JP2010166682A - Method of manufacturing coil, method of manufacturing stator, coil manufacturing device, and stator manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ、ジェネレータ及びモータ・ジェネレータ等の回転電機におけるコイルの製造方法及び製造装置並びにそれを用いたステータの製造方法及び製造装置に関する。詳しくは、マグネットワイヤ、特に平角線からなるマグネットワイヤを所定形状に屈曲成形し、それをステータコアに装着する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a coil in a rotating electrical machine such as a motor, a generator, and a motor / generator, and a method and apparatus for manufacturing a stator using the same. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for bending a magnet wire, particularly a magnet wire made of a flat wire, into a predetermined shape and mounting it on a stator core.
一般に、誘導モータ、直流モータ(ジェネレータを含む)等の回転電機は、産業用又は車輌用の動力源として広く用いられており、そのステータのコイルのレイアウトは、比出力が高い分布巻きが多用されている。近時、ハイブリッド駆動車輌及び電気自動車に用いられるモータとして、出力/寸法要求等からスロットの占積率の高い平角線をマグネットワイヤとして用いることが提案されている。 In general, rotating electrical machines such as induction motors and direct current motors (including generators) are widely used as power sources for industrial or vehicle use, and distributed winding with high specific output is often used for the layout of the stator coils. ing. Recently, as a motor used in a hybrid drive vehicle and an electric vehicle, it has been proposed to use a rectangular wire having a high slot space factor as a magnet wire because of output / size requirements.
従来、複数の折り曲げ型を用いて平角線素材を所定の形状に折曲してセグメントを成形し、各セグメントの端部をコアの一端側で順次溶接等にて接合して全体としてコイルを形成することが提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, a rectangular wire material is bent into a predetermined shape using a plurality of bending dies, and segments are formed. The ends of each segment are joined sequentially by welding or the like at one end of the core to form a coil as a whole. It has been proposed (see Patent Document 1).
上記コイル用セグメントの成形方法は、多くの金型を必要とし、かつコイルとしてコアに装着してステータを形成するためには、各セグメントの接合工程等の他の多くの工程を必要として、工数が多く、また複雑な形状の長いコイル(マグネットワイヤ)を成形することはできず、コイル、特に平角線からなるコイル並びにそれを有するステータとしての十分な性能を確保することが困難である。 The above method for forming a coil segment requires many molds and requires many other processes such as a joining process for each segment in order to form a stator by attaching it to a core as a coil. In addition, a long coil (magnet wire) having a complicated shape cannot be formed, and it is difficult to ensure sufficient performance as a coil, particularly a coil composed of a flat wire and a stator having the coil.
そこで、本発明は、マグネットワイヤを複雑な所定形状に連続的に折り曲げ、更にそれをステータコアに装着することを可能とし、もって上述した課題を解決した、回転電機のコイルの製造方法及び製造装置、並びにそれを用いたステータの製造方法及び製造装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention is a method and apparatus for manufacturing a coil of a rotating electrical machine, which makes it possible to continuously bend a magnet wire into a complex predetermined shape and further attach it to a stator core, thereby solving the above-mentioned problems. It is another object of the present invention to provide a stator manufacturing method and a manufacturing apparatus using the stator.
本発明に係るコイルの製造方法は、
外周面にステータコア(2)に巻かれるコイル(3)形状の溝(11)を有するマンドレル(10)に、マグネットワイヤ(3a)を供給しつつ、前記溝に沿うように前記マグネットワイヤを曲げる曲げ工程と、
前記曲げ工程にて曲げられた前記マグネットワイヤを前記溝に挿入する挿入工程と、を備え、
前記曲げ工程では、前記溝に沿うように前記マンドレルに対して相対移動する1対の曲げローラ(21,21)にて前記マグネットワイヤを挟持して曲げ成形し、
前記挿入工程では、前記溝に沿うように前記マンドレルに対して相対移動する押えローラ(23)にて前記マグネットを前記溝に挿入してなる、ことを特徴とする。
The method for manufacturing a coil according to the present invention includes:
Bending to bend the magnet wire along the groove while supplying the magnet wire (3a) to the mandrel (10) having a coil (3) -shaped groove (11) wound around the stator core (2) on the outer peripheral surface Process,
An insertion step of inserting the magnet wire bent in the bending step into the groove,
In the bending step, the magnet wire is sandwiched and bent by a pair of bending rollers (21, 21) that move relative to the mandrel along the groove,
In the inserting step, the magnet is inserted into the groove by a presser roller (23) that moves relative to the mandrel along the groove.
本発明に係るコイルの製造装置は、
外周面にステータコア(2)に巻かれるコイル(3)形状の形状溝(11)を有するマンドレル(10)と、
前記形状溝に沿って前記マンドレルと相対移動する1対の曲げローラ(21,21)と、
前記曲げローラに追従して移動し、前記形状溝の深さ方向平面に直交する回転軸を有し、マグネットワイヤ(3a)を前記形状溝に挿入する押えローラ(23)と、を備え、
前記曲げローラにてマグネットワイヤを挟持して前記マンドレルの形状溝に沿うように曲げ加工し、該曲げ加工されたマグネットワイヤを前記押えローラにて前記形状溝に挿入してなる、ことを特徴とする。
The coil manufacturing apparatus according to the present invention includes:
A mandrel (10) having a coil (3) shaped groove (11) wound around the stator core (2) on the outer peripheral surface;
A pair of bending rollers (21, 21) that move relative to the mandrel along the shape groove;
A pressing roller (23) that moves following the bending roller, has a rotation axis perpendicular to the depth direction plane of the shape groove, and inserts a magnet wire (3a) into the shape groove,
The magnet wire is sandwiched by the bending roller and bent along the shape groove of the mandrel, and the bent magnet wire is inserted into the shape groove by the pressing roller. To do.
