CN112751466A - 线圈插入装置 - Google Patents

Abstract

提供线圈插入装置，降低线圈的损伤并且提高插入线圈的效率。线圈插入装置(100)通过使线圈从轴向一侧朝向另一侧相对移动而插入于定子铁芯的沿轴向贯通的多个槽，其中，该线圈插入装置具有：多个导向板，它们沿轴向移动，配置于定子铁芯的径向内侧并保持线圈；线圈移动机构，其沿轴向移动，配置于多个导向板的径向内侧并使线圈移动；以及控制部(160)，其检测线圈移动机构所进行的线圈的插入的插入阻力，并根据插入阻力控制导向板和线圈移动机构中的至少一方的移动。

Description

线圈插入装置

技术领域

本发明涉及线圈插入装置。

背景技术

以往，公知有将线圈插入于定子铁芯的槽内的线圈插入装置。例如，在日本特开平5-236712号公报(专利文献1)中公开了一种线圈插入装置，其具有：第一和第二可动导向板(blade)，其保持线圈；挤压件(stripper)，其使线圈插入槽内；以及第一和第二可动导向板驱动单元，其驱动第一和第二可动导向板。第一和第二可动导向板驱动单元在使第一和第二可动导向板前进至定子铁芯的第一规定位置的状态下，仅使第二可动导向板在不脱离线圈的范围内后退，并在再次使第一和第二可动导向板进一步前进至第二规定位置的状态下，仅使第二可动导向板在所述范围内下降。另外，在专利文献1中，公开了如下的技术：通过重复第一可动导向板的前进、停止和第二可动导向板的前进、后退这一连串的动作，与以往的将全部行程一次插入的情况相比，能够大幅缓和线圈与槽内表面的摩擦，并且能够允许高占积率的线圈插入。

专利文献1：日本特开平5-236712号公报

但是，在上述专利文献1的线圈插入装置中，为了大幅缓和线圈与槽内表面之间的摩擦，必须具有较大安全率地反复进行第一可动导向板的前进、停止和第二可动导向板的前进、后退这一连串的动作。因此，有可能第二可动导向板后退之后再返回的工序的一部分被浪费，存在有效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供降低线圈的损伤并且提高插入线圈的效率的线圈插入装置。

根据本发明的第一观点的线圈插入装置通过使线圈从轴向一侧朝向另一侧相对移动而插入于定子铁芯的沿轴向贯通的多个槽，其中，该线圈插入装置具有：多个导向板，它们沿轴向移动，配置于定子铁芯的径向内侧并保持线圈；线圈移动机构，其沿轴向移动，配置于多个导向板的径向内侧并使线圈移动；以及控制部，其检测线圈移动机构所进行的线圈的插入的插入阻力，并根据线圈的插入阻力控制导向板和线圈移动机构中的至少一方的移动。

本发明能够提供降低线圈的损伤并且提高插入线圈的效率的线圈插入装置。

附图说明

图1是定子的与轴向垂直的剖面的示意图。

图2是实施方式的线圈插入装置的示意图。

图3是实施方式的线圈插入装置的框图。

图4是实施方式的线圈插入方法的流程图。

图5是实施方式的线圈插入方法的示意图。

图6是实施方式的线圈插入方法的示意图。

图7是实施方式的线圈插入方法的示意图。

图8是实施方式的线圈插入方法的示意图。

图9是实施方式的线圈插入方法的示意图，示出图8的整体。

图10是实施方式的线圈插入方法的示意图。

图11是实施方式的线圈插入方法的示意图。

图12是实施方式的线圈插入方法的示意图。

图13是实施方式的线圈插入方法的示意图。

标号说明

1：定子；10：线圈；20：定子铁芯；21：槽；22：槽开口；23：齿；100：线圈插入装置；110、111、112：导向板；120：挤压件；130：导向板用驱动部；131：导向板固定板；132：螺杆轴；133：螺母；134：导向板用马达；135：导向板用驱动器；140：挤压件用驱动部；141：挤压件固定板；142：螺杆轴；143：螺母；144：挤压件用马达；145：挤压件用驱动器；150：校准工具；160：控制部；161：检测部；162：判断部；170：通知部；180：储存部。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。另外，在以下的附图中对相同或相当的部分标以相同的参照标号，并不重复其说明。

