前記ステータコアが円環の中心に向かって移動する際に、整流子部材に係止されているコイルに緩みが発生することがなく、前記コイルに所望のテンションを確実に付与することが可能になる。
【0011】
このため、ステータの巻線作業全体が、簡単な構成で効率的かつ迅速に遂行されることになる。しかも、構成が簡素化することにより、部品点数を削減しかつ製造コストを有効に低減することが可能になる。
【0012】
また、保持機構が、基台に対して移動可能に配置される可動台を備えており、この可動台に水平軸回りに揺動自在に設けられる揺動支持部材が、ステータコアを保持している。従って、極めて簡単な構成で、ステータコアを鉛直姿勢と水平姿勢とに容易に姿勢変換させることができ、巻線作業全体の効率化が容易に遂行される。
【0013】
さらにまた、移動機構が、基台と一体的に間欠回転する回転軸を備え、この回転軸に整流子部材が保持されるとともに、昇降手段の作用下に前記回転軸が駆動機構の動作に同期して昇降される。これにより、移動機構は、駆動機構と確実に連動することができ、整流子部材のフック部に係止されるコイルの緩みを可及的に阻止することが可能になる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態に係るステータの巻線装置10が適用されるステータ12の斜視説明図である。ステータ12は、外径リング13内に円環状に配設保持されるティース毎に分割された複数の、例えば、9個のステータコア14と、前記ステータコア14に巻き付けられる複数の巻線コイル16と、前記巻線コイル16が巻線される整流子部材18とを備える。
【0015】
ステータコア14は、同一形状の弾性力を有する鉄系材料で形成された板体を所定枚数積層して構成され、または鉄系材料で鋳造により一体成形される。ステータコア14は、頭部20と脚部22とを備えた略T字状に形成され、この頭部20の円周方向の一端側には円弧状の空間からなる凹部24が設けられるとともに、円周方向の他端側には円弧状の凸部26が設けられる。頭部20には、孔部27が形成されている。整流子部材18はリング状に形成されており、その外周部には、等角度間隔ずつ離間して巻線用フック部28が設けられている。
【0016】
図2は、本発明の実施形態に係る巻線装置10の概略構成を示す斜視説明図であり、図3は、前記巻線装置10の一部断面側面図である。
【0017】
巻線装置10は、ステータコア14を保持するとともに、前記ステータコア14のロータ側端部である脚部22を鉛直上方向に配置可能な複数の、例えば、9台の保持機構30と、複数の前記保持機構30が円環状にかつ円環の中心(矢印A方向)に向かって移動可能に装着されるインデックステーブル(基台)32と、前記脚部22を鉛直上方向に配置した状態で、前記ステータコア14に巻線コイル16を形成しかつ整流子部材18のフック部28に線状コイル16aを係止する巻線機構34と、前記巻線コイル16が施された前記ステータコア14を鉛直姿勢から水平姿勢に回動させるとともに、該ステータコア14同士を互いに係合させるために、前記保持機構30を前記円環の中心に向かって押圧する駆動機構36と、前記整流子部材18を保持し前記駆動機構36に連動して該整流子部材18を前記円環の軸方向(矢印B方向)に移動させる移動機構40とを備える。
【0018】
インデックステーブル32はリング状を有しており、所定の角度間隔ずつ離間して、例えば、9個の開口部38が形成される。インデックステーブル32の中央部に配置される移動機構40は、インデックステーブル32と一体的に間欠回転可能な回転軸42を備え、この回転軸42の途上に保持手段43を構成するフランジ部44が形成される。フランジ部44上に整流子部材18が載置されるとともに、前記整流子部材18上に押さえナット46が配置される。この押さえナット46は、回転軸42に形成された図示しないねじ部に螺合するねじ孔を有している。回転軸42は、昇降手段、例えば、シリンダ48から延在するロッド50に連結されている。
【0019】
図4および図5に示すように、保持機構30は、インデックステーブル32に対して矢印A方向に進退可能に配置される可動台52と、前記可動台52に鉛直方向に揺動自在に設けられるとともに、ステータコア14を保持する揺動支持部材54と、前記揺動支持部材54に対して前記ステータコア14を押圧するクランプ手段56とを備える。
【0020】
可動台52は、インデックステーブル32の上面32aに沿って矢印A方向に進退動作可能であり、この可動台52の下部には、前記インデックステーブル32の開口部38を貫通して該インデックステーブル32の裏面側に係合する従動カム部材58が固着される。この従動カム部材58の矢印A方向先端側には、鉛直下方向に向かって矢印A方向とは逆方向に傾斜するテーパ面60が設けられている。可動台52上には、一対の支柱部62が上方に向かって膨出形成されており、前記支柱部62に支軸64を介して揺動支持部材54が設けられる。
