CN113452221B - 线圈插入装置 - Google Patents

Abstract

提供一种提高插入线圈的效率的线圈插入装置。线圈插入装置(100)将线圈线以环状卷绕而成的线圈(10)从轴向一侧朝向另一侧插入沿定子芯部(20)的轴向贯穿的多个切槽(21)，其中，线圈插入装置包括：线圈移动机构，所述线圈移动机构配置在定子芯部(20)的径向内侧，并沿轴向移动，从而使线圈(10)移动；以及突出构件(151)，所述突出构件配置在定子芯部(20)的轴向另一侧，并沿轴向和径向移动，且朝向轴向一侧突出。在线圈移动机构在轴向上与定子芯部(20)重叠的状态下，突出构件(151)朝径向外侧移动。

Description

线圈插入装置

技术领域

本发明涉及一种线圈插入装置。

背景技术

以往，已知有一种将线圈插入定子芯部的切槽的线圈插入装置。例如，日本专利特开2006-121864号公报(专利文献1)公开了一种线圈插入装置，其能将位于切槽外的线圈的一部分与楔形件一起压入切槽内(第[0024]～[0026]段)。具体而言，从脱料件移动至最上端并将线圈和楔形件插入的状态，使脱料件下降并位于定子芯部的外部。接着，使用线圈上部扩张夹具使线圈上端部侧的朝定子芯部内侧弯曲的端部朝外侧扩张。接着，使用线圈压入夹具将线圈的位于切槽外的一部分压入切槽内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006-121864号公报

然而，本发明人注意到，在上述专利文献1的线圈插入装置中，为了使朝定子芯部内侧弯曲的线圈端朝外侧扩张，需要使脱料件下降并位于定子芯部的外部。在这种情况下，存在插入线圈的效率低这样的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高插入线圈的效率的线圈插入装置。

根据本发明第一观点的线圈插入装置是一种线圈插入装置，将线圈线以环状卷绕而成的线圈从轴向一侧朝向另一侧插入沿定子芯部的轴向贯穿的多个切槽，其中，所述线圈插入装置包括：线圈移动机构，所述线圈移动机构配置在定子芯部的径向内侧，并沿轴向移动，从而使线圈移动；以及突出构件，所述突出构件配置在定子芯部的轴向另一侧，并沿轴向和径向移动，且朝向轴向一侧突出，在线圈移动机构在轴向上与定子芯部重叠的状态下，突出构件朝径向外侧移动。

本发明能提供一种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截面的示意图。

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方法的流程图。

图4是实施方式的线圈插入方法的示意图。

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是图7中的突出构件附近的示意图。

图9是图10中的突出构件附近的示意图。

图10是实施方式的线圈插入方法的示意图。

图11是变形例的突出构件的示意图。

图12是作为变形例的线圈移动机构的脱料件的示意图。

图13是比较例的线圈插入方法的示意图。

(符号说明)

1 定子；

10 线圈；

20 定子芯部；

21 切槽；

22 切槽开口；

23 极齿；

30 楔形件；

100 线圈插入装置；

110、111、112 叶片；

120 脱料件；

121 轴；

122 大径部；

122a 槽；

130 叶片用驱动部；

131 叶片固定板；

132、142 丝杆轴；

133、143 螺母；

134 叶片用马达；

140 脱料件用驱动部；

141 脱料件固定板；

144 脱料件用马达；

150 扩张部；

151 突出构件；

152 台座；

153 安装构件；

160 楔形件移动机构；

161 楔形件固定板。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下附图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，并且不重复其说明。

此外，在以下说明中，将定子1的中心轴延伸的方向、即切槽的贯穿方向设为“轴向”。将沿着轴向的一侧设为上(前)侧，另一侧设为下(后)侧。上下(前后)方向用于规定位置关系，而并非限定实际的方向。即，下方向并不一定指重力方向。轴向没有特别限定，其包括铅垂方向、水平方向以及与铅垂方向、水平方向交叉的方向等。

此外，将与定子1的中心轴正交的方向设为“径向”。另外，将沿着以定子1的中心轴为中心的圆弧的方向设为“周向”。

另外，在以下说明中使用的附图中，有时为了强调特征部分，出于方便而放大表示作为特征的部分。因此，各结构要素的尺寸及比例并不一定与实际相同。此外，有时为了同样的目的而省略不作为特征的部分进行图示。

(定子)

如图1所示，定子1是马达的结构部件，与未图示的转子相互作用而产生旋转转矩。本实施方式的定子1设为以跨及若干个切槽21的方式卷绕线圈10的分布卷绕。定子1包括线圈10、定子芯部20和楔形件30。