另外，在以下的说明中，将定子1的中心轴线延伸的方向(即，槽的贯通方向)作为“轴向”。将沿着轴向的一侧作为上(前)侧、另一侧作为下(后)侧。上下(前后)方向是为了确定位置关系而使用的，并不限定实际的方向。即，下方向并不一定意味着重力方向。轴向并未被特别限定，包括铅直方向、水平方向和与这些方向交叉的方向等。

另外，将与定子1的中心轴线垂直的方向作为“径向”。将沿着径向的一侧作为内侧、另一侧作为外侧。另外，将沿着以定子1的中心轴线为中心的圆弧的方向作为“周向”。

另外，在以下的说明所使用的附图中，出于强调特征部分的目的，方便起见存在放大作为特征的部分而示出的情况。因此，各构成要素的尺寸和比例与实际上的不一定相同。另外，出于同样的目的，存在省略不作为特征的部分而图示的情况。

(定子)

如图1所示，定子1是马达的构成部件，与未图示的转子相互作用而产生转矩。本实施方式的定子1是将线圈10跨过数个槽21而卷绕的分布式绕组。定子1具有线圈10和定子铁芯20。

<定子铁芯>

定子铁芯20形成为中空的圆柱状。定子铁芯20是由较薄的硅钢板层叠形成的。在定子铁芯20中，呈放射状形成有多个齿23。各齿23彼此之间形成有槽21。齿23隔着槽21沿径向延伸。在槽21中形成有作为径向开口部的槽开口22。本实施方式的定子铁芯20是一体型的定子铁芯。

<线圈>

线圈10是线圈线卷绕为环状而成的。本实施方式的线圈线是圆线，但并未特别限定，也可以是扁线等。

线圈10具有两个线圈边部和线圈搭接部。两个线圈边部被收纳于槽21内。具体而言，收纳了一个线圈边部的槽21与收纳了另一个线圈边部的槽21不同。收纳了一个线圈边部的槽21和收纳了另一个线圈边部的槽21可以如图1所示那样在周向上隔着其它槽而配置，也可以相邻(未图示)。

(线圈插入装置)

参照图1至图3对线圈插入装置100进行说明。线圈插入装置100通过使线圈10从轴向一侧向另一侧(在图2中为从右侧向左侧)相对移动而插入于定子铁芯20的沿轴向贯通的多个槽21。详细而言，线圈插入装置100使线圈10按照横跨定子铁芯20的2个槽21的方式从各槽开口22插入。

线圈插入装置100具有图2所示的多个导向板110、作为线圈移动机构的挤压件120、导向板用驱动部130、挤压件用驱动部140、作为保持部的校准工具150、图3所示的控制部160、通知部170以及储存部180。

<导向板>

如图2所示，导向板110保持线圈10。导向板110配置于定子铁芯20的径向内侧并沿轴向移动。详细而言，多个导向板110与齿23对应地配置于同一圆周上。

本实施方式的导向板110由2个导向板111、112构成。导向板111、112隔着多个齿23而配置。导向板111、112将勾挂于后述的挤压件120的线圈10沿轴向和径向引导至槽21。导向板111、112是沿轴向延伸的棒状部件。导向板111、112是沿轴向移动的可动导向板。

<挤压件>

挤压件120是使线圈10移动的线圈移动机构。挤压件120配置于定子铁芯20的径向内侧并沿轴向移动。挤压件120与线圈10抵接。因此，挤压件120使线圈10沿轴向移动。通过挤压件120，线圈10在定子铁芯20的径向内侧沿轴向移动并且将线圈10的一部分从槽开口22插入于槽21内部。具体而言，挤压件120勾挂线圈10的径向内侧而沿导向板110牵引线圈10。本实施方式的挤压件120与导向板110一起向轴向另一侧移动。