【0021】
揺動支持部材54は、外力が付与されていない状態では、図4に示すように、水平方向に延在しており、その端部から上方に突出する屈曲部66には、ステータコア14の孔部27に嵌合するピン68が設けられる。揺動支持部材54には、ステータコア14の頭部20の湾曲形状に対応する湾曲受け部70が設けられている。
【0022】
揺動支持部材54には、屈曲部66とは反対側の端部にクランプ手段56を構成するクランプ部材72が支軸74を介して揺動自在に装着される。支軸74にはスプリング76が巻回されており、クランプ部材72は、このスプリング76を介してクランプ方向に付勢されている。揺動支持部材54には、アンクランプ状態のクランプ部材72が当接支持される突き当て部78が設けられている。
【0023】
図2および図3に示すように、巻線機構34は、図示しない回転駆動源に連結されて鉛直軸回りに回転可能な回転軸80を備え、この回転軸80の下部側にフライヤ本体82が装着される。フライヤ本体82の先端に設けられたノズル84から巻線コイル16を構成する線状コイル16aが供給可能である。
【0024】
駆動機構36は、ステータコア14が供給される位置に対応して配置されるプッシュロッド86を備え、このプッシュロッド86は、揺動支持部材54が立位姿勢に保持された状態で、クランプ部材72をスプリング76の弾性力に抗して開放側に支持する。このステータコア14の供給位置あるいは別のステーションに配置された巻線機構34に対応し、この巻線機構34による巻線作業時に揺動支持部材54およびクランプ部材72を保持する第1駆動カム部材88が、矢印A方向に進退可能に配置される。
【0025】
インデックステーブル32の下部側には、駆動機構36を構成する第2駆動カム部材90が矢印B方向に進退自在に配置される。この第2駆動カム部材90はリング状に構成されており、その上部外周側に各保持機構30を構成する従動カム部材58のテーパ面60に当接するテーパ面92が周回形成されている。第2駆動カム部材90の外周側には、保持機構30の数に対応して9組のプッシュロッド94が鉛直方向に進退自在に設けられる。このプッシュロッド94は、各揺動支持部材54を水平軸回りに90゜回転させることにより、巻線処理後のステータコア14を鉛直姿勢から水平姿勢に姿勢変換させる機能を営む。
【0026】
駆動機構36は、インデックステーブル32の上方に配置される昇降テーブル96を備え、この昇降テーブル96には、各保持機構30を構成するクランプ部材72を上方から押圧する9組の押圧ロッド98が設けられるとともに、各押圧ロッド98は、スプリング100を介して鉛直下方向に押圧されている。昇降テーブル96の下面側には、押圧ロッド98を囲繞して9個の(あるいはリング状の)第3駆動カム部材104が設けられ、この第3駆動カム部材104の下部側内面には、揺動支持部材54を矢印A方向に押圧するためのテーパ面106が形成されている。
【0027】
このように構成される巻線装置10の動作について、以下に説明する。
【0028】
まず、所定枚数の板体が積層されてステータコア14が構成される一方、保持機構30を構成する揺動支持部材54が立位姿勢に保持される。そして、図6に示すように、駆動機構36を構成するプッシュロッド86が突き出され、このプッシュロッド86によりクランプ部材72がスプリング76の弾性力に抗して鉛直上方向(開放方向)に強制的に支持される。この状態で、ステータコア14が揺動支持部材54に配置される。その際、ステータコア14は、頭部20の円弧状外周面を揺動支持部材54の湾曲受け部70に案内されながら孔部27にピン68が挿入されるため、前記揺動支持部材54に対して正確に保持される。
【0029】
次に、プッシュロッド86が退避され、クランプ手段56を構成するクランプ部材72がスプリング76の弾性力を介して鉛直下方向(閉動方向)に揺動し、前記クランプ部材72がステータコア14を揺動支持部材54を構成する屈曲部66側に押圧する。このため、ステータコア14は、保持機構30に対して押圧保持される。揺動支持部材54は、ステータコア14を保持した後、支軸64を介して垂直姿勢から水平姿勢に姿勢変換される。これにより、ステータコア14は、水平姿勢から鉛直姿勢、すなわち、ロータ側端部である脚部22を鉛直上方向に指向させて配置される(図5参照)。
【0030】
ステータコア14が鉛直姿勢に回動された状態で、あるいはこの状態からインデックステーブル32がインデックスされた後、巻線機構34が駆動される。この巻線機構34では、フライヤ本体82の先端部に設けられたノズル84から線状コイル16aが繰り出されるとともに、図示しない回転駆動源の作用下に前記フライヤ本体82が回転軸80と一体的に回転する。このため、ステータコア14の脚部22に巻線コイル16が形成される。
【0031】