＜定子芯部＞

定子芯部20形成为中空的圆柱形状。定子芯部20是层叠薄硅钢板而形成的。定子芯部20以放射状形成有多个极齿23。极齿23彼此之间形成有切槽21。极齿23隔着切槽21沿径向延伸。切槽21形成有作为径向开口部的切槽开口22。本实施方式的定子芯部20是一体型的定子芯部。

＜线圈＞

线圈10是线圈线以环状卷绕而成的。本实施方式的线圈线为圆线，但并不受限定，也可以是扁线等。

线圈10具有两个线圈边部和线圈跨接部。两个线圈边部收容在切槽21内。具体而言，收纳有一个线圈边部的切槽21与收纳有另一个线圈边部的切槽21不同。收纳有一个线圈边部的切槽21与收纳有另一个线圈边部的切槽21既可以如图1所示隔着其他切槽沿周向配置，也可以相邻(未图示)。

＜楔形件＞

楔形件30配置在切槽21内配置的线圈线与切槽开口22之间。楔形件30将切槽开口22封堵。

本实施方式的楔形件30在轴向观察时呈U字形状。楔形件30的轴向长度大于切槽21的轴向长度。另外，也可以省略楔形件30。

(线圈插入装置)

参照图1和图2，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从轴向一侧朝向另一侧(在图2中从右侧朝向左侧)相对移动而将线圈10插入沿定子芯部20的轴向贯穿的多个切槽21。详细而言，线圈插入装置100以跨及定子芯部20的两个切槽21的方式将线圈10从各个切槽开口22插入。

如图2所示，线圈插入装置100包括多个叶片110、作为线圈移动机构的脱料件120、叶片用驱动部130、脱料件用驱动部140、扩张部150和楔形件移动机构160。

＜叶片＞

如图2所示，叶片110对线圈10进行保持。叶片110以沿定子芯部20的周向排列的方式配置在定子芯部20的径向内侧且脱料件120的径向外侧，并沿轴向移动。叶片120沿定子芯部20的轴向延伸。详细而言，多个叶片110与极齿23对应地配设在同一圆周上。通过叶片110，能将线圈10容易地插入切槽21。

本实施方式的叶片110由两个叶片111、112构成。叶片111、112隔着多个极齿23配置。叶片111、112将钩挂于后述脱料件120的线圈10沿着轴向和径向引导至切槽21。叶片111、112是沿轴向延伸的棒状的构件。叶片111、112是沿轴向移动的可动叶片。

＜脱料件＞

脱料件120是使线圈10移动的线圈移动机构。脱料件120配置在定子芯部20的径向内侧，并沿轴向移动。脱料件120与线圈10接触。因此，脱料件120使线圈10沿轴向移动。在脱料件120的作用下，线圈10在定子芯部20的径向内侧沿轴向移动，同时线圈10的一部分从切槽开口22插入切槽21内部。具体而言，脱料件120钩挂线圈10的径向内侧，并沿着叶片110将线圈10上拉。脱料件120既可以与叶片110一起朝轴向另一侧移动，也可以不与叶片110一起朝轴向另一侧移动。在后者的情况下，叶片110比脱料件120先朝轴向另一侧移动。

脱料件120包括轴121和大径部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。

大径部122设置于轴121的轴向另一端部。大径部122供环状的线圈10的径向内侧钩挂。大径部122具有比轴121的直径大的直径。轴121与大径122的中心轴相同。大径部122的直径是叶片111、112之间的距离。本实施方式的大径部122呈半球状。大径部122也可以形成穿过叶片110的突起。