挤压件120包含轴121和大直径部122。轴121沿轴向延伸。详细而言，轴121从轴向一侧延伸至另一侧。

大直径部122设置于轴121的轴向另一端部。环状的线圈10的径向内侧勾挂于大直径部122。大直径部122具有比轴121的直径大的直径。轴121和大直径部122的中心轴线相同。大直径部122的直径是导向板111、112之间的距离。本实施方式的大直径部122是半球状。

<导向板用驱动部>

导向板用驱动部130使导向板110移动。导向板用驱动部130包含导向板固定板131、螺杆轴132、螺母133、导向板用马达134、导向板用驱动器135。

导向板固定板131固定于导向板110。详细而言，导向板固定板131安装于导向板111、112的轴向一端侧。导向板固定板131沿轴向移动。由此，导向板111、112沿轴向移动。

螺杆轴132和螺母133构成滚珠丝杠。滚珠丝杠将导向板用马达134的旋转运动转换为直线运动。

螺杆轴132沿轴向延伸。螺杆轴132是用于驱动导向板110的进给螺杆。

螺母133与螺杆轴132嵌合。螺母133是用于驱动导向板110的进给螺母。

导向板用马达134安装于螺杆轴132。如图3所示，导向板用驱动器135向导向板用马达134发送驱动的指令。另外，导向板用驱动器135从导向板用马达134取得数据。导向板用驱动器135与导向板用马达134的主体部可以是一体的，也可以是分体的。

<挤压件用驱动部>

如图2所示，挤压件用驱动部140使挤压件120移动。挤压件用驱动部140包含挤压件固定板141、螺杆轴142、螺母143、挤压件用马达144、挤压件用驱动器145。挤压件用驱动部140包含挤压件用马达144，从而能够容易地构成驱动部。

挤压件固定板141被固定于挤压件120。详细而言，挤压件固定板141被安装于轴121的轴向一端侧。挤压件固定板141沿轴向移动。由此，挤压件120沿轴向移动。

螺杆轴142和螺母143构成滚珠丝杠。滚珠丝杠将挤压件用马达144的旋转运动转换为直线运动。

螺杆轴142沿轴向延伸。螺杆轴142是用于驱动挤压件120的进给螺杆。

螺母143与螺杆轴142嵌合。螺母143是用于驱动挤压件120的进给螺母。

挤压件用马达144安装于螺杆轴142。如图3所示，挤压件用驱动器145向挤压件用马达144发送指令。另外，挤压件用驱动器145从挤压件用马达144取得数据。挤压件用驱动器145与挤压件用马达144的主体部可以是一体的，也可以是分体的。

<校准工具>

作为保持部的校准工具150保持多个导向板110的轴向另一侧。校准工具150的直径是导向板111、112之间的距离。校准工具150与导向板110一起向轴向另一侧移动。由此，导向板110的移动稳定，导向板110的磨损降低。

<控制部>

图3所示的控制部160检测作为线圈移动机构的挤压件120所进行的线圈10的插入的插入阻力，并根据插入阻力来控制导向板110和挤压件120中的至少一方的移动。本实施方式的控制部160根据插入阻力控制导向板110和挤压件120的移动。控制部160包含检测部161和判断部162。

检测部161检测线圈10的插入阻力。插入阻力是线圈10向槽21插入时被施加的负荷。即，插入阻力是通过挤压件120插入线圈10时的阻力。插入阻力例如是挤压件用马达144的电流值、挤压件用马达144的变化率(扭矩/移动量)、挤压件用马达144的扭矩、每小时的挤压件用马达144的扭矩(扭矩/时间)等。另外，移动量是挤压件用马达144旋转1周时螺杆轴142所前进的距离。挤压件用马达144的变化率(扭矩/移动量)和电流值能够容易地被检测。

例如，检测部161从挤压件用驱动器145取得挤压件用马达144的变化率或电流值。由此，在将线圈10插入槽21的工序中，能够检测挤压件120所进行的线圈10的插入的插入阻力。

判断部162根据检测部161所检测的插入阻力控制导向板110和挤压件120中的至少一方的移动。在插入阻力比阈值大的情况下(即，必要时)，能够通过使导向板110向一侧移动来降低线圈的损伤。因此，能够降低线圈10的损伤，并且能够提高插入线圈10的效率。