前記マンドレル(10)は、前記形状溝(11)に沿って形成されたガイド溝(12a,12b)を有し、
前記押えローラ(23)は、前記ガイド溝に案内される1対のガイドローラ(22)に支持されてなる。
The mandrel (10) has guide grooves (12a, 12b) formed along the shape groove (11),
The pressing roller (23) is supported by a pair of guide rollers (22) guided by the guide groove.
前記マンドレル(10)の表面の前記溝(11)は、矩形波形形状でかつ無端状に連続する形状を有し、
前記マグネットワイヤを前記溝(11)に複数回連続して挿入してなる。
The groove (11) on the surface of the mandrel (10) has a rectangular wave shape and an endless continuous shape,
The magnet wire is continuously inserted into the groove (11) a plurality of times.
前記マンドレル(10)は、小径部(10a)と、大径部(10b)と、前記小径部及び大径部の間を滑らかに接続する段差部(10c)と、前記小径部にアール面(10d)を介して接続する端面部(10e)と、を有し、
前記形状溝(11)は、前記小径部(10a)に形成された軸線方向の直線溝(11a)と、前記大径部(10b)に形成された周方向溝(11b)と、前記端面部(10e)に形成された周方向溝(11d)と、前記段差部(10c)及びアール面(10d)に形成された前記両周方向溝に前記直線溝をそれぞれ連結する連結溝(11c)(11e)と、を有し、
前記直線溝(11a)にて、前記コイルのスロット導体部(33)を形成し、前記大径部の周方向溝(11b)にて、前記コイルの一端部において外径方向に拡がる一端側コイルエンド部(31)を形成し、前記端面部の周方向溝(11d)にて、前記コイルの他端部において内径方向に曲げられた他端側コイルエンド部(32)を形成してなる。
The mandrel (10) includes a small diameter portion (10a), a large diameter portion (10b), a step portion (10c) that smoothly connects the small diameter portion and the large diameter portion, and a round surface ( 10d) and an end face part (10e) connected via
The shape groove (11) includes an axial linear groove (11a) formed in the small diameter portion (10a), a circumferential groove (11b) formed in the large diameter portion (10b), and the end surface portion. (10e) a circumferential groove (11d) and connecting grooves (11c) for connecting the linear grooves to the stepped portion (10c) and the circumferential grooves (10d) formed on the circumferential grooves. 11e)
One end side coil which forms the slot conductor part (33) of the coil by the linear groove (11a) and expands in the outer diameter direction at one end part of the coil by the circumferential groove (11b) of the large diameter part. The end portion (31) is formed, and the other end side coil end portion (32) bent in the inner diameter direction at the other end portion of the coil is formed by the circumferential groove (11d) of the end face portion.
本発明に係るステータの製造方法は、
前記マンドレル(10)は、前記大径部(10b)において前記直線溝(11a)が前記マンドレルの端面に抜ける軸方向溝(11f)を有すると共に、これら直線溝及び軸方向溝が所定深さの切込み溝(13)からなり、
前記切込み溝に払いプレート(15)を軸方向移動自在に挿入して、
前記マンドレル(10)に軸芯を一致しかつ軸方向に並べてステータコア(2)を配置し、
前記払いプレート(15)を押し作動部材(17)により前記ステータコア方向(A)に移動することにより、前記マンドレルの形状溝(11)に挿入されて成形されたコイル(3)を前記ステータコア(2)に装着してなる、ことを特徴とする。
The method for manufacturing a stator according to the present invention includes:
The mandrel (10) has an axial groove (11f) through which the linear groove (11a) passes through the end surface of the mandrel in the large diameter portion (10b), and the linear groove and the axial groove have a predetermined depth. It consists of a cut groove (13),
Insert the payment plate (15) into the cut groove so as to be axially movable,
The stator core (2) is arranged with the mandrel (10) aligned with the axial center and aligned in the axial direction,
The coil (3) inserted into the shape groove (11) of the mandrel is molded into the stator core (2) by pushing the displacing plate (15) in the stator core direction (A) by the pushing operation member (17). ).
本発明に係るステータの製造装置は、
前記マンドレル(10)は、前記大径部(10b)において前記直線溝(11a)が前記マンドレルの端面に抜ける軸方向溝(11f)を有すると共に、これら直線溝及び軸方向溝が所定深さの切込み溝(13)からなり、
前記切込み溝に軸方向移動自在に挿入される払いプレート(15)と、
前記払いプレートを前記切込み溝に沿って移動する押し作動部材と、を備え、
前記マンドレルに軸芯を一致しかつ軸方向に並べてステータコアを配置し、
前記払いプレートを押し作動部材により前記ステータコア方向に移動することにより、前記マンドレルの溝に挿入されて成形されたコイルを前記ステータコアに装着してなる、ことを特徴とする。
The stator manufacturing apparatus according to the present invention includes:
The mandrel (10) has an axial groove (11f) through which the linear groove (11a) passes through the end surface of the mandrel in the large diameter portion (10b), and the linear groove and the axial groove have a predetermined depth. It consists of a cut groove (13),
A payout plate (15) inserted into the cut groove so as to be axially movable;
A push actuating member that moves the payment plate along the cut groove,
The stator core is arranged by aligning the axial core with the mandrel and arranging them in the axial direction,
A coil formed by being inserted into a groove of the mandrel is attached to the stator core by moving the paying plate in the direction of the stator core by a pushing operation member.