その際、駆動機構36を構成する第2駆動カム部材90が上方に移動しており、そのテーパ面92が従動カム部材58のテーパ面60に当接して可動台52がインデックステーブル32の開口部38内で半径外方向に押圧支持される一方、揺動支持部材54およびクランプ部材72が第1駆動カム部材88を介して矢印A方向(半径内方向)に押圧されている。従って、保持機構30は、第1および第2駆動カム部材88、90を介して半径方向両側から確実かつ強固に保持され、巻線機構34による巻線作業が円滑にかつ迅速に遂行されることになる。
【0032】
ステータコア14による巻線作業が終了した後、巻線機構34は、一旦、整流子部材18に設けられたフック部28に巻線処理を施した後、新たな保持機構30に押圧保持されているステータコア14に対する巻線作業を行う。ここで、第1駆動カム部材88は、巻線機構34による巻線作業が行われている間、保持機構30を保持しており、巻線処理が終了した後に矢印A方向とは逆方向に移動して所定の退避位置に配置される。
【0033】
一方、第2駆動カム部材90は、インデックステーブル32の回転時に保持機構30が矢印A方向に移動しないように、全ての保持機構30に保持されている各ステータコア14に対する巻線処理が終了するまで、従動カム部材58に係合されている。
【0034】
上記のように全ての(本実施形態では、9個の)保持機構30にステータコア14が保持され、各ステータコア14に対し巻線機構34を介して巻線コイル16が形成された後(図7参照)、プッシュロッド94が上方に移動して揺動支持部材54が支軸64を中心に90゜回転する(図8および図9参照)。
【0035】
プッシュロッド94の押圧作用下に各保持機構30を構成する揺動支持部材54が90゜回転し、巻線コイル16が形成されたステータコア14が全て水平姿勢に保持されると、図10に示すように、第2駆動カム部材90が下方向に移動して従動カム部材58から離間した後、昇降テーブル96が下降する。このため、まず、押圧ロッド98がクランプ手段56を構成するクランプ部材72を上方から押圧し、このクランプ部材72を介してステータコア14が強固に押圧保持される。
【0036】
次いで、第3駆動カム部材104が揺動支持部材54に当接し、この第3駆動カム部材104のカム面106の押圧作用下に、可動台52がインデックステーブル32の開口部38に沿って矢印A方向に移動する。従って、9個の保持機構30は、巻線コイル16を形成した全てのステータコア14を一体的に円環の中心に向かって移動させ、前記ステータコア14同士が互いに係合する(図11参照)。具体的には、一方のステータコア14の頭部20に設けられた凹部24に、他方のステータコア14の頭部20に設けられた凸部26が嵌合し、9個のステータコア14が互いに係合して円環状に配設される。各ステータコア14が円環状に配置された後、外径リング13内に配置されることにより、ステータ12が得られる。
【0037】
ところで、プッシュロッド94を介して揺動支持部材54が90゜回転される際、巻線コイル16から整流子部材18のフック部28に掛け渡された線状コイル16aに緩みが発生してしまう。
【0038】
そこで、本実施形態では、図9に示すように、整流子部材18を保持している回転軸42が、プッシュロッド94の上昇動作に同期するシリンダ48の駆動作用下に鉛直下方向(矢印B方向)に移動し、線状コイル16aに所定のテンションを付与することができる。さらに、第3駆動カム部材104を介して保持機構30が矢印A方向に移動する際、図11に示すように、シリンダ48の作用下に整流子部材18が下降し、巻線コイル16からフック部28に掛け渡されている線状コイル16aに所定のテンションが付与されることになる。
【0039】
このように、本実施形態では、駆動機構36を介してステータコア14が鉛直姿勢から水平姿勢に回動される際に、および前記ステータコア14同士が円環の中心に向かって移動する際に、この駆動機構36に連動して移動機構40を構成するシリンダ48が駆動され、整流子部材18が下降する。これにより、各巻線コイル16と整流子部材18の各フック部28に掛け渡された線状コイル16aには、常時、所定のテンションが付与されており、前記巻線コイル16に緩みが惹起されることを確実に阻止することができるという効果が得られる。
【0040】
また、本実施形態では、ステータコア14が揺動支持部材54に保持されると、この揺動支持部材54の回動作用下に前記ステータコア14が、一旦、立位姿勢に配置されるため、該ステータコア14に対し巻線機構34を介して簡単かつ迅速に巻線処理を施すことができる。さらに、巻線処理後のステータコア14は、鉛直姿勢から水平姿勢に回動された後、第3駆動カム部材104の押圧作用下に円環状の中心に向かって移動されることによって、該ステータコア14同士が互いに係合して円環状のステータ12が得られる。
【0041】