判断部162在插入阻力比阈值大时，控制为相对于定子铁芯20使挤压件120停止，并且使导向板110向轴向一侧移动。另外，阈值是在挤压件120所进行的线圈10的插入中能够容许的线圈10与槽21之间的摩擦的上限值。

具体而言，在导向板110和挤压件120向轴向另一侧移动的状态下，判断部162判断检测部161所检测的插入阻力是否大于阈值。在判断部162判断为插入阻力大于阈值时，向挤压件用驱动器145发送使挤压件120的移动(前进)停止的指令，并且向导向板用驱动器135发送使导向板110后退的指令。另外，接受到指令的挤压件用驱动器145使挤压件用马达144停止。并且，接受到指令的导向板用驱动器135使导向板用马达134进行动作，以使导向板110后退。

另外，本实施方式的控制部160在导向板110和挤压件120向轴向另一侧移动的状态下，在插入阻力比规定值小时，控制为使导向板110停止，并且使挤压件120向轴向另一侧移动。具体而言，判断部162判断为插入阻力小于规定值时，向导向板用驱动器135发送使导向板110停止的指令，并且向挤压件用驱动器145发送使挤压件继续移动的指令。另外，规定值比阈值小，是在导向板110停止的状态下即使使挤压件120前进也能容许线圈10与槽21之间的摩擦的上限值。在插入阻力较小时，通过进行上述控制，能够进一步提高插入线圈10的效率。

另外，控制部160在导向板110停止且挤压件120向轴向另一侧移动的状态下，在插入阻力大于规定值时，控制为使挤压件120和导向板110向轴向另一侧移动。具体而言，在判断部162判断为检测部161所检测的插入阻力比规定值大时，向导向板用驱动器135发送使导向板110移动的指令，并且向挤压件用驱动器145发送使挤压件继续移动的指令。

另外，控制部160例如由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等运算处理装置实现。

通知部170对插入阻力大于阈值的情况进行通知。通知部170从判断部162获取在检测部161所检测的插入阻力比阈值大的状态下挤压件120使线圈10向轴向另一侧移动的情况。获取了该情况的通知部170以作业者通过视觉、听觉等能够知晓的方式通知基于插入阻力的值大于阈值。因此，作业者能够及早判断因线圈的插入阻力大而中断插入、或线圈插入装置发生故障等。

储存部180储存插入阻力。储存部180例如由RAM(Random Access Memory：随机存储器)等实现。储存于储存部180的插入阻力的数据能够被读取，能够用于插入阻力增大的时机等的分析。

(线圈插入方法)

接下来，参照图1至图13说明本实施方式的线圈插入方法。本实施方式的线圈插入方法是使用了上述的线圈插入装置100的线圈10的插入方法。

首先，如图4所示，将线圈插入装置100设置于定子铁芯20(步骤S1)。在该步骤S1中，如图5所示，将线圈10和线圈插入装置100配置于定子铁芯20的轴向一侧。详细而言，将线圈10配置为保持在导向板111、112之间。进而，将挤压件120配置于多个导向板111、112的轴向一侧的径向中央。

接下来，如图6所示，将导向板110和挤压件120从轴向一侧朝向另一侧移动(步骤S2)。在该步骤S2中，挤压件120与导向板110一起向轴向另一侧移动。在该移动中，导向板111、112位于定子铁芯20的径向内侧。在本实施方式中，通过导向板用驱动部130使导向板110前进(上升)，并且通过挤压件用驱动部140使挤压件120前进。伴随着导向板110和挤压件120的前进，校准工具150也前进。线圈10在内侧勾挂于挤压件120的状态下移动，因此线圈10向轴向另一侧移动。

接下来，通过控制部160检测挤压件120所进行的线圈的插入的插入阻力，根据插入阻力控制导向板110和挤压件120中的至少一方的移动(步骤S2～S8)。在这里，通过检测部161获取作为插入阻力的挤压件用马达144的变化率(扭矩/移动量)。并且，通过判断部162判断变化率是否比阈值大(步骤S3)。