脱料件120具有与后述突出构件151接触的锥形面。脱料件120的轴向另一侧的前端面、即大径部122的前端面为曲面。上述大径部122的前端面与突出构件151接触。

＜叶片用驱动部＞

叶片用驱动部130使叶片110移动。叶片用驱动部130包括叶片固定板131、丝杆轴132、螺母133和叶片用马达134。

叶片固定板131固定于叶片110。详细而言，叶片固定板131安装于叶片111、112的轴向一侧。叶片固定板131沿轴向移动。由此使叶片111、112沿轴向移动。

丝杆轴132和螺母133构成滚珠丝杠。滚珠丝杠将叶片用马达134的旋转运动转换成直线运动。

丝杆轴132沿轴向延伸。丝杆轴132是用于驱动叶片110的进给丝杆。

螺母133与丝杆轴132嵌合。螺母133是用于驱动叶片110的进给螺母。

叶片用马达134安装于丝杆轴132。叶片用马达134是驱动源。

＜脱料件用驱动部＞

脱料件用驱动部140使脱料件120移动。脱料件用驱动部140包括脱料件固定板141、丝杆轴142、螺母143和脱料件用马达144。

脱料件固定板141固定于脱料件120。详细而言，脱料件固定板141安装于轴121的轴向一侧。脱料件固定板141沿轴向移动。由此使脱料件120沿轴向移动。

丝杆轴142和螺母143构成滚珠丝杠。滚珠丝杠将脱料件用马达144的旋转运动转换成直线运动。

丝杆轴142沿轴向延伸。丝杆轴142是用于驱动脱料件120的进给丝杆。

螺母143与丝杆轴142嵌合。螺母143是用于驱动脱料件120的进给螺母。

脱料件用马达144安装于丝杆轴142。脱料件用马达144是驱动源。

＜扩张部＞

扩张部150使轴向另一侧的线圈端朝径向外侧扩张。扩张部150配置在定子芯部20的轴向另一侧。扩张部150包括突出构件151、台座152和安装构件153。

突出构件151是使朝定子芯部20内侧弯曲的轴向另一侧的线圈端朝径向外侧扩径的构件。突出构件151朝向轴向一侧突出。详细而言，突出构件151的至少一部分位于定子芯部20的轴向另一侧。也可以是，突出构件151整体位于定子芯部20的轴向另一侧。此外，突出构件151的轴向一侧的部分也可以位于定子芯部20的切槽21内部。突出构件151呈沿轴向延伸的棒状。

突出构件151沿轴向和径向移动。在脱料件120在轴向上与定子芯部20重叠的状态下，突出构件151朝径向外侧移动。在此，突出构件151在轴向上与脱料件120重叠的状态下朝径向外侧移动。另外，突出构件151既可以处于在轴向上与定子芯部20不重叠的状态，也可以处于重叠的状态。

突出构件151只要是一个以上则没有特别限定，但优选是与通过脱料件120从轴向一侧朝另一侧的单次移动而插入的环状线圈10相同的数量。在此配置有多个突出构件151。

本实施方式的突出构件151沿着脱料件120的轴向另一侧的形状移动。图2的脱料件120的轴向另一侧的形状是与突出构件151接触的前端面。由此，能容易地使轴向另一侧的线圈端朝径向外侧扩张。

突出构件151具有与脱料件120接触的锥形面。锥形面以从径向外侧朝中央向轴向另一侧突出的方式倾斜。在此，突出构件151和脱料件120中的至少一方(在图2中为两方)具有互相接触的锥形面。因此，通过使脱料件120沿轴向移动，突出构件151沿着锥形面在径向上移动。

这样，在本实施方式中，通过脱料件120使突出构件151移动，因此，没有设置用于移动突出构件151的驱动机构。

台州152对多个突出构件151进行保持。台座152是柱状的构件。台座152的径向面积大于多个突出构件151的径向面积。

安装构件153将突出构件151安装于台座152。安装构件153呈平板状。安装构件153的轴向另一侧的面固定于台座152，轴向一侧的面固定于突出构件151。安装构件153伴随突出构件151的移动而移动。

另外，也可以省略台座152和安装构件153。此外，扩张部150既可以固定，也可以构成为能拆卸。

＜楔形件移动机构＞

楔形件移动机构160使楔形件30沿轴向移动。楔形件移动机构160包括脱料件用驱动部140和楔形件固定板161。

楔形件固定板161固定于楔形件30。详细而言，楔形件固定板161的轴向另一侧安装于楔形件30的轴向一侧。楔形件固定板161沿轴向移动。由此使楔形件30沿轴向移动。

此外，楔形件固定板161固定于脱料件固定板141。详细而言，楔形件固定板161的轴向一侧安装于脱料件固定板141。通过脱料件固定板141的轴向移动，楔形件固定板161沿轴向移动。

楔形件引导构件160将楔形件30插入的插入方向与线圈10的插入方向相同。

(线圈插入方法)

接着，参照图1～图10，对本实施方式的线圈插入方法进行说明。本实施方式的线圈插入方法是使用了上述线圈插入装置100的线圈10的插入方法。另外，在图4～图7和图10中，省略了楔形件30的图示。

首先，如图3所示，将线圈插入装置100设置于定子芯部20(步骤S1)。在上述步骤S1中，如图4所示，将线圈10和线圈插入装置100配置在定子芯部20的轴向一侧。详细而言，将线圈10配置成被保持在叶片111、112之间。然后，将脱料件120配置在多个叶片111、112的径向中央且轴向一侧。