前記マグネットワイヤが、断面矩形状の平角線からなる。 The magnet wire is a rectangular wire having a rectangular cross section.
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより請求項記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。 In addition, although the code | symbol in the said parenthesis is for contrast with drawing, this does not have any influence on the structure of a claim.
請求項1又は7,8に係る本発明によると、平角線等の太いマグネットワイヤでも、分布巻き等の複雑な形状のコイルに容易かつ確実に曲げ加工することができ、かつ曲げ加工においてマグネットワイヤを傷付けることを減少し、高品位のコイルを効率よく製造することができる。
According to the present invention according to
請求項2又は9に係る本発明によると、マグネットワイヤを複数回連続して同じマンドレルを用いて曲げ成形することができ、端面の接合作業等を減少して生産性を向上することができる。 According to the second or ninth aspect of the present invention, the magnet wire can be bent and formed by using the same mandrel for a plurality of times, and the end face joining operation or the like can be reduced to improve productivity.
請求項3又は10に係る本発明によると、スロット導体部を軸方向の直線形状とし、一端のコイルエンド部を外径方向に配置し、かつ他端のコイルエンド部を内径方向に配置し、ステータコアへの挿入・装着が容易かつ確実となるコイルを製造することができる。
According to the present invention according to
請求項4又は11に係る本発明によると、上述したステータコアへの挿入・装着の容易なコイルを、複数本のマグネットワイヤを重ねて製造することができ、かつ一端及び他端側コイルエンド部は、複数のマグネットワイヤが径方向に重なるので、コンパクト、特に軸方向にコンパクトなコイル及びステータを容易に製造することができる。
According to the present invention of
請求項5又は12に係る本発明によると、上述したコイルを、マンドレルから取外すと共にステータコアに装着することができ、該装着に際してコイルを傷付けることを減少して、高品位のステータを高い生産性にて製造することができる。
According to the present invention according to
請求項6又は13に係る本発明によると、マグネットワイヤに平角線を用いて、適正な形状のコイル及びそれを用いたステータを製造して、例えば電気自動車又はハイブリッド駆動車輌等の高い性能を要求される回転電機を製造することが可能となる。
According to the present invention of
本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。まず、本発明により製造される回転電気(モータ、ジェネレータ等)のステータについて、図1及び図2に沿って説明する。本ステータ1は、ロータと共に電気モータ(ジェネレータを含む)を構成し、該電気モータは、電気自動車及びハイブリッド車輌の駆動源となる電気モータ(含むジェネレータ)、特にブラシレスDCモータに適用して好適である。ステータ1は、図1に示すように多数の珪素鋼板の薄板を積層したステータコア2及びマグネットワイヤ(導体)3aを巻回したコイル3からなる。ステータコア2は、リング状からなり、内径側に開口するスロット5及びティース6が交互に多数形成されている。そして、所定ピッチ離れた2個のスロット5の間を分布巻きにて3相U,V,Wの各コイル3(3U,3V,3W)が巻かれている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a rotary electric (motor, generator, etc.) stator manufactured according to the present invention will be described with reference to FIGS. The
マグネットワイヤ3aは、断面矩形状の平角線からなり、銅等からなる導体部の全周に絶縁樹脂等の絶縁被膜が形成されている。上記ワイヤ3aからなる3相のコイル3U,3V,3Wは、同相のスロット5内においては、同相の複数本(例えば4本)のワイヤ3aがステータコア2の径方向に並んで配置されており、かつステータコア2の軸方向Lの一端面2aから突出した一端側コイルエンド部31においては、同相の複数本のワイヤ3aがステータコア2の径方向(又は軸方向)に並んで配置され、ステータコア2の軸方向他端面2bから突出した他端側コイルエンド部32においては、同相の複数本のワイヤ3aがステータコア2の径方向円径側に屈曲すると共にステータコア2の径方向に並んで配置されている。
The
代表してU相のコイル3Uを示すと、コイル3Uは、図2に示すように、隣接する2個のスロット5,5を占めるように、2組3U1,3U2がセットとなって、隣接する2個のスロットの近い方同士、遠い同士が所定間隔隔てて連結するようかつ上記2組が交互に連結するように構成されている。各組のコイル3U1,3U2は、スロット5内に配置されるスロット導体部33と、ステータコアの一端面2aから突出して、所定間隔隔てたスロット導体部33を連結するように、周方向Cに延びる一端側コイルエンド部31と、ステータコアの他端面2bから突出して、所定間隔離れたスロット導体部33と連結するように、内径方向R1に屈曲して周方向Cに延びる他端側コイルエンド部32と、からなる。両コイルエンド部31,32は、それぞれが軸方向L又は径方向Rに互に干渉することなく並ぶように、周方向に(例えばY)又は軸方向に(例えばX)複数に屈曲している。
As a representative example, the U-phase coil 3U is adjacent to the coil 3U in such a way that two sets 3U1 and 3U2 occupy two