これにより、単一の巻線装置10を用いて、巻線処理が簡単かつ効率的に遂行され、生産性の向上が容易に図られるとともに、前記巻線装置10全体の構成を有効に簡素化することが可能になるという利点が得られる。
【0042】
なお、本実施形態では、整流子部材18を保持し駆動機構36に連動して該整流子部材18を円環の軸方向(矢印B方向)に移動させる移動機構40とを備えているが、これに代替して、あるいはこれに付加して前記整流子部材18のフック部28に掛け渡されている線状コイル16aを前記円環の周方向(矢印A方向)に引っ張る移動機構(図示せず)を用いることができる。
【0043】
【発明の効果】
本発明に係るステータの巻線装置では、ステータコアのロータ側端部が鉛直上方向に指向した鉛直姿勢に配置された状態で、コイルの巻線処理および整流子部材のフック部への係止処理が施された後、前記ステータコアが水平姿勢に回動されるとともに、該ステータコア同士が互いに係合することにより、円環状のステータを容易かつ迅速に得ることができる。その際、駆動機構に連動して移動機構が駆動され、整流子部材が軸方向および/または周方向に移動して、常時、コイルに所定のテンションを付与することが可能になる。しかも、構成が簡素化するとともに、部品点数を削減することができ、製造費を有効に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る巻線装置が適用されるステータの斜視説明図である。
【図2】前記巻線装置の概略構成を示す斜視説明図である。
【図3】前記巻線装置の一部断面側面図である。
【図4】前記巻線装置の要部斜視説明図である。
【図5】前記巻線装置の要部側面説明図である。
【図6】前記巻線装置にステータコアを配置する際の動作説明図である。
【図7】前記ステータコアに巻線処理を施す際の平面説明図である。
【図8】巻線処理後の前記ステータコアを水平姿勢に変換させる際の動作説明図である。
【図9】図8に示す巻線処理後の前記ステータコアの概略動作説明図である。
【図10】巻線処理後の前記ステータコアを互いに係合させる際の動作説明図である。
【図11】図10に示す巻線処理後の前記ステータコアの概略動作説明図である。
【図12】従来技術に係るユニットコアの説明図である。
【図13】前記ユニットコアに巻線処理を施す際の説明図である。
【図14】前記ユニットコアを組み合わせて固定子を製造する際の説明図である。
【符号の説明】
10…巻線装置 12…ステータ
14…ステータコア 16…巻線コイル
16a…線状コイル 18…整流子部材
20…頭部 22…脚部
27…孔部 28…フック部
30…保持機構 32…インデックステーブル
32a…上面 34…巻線機構
36…駆動機構 38…開口部
40…移動機構 42…回転軸
43…保持手段 44…フランジ部
48…シリンダ 52…可動台
54…揺動支持部材 56…クランプ手段
58…従動カム部材 60、92、106…テーパ面
62…支柱部 64、74…支軸
66…屈曲部 68…ピン
70…湾曲受け部 72…クランプ部材
76、100…スプリング 80…回転軸
82…フライヤ本体 84…ノズル
86、94…プッシュロッド 88、90…駆動カム部材
96…昇降テーブル 98…押圧ロッド
104…駆動カム部材
Claims (3)
- ティース毎に分割されたステータコアを保持するとともに、前記ステータコアのロータ側端部を鉛直上方向に指向させた鉛直姿勢に配置可能な複数の保持機構と、
複数の前記保持機構が、円環状にかつ前記円環の中心に向かって移動可能に装着される基台と、
前記ロータ側端部を前記鉛直姿勢に配置した状態で、前記ステータコアにコイルを巻回しかつ整流子部材のフック部に前記コイルを係止する巻線機構と、
前記コイルが巻回された前記ステータコアを、前記鉛直姿勢から前記ロータ側端部を水平方向にかつ前記円環状の中心に指向させた水平姿勢に回動させるとともに、該ステータコア同士を互いに係合させるために、前記保持機構を前記円環の中心に向かって押圧する駆動機構と、
前記整流子部材を保持し、前記駆動機構に連動して該整流子部材を前記円環の軸方向および/または周方向に移動させる移動機構と、
を備えることを特徴とするステータの巻線装置。 - 請求項1記載の巻線装置において、前記保持機構は、前記基台に対して移動可能に配置される可動台と、
前記可動台に対し水平軸回りに揺動自在に設けられるとともに、前記ステータコアを保持する揺動支持部材と、
を備えることを特徴とするステータの巻線装置。 - 請求項1記載の巻線装置において、前記移動機構は、前記基台と一体的に間欠回転する回転軸と、
前記回転軸に前記整流子部材を保持する保持手段と、
前記回転軸を昇降させる昇降手段と、
を備えることを特徴とするステータの巻線装置。
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