接着，如图5所示，使叶片110和脱料件120从轴向一侧朝向另一侧移动(步骤S2)。在上述步骤S2中，脱料件120与叶片110一起朝轴向另一侧移动。在上述移动中，叶片111、112位于定子芯部20的径向内侧。在本实施方式中，通过叶片用驱动部130使叶片110前进(上升)，并且通过脱料件用驱动部140使脱料件120前进。由于在线圈10的内侧钩挂于脱料件120的状态下移动，因此线圈10朝轴向另一侧移动。

通过这样使叶片110和脱料件120移动，如图6所示，能将线圈10插入定子芯部20的切槽21(步骤S3)。在本实施方式中，如图6所示，使叶片110和脱料件120移动，以使朝径向内侧弯曲的线圈端的一部分位于定子芯部20的内部。即，不是如比较例的图13所示使叶片110和脱料件120移动至使朝径向内侧弯曲的线圈端从定子芯部20突出的位置。

接着，如图7～图10所示，使线圈10的轴向另一侧的线圈端朝径向外侧扩张(步骤S4)。在上述步骤S4中，使用扩张部150的突出构件151以下述方式进行。

如图7和图8所示，将突出构件151配置在定子芯部20的轴向另一侧。接着，在脱料件120在轴向上与定子芯部20重叠的状态下，突出构件151朝径向外侧移动。此外，如图9和图10所示，突出构件151在轴向上与脱料件120重叠的状态下朝径向外侧移动。

在本实施方式中，如图8和图9所示，突出构件151沿着脱料件120的轴向另一侧的形状移动。具体而言，突出构件151从图8所示的位置朝向图9所示的径向外侧的位置沿着大径部122的锥形面滑动。由此，如图10所示，能使朝定子芯部内侧弯曲的线圈端朝径向外侧扩张。

接着，将线圈插入装置100从定子芯部20拆下(步骤S5)。具体而言，将扩张部150拆下，并且使脱料件120朝向轴向一侧移动。

通过实施以上工序(步骤S1～S5)，能将线圈10插入沿定子芯部20的轴向贯穿的多个切槽21。其结果是，能制造图1所示的定子1。

在上述工序(步骤S1～S5)中，通过图2所示的楔形件移动机构160使楔形件30沿轴向移动，从而将楔形件30插入切槽21。具体而言，通过脱料件120的轴向移动，楔形件固定板161沿轴向移动，因此，楔形件30与线圈10一起插入切槽21。

另外，既可以将楔形件30与线圈10同时插入，也可以在线圈10插入后将楔形件30插入。

在比较例中，为了将楔形件30插入至切槽21的适当位置，如图13所示，需要使朝轴向另一侧的内侧弯曲的线圈端移动至比楔形件30的插入位置更靠轴向另一侧处。但是，在本实施方式中，如图7所示，在朝径向内侧弯曲的线圈端的一部分位于定子芯部20内部的状态下，如图10所示，使朝内侧弯曲的线圈端朝径向外侧扩张。因此，不用如图13所示使线圈10进一步朝轴向另一侧移动就能将楔形件30插入至适当的位置。因此，在本实施方式中，能缩短线圈端。

如以上说明那样，根据本实施方式的线圈插入装置和插入方法，在作为线圈移动机构的脱料件120与定子芯部20的轴向位置重叠的状态下，使突出构件151朝径向外侧移动。因此，能不使脱料件120朝定子芯部20的外部移动，而通过突出构件151使轴向另一侧的线圈端朝径向外侧扩张。因此，能提高插入线圈10的效率。

此外，在本实施方式中，并不为了使朝定子芯部20内侧弯曲的线圈端朝外侧扩张而使脱料件120下降，因此，能缩短插入线圈10的作业时间。

然后，突出构件151在轴向上与脱料件120重叠的状态下朝径向外侧移动。由此，能改善使轴向另一侧的线圈端扩张的动作的效率，因此，能进一步提高插入线圈的效率。

(变形例1)

在上述实施方式中，突出构件151呈棒形状，但突出构件151的形状并不受限定。例如，如图11所示，突出构件151也可以在侧视时呈L字形状。在图11中，突出构件151具有：棒状部151a，上述棒状部151a沿轴向延伸；以及曲面部151b，上述曲面部151b与棒状部151a的轴向一侧连接，并沿着脱料件120的轴向另一侧的形状(前端面)延伸。曲面部151b与脱料件120面接触。

(变形例2)

在上述实施方式中，脱料件120的前端面是没有形成凹凸的曲面，但前端面的形状并不受限定。例如，如图12所示，脱料件120具有对突出构件151进行引导的槽122a。在这种情况下，突出构件151能容易地沿着槽122a移动，因此，能容易地使轴向另一侧的线圈端朝径向外侧扩张。