ついで、本ステータ1のマグネットワイヤ3aを上述したコイル形状に屈曲成形するマグネットワイヤの曲げ形成機Mについて説明する。屈曲成形機は、図3に示すように、マンドレル10を有しており、該マンドレル10は、中空円筒形状からなり、その外周側表面は、比較的長い小径部10aと、比較的短い大径部10bと、小径部及び大径部を滑らかな斜面で連結する段差部10cと、小径部10aと滑らかなアール面10dで連結している端面10eを有する。上記マンドレル10の表面には、上記コイル3の二巡に相当する形状の巻き線形状溝11が形成されていると共に、該溝11を挟むように1対のガイド溝12a,12bが形成されている。
Next, a magnet wire bending machine M for bending the
即ち、上記マンドレルの小径部10aには前記コイルのスロット導体部33を成形するための軸線方向に延びる直線溝11aが形成され、上記大径部10bには一端側コイルエンド部31を成形するための周方向溝11bが形成され、前記段差部10cにはスロット導体部33からコイルエンド部31への移行部となる傾斜溝(連結溝)11cが形成されている。そして、上記端面10eには内径側に屈曲する他端側コイルエンド部32を形成するための周方向溝11dが形成され、前記アール面10dから上記端面10eにかけて、スロット導体部33からエンド部32に向かって複雑な形状の段差部形状の連結溝11eが形成されている。
That is, a
前記曲げ成形機Mは、図4に示すように、ローラユニット20を有する。該ローラユニット20には、1対の曲げローラ21,21と、1対のガイドローラ22,22及びこれらガイドローラ22の間にて直交する方向(形状溝の深さ方向平面に直交する方向)の回転軸を有するワイヤ押さえローラ23がそれぞれ回転自在にかつ各ローラの関係を上下方向及び3次的に傾斜方向に移動自在に支持されている。1対の曲げローラ21,21及びガイドローラ22,22の各左右ローラは、その各軸21a,22aが前記マンドレルの1対のガイド溝12a,12bにそれぞれ嵌入してこれらガイド溝に沿って移動するよう案内されている。
The bending machine M has a
前記マンドレル10は、回転方向に適宜駆動されると共に、上記ローラユニット20は、前記各ローラ21,22が上記ガイド溝12a,12bに沿って移動し得るように駆動される。なお、ローラユニット20には、図示しないが、マグネットワイヤ3aの供給装置が配設されることが好ましい。
The
前記1対の曲げローラ21は、回転軸21aの外、小径部21b及び大径部21cを有しており、1対の小径部21bにて平角線からなるマグネットワイヤ3aを挟持しつつ、その大径部21cとの段差部にて該ワイヤの上面を押えて、前記マンドレルの巻き線形状溝11に沿うようにワイヤ3aを3次元的に屈曲し得る。前記1対のガイドローラ22の間部分に支持されて、直交する回転軸を有する押えローラ23は、上記曲げガイドローラ21にて形状溝11に沿うように曲げられたワイヤ3aを、その上面から押し付けて該ワイヤを形状溝11内に挿入する。なお、図3及び図4に示す、マンドレル10の大径部10bに形成される軸方向形状溝11fは、マグネットワイヤ3aを供給開始すると共に、後述するコイルをステータコアに押出し挿入するために必要となる溝である。
The pair of bending
ついで、図4〜図10に沿って、上記曲げ成形機Mを用いてマグネットワイヤ3aを所定形状に曲げ成形して、コイルを成形する製造方法について説明する。
Next, a manufacturing method for forming a coil by bending the
まず、ローラユニット20等に保持されているマグネットワイヤ3aを、図4に示すように、軸方向形状溝11fから巻き線形状溝11に合せて供給しつつ、マンドレル10の回転を停止した状態で、ローラユニット20が上記軸方向形状溝11f、傾斜溝11c及び直線溝11aに沿って相対的に移動する。ローラユニット20は、その曲げローラ21,21及びガイドローラ22,22がその軸21a,22aをそれぞれ左右のガイド溝12a,12bに案内され、かつ各軸がマンドレル10の表面に所定角度になるように支持され、かつ両曲げローラ21,21がマグネットワイヤ3aを挟持するように自転しつつ移動する。そして、ガイドローラ22が上記曲げローラ21に追従するように移動し、これらガイドローラ22に支持されているワイヤ押えローラ23が、形状溝11上に位置するマグネットワイヤ3aを上方から押付けて、形状溝11(軸方向形状溝11f、傾斜溝11c及び直線溝11a)内に挿入する。この際、ローラユニット20は、マンドレル表面に沿って、かつガイドローラ22の軸22aが上記表面に直交するように保持されて移動し、マンドレル10の段差部10cに位置する傾斜溝11cに移動する際に、マグネットワイヤ3aを径方向に曲げて、コイル3の他端側コイルエンド部32の外径方向への曲げ傾斜部G(図2参照)を形成する。
First, as shown in FIG. 4, the
そして、ローラユニット20はマグネットワイヤ3aを供給しつつ、直線溝11aに沿って移動して、ワイヤを該直線溝に挿入する。これにより、コイル3のスロット導体部33(図2参照)が形成される。
The
ついで、図5に示すように、ローラユニット20がマンドレル10のアール面10d付近に至る。この状態で、先行する曲げローラ21,21は、アール面上のガイド溝12a,12bに位置すると共に、後続するガイドローラ22及び押えローラ23は、小径円筒部10a上のガイド溝12a,12bにある関係上、曲げローラ21の小径部21bに挟持されかつその上面を大径部21cとの段差部にて押えられているマグネットワイヤ3aは内径方向に曲げられ、そしてローラユニット20がマンドレル表面に沿って進行することにより、ワイヤ3aは形状溝11内に順次挿入される。これにより、コイル3の内径方向に屈曲する他端側コイルエンド部32とスロットル導体部33との接続部となるアール形状H(図2参照)が形成される。
Next, as shown in FIG. 5, the
更に、ローラユニット20がワイヤ3aを供給しつつ進行し、図6に示すように、後続するガイドローラ22及び押えローラ23もマンドレルのアール面10dから一端面10eに到達し、押えローラ23によりマグネットワイヤ3aが内径方向に屈曲する。そして、先径する曲げローラ21がワイヤ3aを周方向溝11dに沿うように曲げる直前の状態になる。
Further, the