在步骤S3中判断为变化率在阈值以下的情况下，由于线圈的插入阻力不大，因此使导向板110和挤压件120继续前进(步骤S2)。

另一方面，在步骤S3中判断为变化率比阈值大的情况下，由于线圈的插入阻力大，因此如图7所示，控制为相对于定子铁芯20使挤压件120停止，并且使导向板110向轴向一侧移动(步骤S4～S8)。即，挤压件120和校准工具150相对于定子铁芯20的相对位置不变，而只有导向板110相对于定子铁芯20后退。

具体而言，判断部162向挤压件用驱动器145发送使挤压件用马达144停止的指令(步骤S4)。挤压件用驱动器145接受到该指令而使挤压件用马达144停止(步骤S5)。另外，判断部162向导向板用驱动器135发送使导向板110后退(下降)的指令(步骤S6)。在这里，判断部162发送指令，直到使导向板110后退至规定位置为止。导向板用驱动器135接受到该指令而使导向板用马达134运转，以使导向板110后退(步骤S7)。通过实施步骤S4～S7，如图7所示，只有导向板110后退至规定位置(步骤S8)。

另外，在步骤S8中，控制部160根据线圈10的轴向位置计算导向板110后退的移动量并指示导向板110后退的规定位置。

这样，在步骤S3中判断为插入阻力较大时，使挤压件120的移动停止，并且使导向板110后退(步骤S4～S8)。由此，能够整备插入中的线圈10的形状。因此，再次使导向板110和挤压件120前进(步骤S2)。在本实施方式中，重复步骤S2～S8。

详细而言，如图8和图9所示，再次使导向板110和挤压件120从轴向一侧向另一侧移动(步骤S2)。即，重新开始导向板110和挤压件120的前进。

并且，在导向板110和挤压件120的前进过程中，通过控制部160检测挤压件120所进行的线圈的插入的插入阻力，并根据插入阻力控制导向板110和挤压件120中的至少一方的移动。在步骤S3中判断为变化率比阈值大的情况下，如图10所示，控制为相对于定子铁芯20使挤压件120停止，并且使导向板110向轴向一侧移动(步骤S4～S8)。

在使导向板110后退至规定位置(步骤S8)并整备插入中的线圈10的形状后，如图11所示，再次使导向板110和挤压件120从轴向一侧朝向另一侧移动(步骤S2)。

并且，在导向板110和挤压件120的前进过程中，通过控制部160检测挤压件120所进行的线圈的插入的插入阻力，并根据插入阻力控制导向板110和挤压件120中的至少一方的移动。在步骤S3中判断为变化率比阈值大的情况下，如图12所示，控制为相对于定子铁芯20使挤压件120停止，并且使导向板110向轴向一侧移动(步骤S4～S7)。在该情况下，导向板110在校准工具150不后退的状态下后退，因此校准工具150从线圈插入装置100脱离。

最后，如图13所示，使挤压件120从轴向一侧朝向另一侧移动(步骤S2)。另外，也可以使导向板110和挤压件120前进，但是在本实施方式中仅使挤压件120前进。由此，线圈10能够插入于定子铁芯20的槽21内。

另外，在导向板110和挤压件120向轴向另一侧移动的状态(步骤S2)下，控制部160在插入阻力小于规定值时也可以控制为使导向板110停止并且使挤压件120向轴向另一侧移动。例如在插入阻力非常小的情况下，在使导向板110停止的状态下使挤压件120前进并使线圈向轴向另一侧移动。

另外，如上所述，在导向板110停止且挤压件120向轴向另一侧移动的状态下，在插入阻力大于规定值时，也可以控制为挤压件120和导向板110向轴向另一侧移动(步骤S2)。例如，在因为插入阻力非常小而停止导向板110并使挤压件120前进的状态下，当插入阻力变大时，通过使挤压件120与导向板110一起前进，能够抑制插入阻力变大。

接下来，将线圈插入装置100从定子铁芯20取出。具体而言，取出导向板110并且将挤压件120朝向轴向一侧移动。

通过实施以上的工序(步骤S1～S8)，能够通过使线圈10从轴向一侧朝向另一侧相对移动而插入于定子铁芯20的沿轴向贯通的多个槽21。其结果为，能够制造图1所示的定子1。