此外，槽122a呈从中央部朝向径向外侧延伸的形状。脱料件120朝轴向另一侧的移动通过槽122a引起突出构件151朝径向外侧的移动。在这种情况下，能同时实现脱料件120朝轴向另一侧的移动和突出构件151朝径向外侧的移动，因此，能进一步提高插入线圈10的效率。

另外，槽122a的数量等于或少于突出构件151的数量。为了对突出构件151进行引导，槽122a呈比突出构件151稍大的形状。

(变形例3)

在上述实施方式中，楔形件移动机构160与脱料件120使用同一驱动源，但并不限定于此。楔形件移动机构160也可以使用与脱料件120不同的驱动源。

此外，在上述实施方式中，楔形件移动机构160与脱料件120是不同的构件，但并不限定于此。楔形件移动机构160也可以与脱料件120由一个构件构成。

(变形例4)

在上述实施方式中，通过脱料件120使突出构件151移动，因此，没有设置用于移动突出构件151的机构，但并不限定于此。在本变形例中，设置用于移动突出构件151的机构。

具体而言，作为多个突出构件151，配置有彼此相向的一对突出构件151。扩张部150具有多个使一对突出构件151朝一方向移动的机构。例如，在配置有四个突出构件151的情况下，四个突出构件151沿周向每隔90度配置。即，四个突出构件151呈十字。机构具有第一机构和第二机构。第一机构使一对突出构件151沿第一方向移动。第二机构使另一对突出构件151沿与第一方向成90度的第二方向移动。即，第一方向与第二方向正交。详细而言，设置有使一对突出构件151以沿第一方向(x轴方向)互相远离或靠近的方式移动的第一机构。设置有使另一对突出构件151以沿第二方向(y轴方向)互相远离或靠近的方式移动的第二机构。

(变形例5)

在上述实施方式中，如图1所示，供线圈插入的两个切槽21设为夹着三个切槽21的一个切槽21和另一个切槽21，但并不限定于此。

(变形例6)

在上述实施方式中，以将一个线圈10插入两个切槽21的方法为例进行了说明。也可以将多个线圈10同时插入四个以上的切槽21。

应认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，并不构成限制。本发明的范围是由权利要求书而非由上述实施方式来表示的，并且旨在包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。

Claims (11)

1.一种线圈插入装置，将线圈线以环状卷绕而成的线圈从轴向一侧朝向另一侧插入沿定子芯部的轴向贯穿的多个切槽，其特征在于，

所述线圈插入装置包括：

线圈移动机构，所述线圈移动机构配置在所述定子芯部的径向内侧，并沿轴向移动，从而使所述线圈移动；以及

突出构件，所述突出构件配置在所述定子芯部的轴向另一侧，并沿轴向和径向移动，且朝向轴向一侧突出，

在所述线圈移动机构在轴向上与所述定子芯部重叠的状态下，所述突出构件朝径向外侧移动，

所述突出构件在轴向上与所述线圈移动机构重叠的状态下朝径向外侧移动。

2.如权利要求1所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述线圈插入装置还包括多个叶片，多个所述叶片以沿所述定子芯部的周向排列的方式配置在所述定子芯部的径向内侧且所述线圈移动机构的径向外侧，多个所述叶片沿所述定子芯部的轴向延伸，并对所述线圈进行保持。

3.如权利要求1或2所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述突出构件沿着所述线圈移动机构的轴向另一侧的形状移动。

4.如权利要求3所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述突出构件和所述线圈移动机构中的至少一方具有互相接触的锥形面。

5.如权利要求1或2所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述线圈移动机构具有对所述突出构件进行引导的槽。

6.如权利要求5所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述槽呈从中央部朝向径向外侧延伸的形状，

所述线圈移动机构朝轴向另一侧的移动通过所述槽引起所述突出构件朝径向外侧的移动。

7.如权利要求1或2所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述线圈插入装置还包括使楔形件沿轴向移动的楔形件移动机构。

8.如权利要求1或2所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述突出构件具有：

棒状部，所述棒状部沿轴向延伸；以及

曲面部，所述曲面部与所述棒状部的轴向一侧连接，并沿着所述线圈移动机构的轴向另一侧的形状延伸。

9.如权利要求8所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述曲面部与所述线圈移动机构面接触。

10.如权利要求1或2所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述线圈插入装置配置有多个彼此相向的一对所述突出构件，

所述线圈插入装置还包括多个使一对所述突出构件沿一方向移动的机构。

11.如权利要求1或2所述的线圈插入装置，其特征在于，

所述突出构件的数量与通过所述线圈移动机构从轴向一侧朝向另一侧的单次移动而插入的环状的所述线圈的数量相同。