本実施の形態では、マグネットワイヤ3aを二巡するように曲げ成形するように構成されており、従って上記周方向溝11dは、平角線からなるマグネットワイヤ3aが径方向に2本並ぶように幅広に形成されており、また直線溝11a、傾斜溝11c及び大径部の周方向溝11bは、これら溝の深さ方向にワイヤが2本並ぶような深さになっている。そして、図6〜図8に詳示するように、一巡目のワイヤと二巡目のワイヤとが、直線溝11aの深さ方向と周方向溝11dの幅方向とに偏向するため、一巡目と二巡目とで異なる屈曲部(図2のXとY参照)を形成する段差形状の溝11eとなっている。
In the present embodiment, the
ついで、図7に示すように、他端側コイルエンド部32の周方向への曲げ加工が行われる。上述したように、周方向溝11dが幅広になっているため、1対のローラ21,21,22,22でワイヤ3aを挟持するには、左右ローラの両方をガイド溝12a,12bでガイドすることはできず、一方のガイド溝のみで上記1対のローラをガイドする。一巡目の作業の場合、ワイヤ3aが外側を通るので、外側のガイド溝12bのみにて両ローラ21,22をガイドする。このため、内側となる曲げローラ211及びガイドローラ221は、図6〜図10に示すように、軸21a,22aが上方に移動し、ガイド溝12aから外れる。
Next, as shown in FIG. 7, the other end side
この状態で、ローラユニット20が更に進行すると共に、図7に示すように、マンドレル10が時計方向Tに回動する。これにより、供給上流側が曲げローラ21,ガイドローラ22で挟持され、かつ後流側が形状溝11に挿入されているマグネットワイヤ3aは、周方向に曲げられ、そして、押えローラ23により周方向溝11dにその外側壁aに沿うように挿入される。更に、マンドレル10の回転が進行して、図8に示すようにマグネットワイヤ3aは内径側において周方向に延び、他端側コイルエンド部32が成形される。
In this state, the
そして、図9に示すように、マグネットワイヤ3aが周方向溝11dの端に至ると、ローラユニット20は外径方向に向うように偏向する。これにより、ガイド溝12bに案内されている曲げローラ21によりマグネットワイヤ3aが外径方向に曲げられ、ワイヤが直線溝11aの延長線上になった処でマンドレル10の回転は停止される。
As shown in FIG. 9, when the
ローラユニット20は、図10に示すように、ローラ212,222がガイド溝12bに案内されて進行し、そして押えローラ23がワイヤ3aを段差溝11eの凹み側に押込み、これにより他端側コイルエンド部32の軸方向屈曲部Xを形成する。マグネットワイヤ3aが段差溝11eに挿入され、ローラ21,22が直線溝11aの延長上の溝(アール面10dに配置)に至ると、内側のローラ211,222も順次内側のガイド溝12aに係合し、両ローラ21,22は、左右ガイド溝12a,12bに案内されてローラユニット20はマンドレル表面に沿って移動する。
ローラユニット20は、マグネットワイヤ3aが、直線溝11aに押込まれるように進行して、隣接するスロット導体部33が形成される。更に、ローラユニット20は、傾斜溝11cを経て、大径部10bの周方向溝11b部分に至ると、ガイド溝12a,12bに案内されて、曲げローラ21そしてガイドローラ22と順次周方向に移動され、マグネットワイヤ3aは押えローラ23により周方向溝11bに挿入されて、一端側コイルエンド部31が成形される。これが、マンドレル10に沿って1周分繰返されて、一巡目の4個の矩形波形状の環状のコイル3が成形される。
The
ついで、直線溝11a、傾斜溝11c及び大径側の周方向溝11bに既に挿入されたワイヤの上に、二巡目のワイヤが重ねられて、二巡目の連続するコイルが成形される。
Next, the second round wire is superimposed on the wires already inserted in the
マンドレル端面の周方向溝11dにあっては、1対の曲げローラ21及びガイドローラ22の内の外側のローラ212,222がガイド溝12bから外れるように回転軸21a,22aが持ち上げられ、今度は、内側のローラ211,221の回転軸がガイド溝12aに案内されて1対のローラ21,22が案内される。従って、二巡目のマグネットワイヤ3aは、既に施設された一巡目のワイヤの内側に、内側の壁bに沿って幅広の周方向溝11dに押込められる。この際、段差溝11eにあっては、二巡目のワイヤは、周方向溝11dと面一側の部分cに置かれ、コイルエンド部32の径方向屈曲部Yを形成し、一巡目のコイルと干渉することなく、二巡目の矩形波形状の環状のコイル3が形成される。
In the
上記曲げ成形機Mでマグネットワイヤ(平角線)を曲げ成形された二巡からなるコイル3を2組重ね合せ、一端同士を接続することにより、図2に示すコイルを成形することができる。
The coil shown in FIG. 2 can be formed by stacking two sets of two
本実施の形態にあっては、二巡からなるコイル3を成形したが、マンドレルの端面周方向溝11dを幅広とせずに、一巡からなるコイルを成形し、これを異なるマンドレルで複数個成形して重ね合せ、端面同士を接続して適宜巻数のコイルを成形してもよい。また、各ローラ21,22を複数の偏芯軸等を用いて、ガイド溝に対する各ローラの位置を調節できるようにして、上記二巡のコイルを形成してもよく、更に、三巡、四巡等の多数の巻数のコイルを1個のマンドレルで成形してもよい。
In the present embodiment, the
なお、上記曲げ成形機Mは、マンドレル10を回転駆動すると共に、ローラユニット20を、XY駆動装置によりマンドレル表面に沿って移動するようにした自動機としてもよく、またマグネットワイヤの供給装置をローラユニットとは別個に設け、マンドレルを所定回動しつつ、ローラユニット20を手動により移動する半自動または手動機としてもよい。
The bending machine M may be an automatic machine that rotates the
ついで、上述した曲げ成形機にコイル挿入機を付設したステータ製造装置N及び製造方法について、図11〜図13に沿って説明する。マンドレル10の軸方向に延びる直線溝11a、傾斜溝11c及び軸方向溝11fは、マグネットワイヤ3aの巻数分の深さより深くかつ軸方向に貫通する切込み溝13になっている。また、マンドレル10の大径部周方向溝11bが位置する部分は、該周方向溝の段差部10c側の大径部分10b’がマンドレル本体に対し取外し自在となっている。
Next, a stator manufacturing apparatus N and a manufacturing method in which a coil insertion machine is attached to the bending machine described above will be described with reference to FIGS. The