在本实施方式的线圈插入方法中，通过实施如下的工序：通过控制部160检测挤压件120所进行的线圈10的插入的插入阻力，并根据插入阻力控制导向板110和挤压件120中的至少一方的移动(步骤S3～S8)，能够在必要时移动导向板110和挤压件120中的至少一方。因此，能够省略导向板110和挤压件的无用的后退，因此能够提高效率。

另外，在上述步骤S3中，在插入阻力比阈值大的情况下，通过通知部170通知该情况。

另外，在上述步骤S3中，检测部161所检测的插入阻力被发送至储存部180，储存部180储存插入阻力。

(变形例)

在上述的实施方式中，控制部160根据插入阻力控制导向板110和挤压件120的移动，但不限定于此。本发明的控制部160也可以根据插入阻力不控制挤压件120的移动而控制导向板110的移动，也可以不控制导向板110的移动而控制挤压件120的移动。

另外，在上述的实施方式中，驱动导向板110和挤压件120的驱动部包含马达。本发明的驱动部并不限定于包含马达的结构，例如也可以是包含液压缸的结构。在该情况下，控制部基于检测压力的传感器来检测插入阻力，并根据插入阻力控制导向板110和挤压件120中的至少一方的移动。

另外，在上述的实施方式中，插入有线圈的2个槽21是夹着3个槽21的一个槽21和另一个槽21，但不限定于此。

另外，在上述的实施方式中，列举了向2个槽21中插入1个线圈10的方法为例而进行了说明。也可以同时向4个以上的槽21插入多个线圈10。

本次公开的实施方式应考虑为所有点都是示例，而不是限制性的内容。本发明的范围并不由上述的实施方式表示，而是由权利要求书表示，并意图包含与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。

Claims (12)

1.一种线圈插入装置，其通过使线圈从轴向一侧朝向另一侧相对移动而插入于定子铁芯的沿轴向贯通的多个槽，其中，

该线圈插入装置具有：

多个导向板，它们沿轴向移动，配置于所述定子铁芯的径向内侧并保持所述线圈；

线圈移动机构，其沿轴向移动，配置于所述多个导向板的所述径向内侧并使所述线圈移动；以及

控制部，其检测所述线圈移动机构所进行的所述线圈的插入的插入阻力，并根据所述插入阻力控制所述导向板和所述线圈移动机构中的至少一方的移动。

2.根据权利要求1所述的线圈插入装置，其中，

所述控制部根据所述插入阻力控制所述导向板和所述线圈移动机构的移动。

3.根据权利要求1或2所述的线圈插入装置，其中，

所述线圈移动机构与所述导向板一起向轴向另一侧移动。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的线圈插入装置，其中，

所述控制部在所述插入阻力比阈值大时控制为相对于所述定子铁芯使所述线圈移动机构停止并且使所述导向板向轴向一侧移动。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的线圈插入装置，其中，

该线圈插入装置还具有保持多个所述导向板的轴向另一侧的保持部。

6.根据权利要求5所述的线圈插入装置，其中，

所述保持部与所述导向板一起向轴向另一侧移动。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的线圈插入装置，其中，

该线圈插入装置还具有使所述线圈移动机构移动的驱动部，

所述驱动部包含马达。

8.根据权利要求7所述的线圈插入装置，其中，

所述控制部检测所述马达的电流值。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的线圈插入装置，其中，

所述控制部在所述导向板和所述线圈移动机构向轴向另一侧移动的状态下，当所述插入阻力比规定值小时，控制为使所述导向板停止并且使所述线圈移动机构向轴向另一侧移动。

10.根据权利要求9所述的线圈插入装置，其中，

所述控制部在所述导向板停止并且所述线圈移动机构向轴向另一侧移动的状态下，当所述插入阻力比所述规定值大时，控制为使所述线圈移动机构和所述导向板向轴向另一侧移动。

11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的线圈插入装置，其中，

该线圈插入装置还具有对所述插入阻力大于阈值的情况进行通知的通知部。

12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的线圈插入装置，其中，

该线圈插入装置还具有储存所述插入阻力的储存部。

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