そして、上記切込み溝13に払いプレート15が軸方向移動自在に挿入されている。上記切込み溝13に嵌合する払いプレート15は、周方向に8本あり、その基端側にて押しカラー16に固定されて、押しカラー16及び該押しカラーを固定装着した押し作動部材17を軸方向に作動することにより、全払いプレート15は、一斉に軸方向に移動し得る。
And the
払いプレート15は、その先端側の径方向上面15aが直線溝11a及び傾斜溝11cの底面を構成し、かつその先端面15bが段差溝11e及び小径側周方向溝11dの一部を構成し、かつ傾斜溝11cに対応する部分が膨径部15cになっている。従って、図11(b)に示すように、マグネットワイヤ3aは、払いプレート15に乗っかった状態でマンドレル10の形状溝11に嵌入される。
The displacing
ついで、上記ステータ製造装置Nを用いたステータの製造方法について説明する。マンドレル10を用いてマグネットワイヤを曲げ成形してコイル3を形成する点は、先に説明した通りである(図11(b)及び図12参照)。そして、所定形状のコイル3を成形した状態で、マンドレルの所定傾斜面の大径部分10b’をマンドレル本体から取外す。これにより、コイルをマンドレル10の先端側に向って取外すことの支障となる部分はなくなる。
Next, a stator manufacturing method using the stator manufacturing apparatus N will be described. The point of forming the
この状態で、ステータコア2をマンドレル10と軸芯を一致させた状態で該マンドレルの先端側に揃えて配置し、押し作動部材17を矢印A方向に移動する。すると、図11(a)及び図13に示すように、押しカラー16により8本の払いプレート15が切込み溝13を矢印A方向に移動し、マンドレル10のコイル形状溝11に挿入されているコイル3は、これら払いプレート15に乗せられた状態で、ステータコア2方向に移動し、該ステータコア2のスロット5内に挿入される。これにより、コイル3は、そのスロット導体部33がスロット5内に挿入され、内径側にて径方向に並んで配置される他端側コイルエンド部32がコアの図中左側に位置し、かつ外径側にて軸方向に並んで配置される一端側コイルエンド部31がコアの図中右側に位置して、ステータコア2に装着される。
In this state, the
実施の形態のように、2巻分のコイル(3U1,3U2)の場合、上記ステータコアへのコイルの装着作業が2回行われ、マグネットワイヤ3aの端面同士を接続し、更に3相U,V,Wの各コイルに対して同様の曲げ成形並びにステータコアへの装着作業が行われて、図1に示すようなステータ1が製造される。
As in the embodiment, in the case of the two-turn coils (3U1, 3U2), the mounting operation of the coil to the stator core is performed twice, the end faces of the
なお、上述したように、コイルのステータコアへの装着作業をマンドレル10からのコイルの取出し作業と同時に行わず、単にコイルをマンドレルから取外し、その後の別作業でコイルをステータコアに装着してもよい。この場合も、コイルの取外しのため、マンドレル10の一部大径部10b’の取外し作業は必要である。また、該一部大径部をコレットチャックのように、内径側に沈み込むように構成してもよい。また、マンドレルの形状溝は、上述した実施の形態に限らず、例えば大径部(10a)の周方向溝(11b)を、端面(10e)の周方向溝のように、幅広に形成して、一端側コイルエンド部(31)をマグネットワイヤが軸方向に複数本並ぶようにしてもよい。
Note that, as described above, the operation of attaching the coil to the stator core may not be performed simultaneously with the operation of removing the coil from the
1 ステータ
2 ステータコア
3 コイル
3a マグネットワイヤ(平角線)
5 スロット
10 マンドレル
10a 小径部
10b 大径部
10c 段差部
10d アール面
10e 端面
11 (形状)溝
11a 直線溝
11b (大径側)の周方向溝
11c 連結溝(傾斜溝)
11d (端面の)周方向溝
11e 連結溝(段差溝)
12a,12b ガイド溝
20 ローラユニット
21 曲げローラ
22 ガイドローラ
23 押えローラ
31 一端側コイルエンド部
32 他端側コイルエンド部
33 スロット導体部
M コイルの製造装置(曲げ成形機)
N ステータの製造装置
1
5
11d (end face)
12a,
N stator manufacturing equipment
Claims (13)
前記曲げ工程にて曲げられた前記マグネットワイヤを前記溝に挿入する挿入工程と、を備え、
前記曲げ工程では、前記溝に沿うように前記マンドレルに対して相対移動する1対の曲げローラにて前記マグネットワイヤを挟持して曲げ成形し、
前記挿入工程では、前記溝に沿うように前記マンドレルに対して相対移動する押えローラにて前記マグネットを前記溝に挿入してなる、
ことを特徴とするコイルの製造方法。 A bending step of bending the magnet wire along the groove while supplying the magnet wire to a mandrel having a coil-shaped groove wound around the stator core on the outer peripheral surface;
An insertion step of inserting the magnet wire bent in the bending step into the groove,
In the bending step, the magnet wire is sandwiched and bent by a pair of bending rollers that move relative to the mandrel along the groove,
In the insertion step, the magnet is inserted into the groove by a press roller that moves relative to the mandrel along the groove.
A method for manufacturing a coil, characterized in that:
前記マグネットワイヤを前記溝に複数回連続して挿入してなる、
請求項1記載のコイルの製造方法。 The groove on the surface of the mandrel has a rectangular wave shape and an endless continuous shape,
The magnet wire is continuously inserted into the groove a plurality of times,
The manufacturing method of the coil of Claim 1.
前記溝は、前記小径部に形成された軸線方向の直線溝と、前記大径部に形成された周方向溝と、前記端面部に形成された周方向溝と、前記段差部及びアール面に形成された前記両周方向溝と前記直線溝とをそれぞれ連結する連結溝と、を有し、
前記直線溝にて、前記コイルのスロット導体部を形成し、前記大径部の周方向溝にて、前記コイルの一端部において外径方向に拡がる一端側コイルエンド部を形成し、前記端面部の周方向溝にて、前記コイルの他端部において内径方向に曲げられた他端側コイルエンド部を形成してなる、
請求項1又は2記載のコイルの製造方法。 The mandrel includes a small diameter portion, a large diameter portion, a step portion that smoothly connects the small diameter portion and the large diameter portion, and an end surface portion that is connected to the small diameter portion via a rounded surface,
The groove includes an axial linear groove formed in the small-diameter portion, a circumferential groove formed in the large-diameter portion, a circumferential groove formed in the end surface portion, and the step portion and the rounded surface. A connecting groove for connecting the circumferential groove and the linear groove formed,
The linear groove forms a slot conductor portion of the coil, the circumferential groove of the large-diameter portion forms an end-side coil end portion that extends in the outer diameter direction at one end portion of the coil, and the end face portion The other end side coil end portion bent in the inner diameter direction at the other end portion of the coil is formed in the circumferential groove.
The manufacturing method of the coil of Claim 1 or 2.
前記端面部の周方向溝は、マグネットワイヤが径方向に複数本重ね得る幅を有し、
前記アール面の連結溝は、各マグネットワイヤが径方向又は軸方向に屈曲し得る段差形状を有し、
前記スロット導体部及び前記一端側コイルエンド部は、複数本のマグネットワイヤが径方向に複数本重ねられ、
前記他端側コイルエンド部は、複数本のマグネットワイヤが径方向に複数本重ねられ、
前記他端側コイルエンド部と前記スロット導体部との間の各マグネットワイヤが干渉することなく交差するように形成してなる、
請求項3記載のコイルの製造方法。 The linear groove and the circumferential groove of the large diameter portion have a depth at which a plurality of the magnet wires can be stacked in the depth direction of the groove,
The circumferential groove on the end face has a width that allows a plurality of magnet wires to be stacked in the radial direction,
The connection groove on the rounded surface has a step shape in which each magnet wire can be bent in a radial direction or an axial direction,
In the slot conductor portion and the one end side coil end portion, a plurality of magnet wires are stacked in a radial direction,
In the other end side coil end portion, a plurality of magnet wires are stacked in the radial direction,
Each magnet wire between the other end side coil end portion and the slot conductor portion is formed so as to intersect without interference,
The manufacturing method of the coil of Claim 3.
前記マンドレルは、前記大径部において前記直線溝が前記マンドレルの端面に抜ける軸方向溝を有すると共に、これら直線溝及び軸方向溝が所定深さの切込み溝からなり、
前記切込み溝に払いプレートを軸方向移動自在に挿入して、
前記マンドレルに軸芯を一致しかつ軸方向に並べてステータコアを配置し、
前記払いプレートを押し作動部材により前記ステータコア方向に移動することにより、前記マンドレルの溝に挿入されて成形されたコイルを前記ステータコアに装着してなる、
ステータの製造方法。 In the manufacturing method of the coil according to claim 3 or 4,
The mandrel has an axial groove through which the linear groove passes through the end surface of the mandrel in the large diameter portion, and the linear groove and the axial groove are formed by a cut groove having a predetermined depth.
Insert the payment plate into the cut groove so as to be axially movable,
The stator core is arranged by aligning the axial core with the mandrel and arranging them in the axial direction,
A coil formed by being inserted into the groove of the mandrel is attached to the stator core by moving the displacing plate in the direction of the stator core by a pressing member.
Stator manufacturing method.
請求項1ないし5のいずれか記載のコイルの製造方法又はステータの製造方法。 The magnet wire is a rectangular wire having a rectangular cross section,
A method for manufacturing a coil or a method for manufacturing a stator according to any one of claims 1 to 5.
前記形状溝に沿って前記マンドレルと相対移動する1対の曲げローラと、
前記曲げローラに追従して移動し、前記形状溝の深さ方向平面に直交する回転軸を有し、マグネットワイヤを前記形状溝に挿入する押えローラと、を備え、
前記曲げローラにてマグネットワイヤを挟持して前記マンドレルの形状溝に沿うように曲げ加工し、該曲げ加工されたマグネットワイヤを前記押えローラにて前記形状溝に挿入してなる、
ことを特徴とするコイルの製造装置。 A mandrel having a coil-shaped groove wound around the stator core on the outer peripheral surface;
A pair of bending rollers that move relative to the mandrel along the shape groove;
A pressing roller that moves following the bending roller, has a rotation axis that is perpendicular to the depth direction plane of the shape groove, and inserts a magnet wire into the shape groove,
The magnet wire is sandwiched by the bending roller and bent along the shape groove of the mandrel, and the bent magnet wire is inserted into the shape groove by the pressing roller.
A coil manufacturing apparatus.
前記押えローラは、前記ガイド溝に案内される1対のガイドローラに支持されてなる、
請求項7記載のコイルの製造装置。 The mandrel has a guide groove formed along the shape groove,
The presser roller is supported by a pair of guide rollers guided in the guide groove.
The coil manufacturing apparatus according to claim 7.
請求項7又は8記載のコイルの製造装置。 The shape groove of the mandrel has a rectangular wave shape and an endless continuous shape,
The coil manufacturing apparatus according to claim 7 or 8.
前記形状溝は、前記小径部に形成された軸線方向の直線溝と、前記大径部に形成された周方向溝と、前記端面部に形成された周方向溝と、前記段差部及びアール面に形成された前記両周方向溝に前記直線溝をそれぞれ連結する連結溝と、を有する、
請求項7ないし9のいずれか記載のコイルの製造装置。 The mandrel has a small diameter portion, a large diameter portion, a step portion that smoothly connects the small diameter portion and the large diameter portion, and an end surface portion that is connected to the small diameter portion via a rounded surface. ,
The shape groove includes an axial linear groove formed in the small diameter portion, a circumferential groove formed in the large diameter portion, a circumferential groove formed in the end surface portion, the step portion, and the round surface Connecting grooves that respectively connect the linear grooves to the circumferential grooves formed in
The coil manufacturing apparatus according to any one of claims 7 to 9.
前記端面部の周方向溝は、マグネットワイヤが径方向に複数本重ね得る幅を有し、
前記アール面の連結溝は、各マグネットワイヤが径方向又は軸方向に屈曲し得る段差形状を有する、
請求項10記載のコイルの製造装置。 The linear groove and the circumferential groove of the large diameter portion have a depth at which a plurality of the magnet wires can be stacked in the depth direction of the groove,
The circumferential groove on the end face has a width that allows a plurality of magnet wires to be stacked in the radial direction,
The connecting groove of the rounded surface has a step shape in which each magnet wire can be bent in a radial direction or an axial direction.
The coil manufacturing apparatus according to claim 10.
前記マンドレルは、前記大径部において前記直線溝が前記マンドレルの端面に抜ける軸方向溝を有すると共に、これら直線溝及び軸方向溝が所定深さの切込み溝からなり、
前記切込み溝に軸方向移動自在に挿入される払いプレートと、
前記払いプレートを前記切込み溝に沿って移動する押し作動部材と、を備え、
前記マンドレルに軸芯を一致しかつ軸方向に並べてステータコアを配置し、
前記払いプレートを押し作動部材により前記ステータコア方向に移動することにより、前記マンドレルの形状溝に挿入されて成形されたコイルを前記ステータコアに装着してなる、
ステータの製造装置。 In the coil manufacturing apparatus according to claim 10 or 11,
The mandrel has an axial groove through which the linear groove passes through the end surface of the mandrel in the large diameter portion, and the linear groove and the axial groove are formed by a cut groove having a predetermined depth.
A payment plate that is inserted into the cut groove so as to be axially movable;
A push actuating member that moves the payment plate along the cut groove,
The stator core is arranged by aligning the axial core with the mandrel and arranging them in the axial direction,
A coil formed by being inserted into the shape groove of the mandrel is attached to the stator core by moving the displacing plate in the direction of the stator core by a pressing member.
Stator manufacturing equipment.
請求項7ないし12のいずれか記載のコイルの製造装置又はステータの製造装置。 The magnet wire is a rectangular wire having a rectangular cross section,
The coil manufacturing apparatus or the stator manufacturing apparatus according to claim 7.
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---|---|---|---|
JP2009006090A JP2010166682A (en) | 2009-01-14 | 2009-01-14 | Method of manufacturing coil, method of manufacturing stator, coil manufacturing device, and stator manufacturing device |
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Cited By (1)
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CN108494200A (en) * | 2018-05-21 | 2018-09-04 | 广东上水能源科技有限公司 | A kind of brushless dual-feed motor wound rotor and its manufacture craft |
-
2009
- 2009-01-14 JP JP2009006090A patent/JP2010166682A/en active Pending
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