JP2012223038A - 回転電機の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明に係る回転電機の製造方法は、1枚の電磁鋼板から、磁極ティースを有する磁極部材を、磁極部材の周囲の一部を枠体に接続した鉄心部材として一体形成する鉄心部材形成工程と、鉄心部材を積層して積層枠体50と積層磁極部材からなる積層鉄心部材を構成する積層工程と、積層鉄心部材に絶縁を施す絶縁工程と、積層鉄心部材を搬送する搬送工程と、積層磁極部材の磁極ティースに巻線を施す巻線工程と、巻線工程終了後に積層鉄心部材から積層磁極部材を分離する分離工程とを有する。
【選択図】図6
Description
磁極ブロックが薄肉で直線状に連結されて構成されており、巻線のための空間が広く巻線工程で高速に巻線できる効果、整列して巻線できる効果、同時に複数の巻線処理ができる効果などが得られる。
薄板材料から打ち抜かれた鉄心部材は、それ自体に設けられた突起が嵌り合ってカシメられることで金型の中で積層され固定される。
金型の中で突起の加工、打ち抜き、積層、カシメが実施されるので高速に、自動化して、連続的な生産を実現でき、時間当たりの生産効率が高い。
これらの後工程においては、鉄心を把持する必要がある。
鉄心の把持には、鉄心の外形の形状を活用し、コアの形状に応じた特殊ツールでコアを把持し、その状態で絶縁物装着工程、巻線工程の処理を行う。
この入れ替えには、コアのつかみ替えが必要である。
把持と位置決めの難易度はコアの形状、大きさに依存し、把持に時間を要すると、後工程のそれぞれで処理時間が増加し、時間当たりの生産効率を悪化させ製造コストが高くなる。
鉄心の把持、位置決めを容易化するために、鉄心自体に形成する形状としては、例えば突起、溝、穴等が挙げられる。
把持するためにのみ形成した把持部を設けると、製品が大型化したり、重量が増加したり、溝や穴などの欠落形状のために磁路面積が小さくなり磁束が減少する等の問題がある。
1枚の電磁鋼板から、磁極ティースを有する磁極部材を、磁極部材の周囲の一部を枠体に接続した鉄心部材として一体形成する鉄心部材形成工程と、
鉄心部材を積層して積層枠体と積層磁極部材からなる積層鉄心部材を構成する積層工程と、
積層鉄心部材に絶縁を施す絶縁工程と、
積層鉄心部材を搬送する搬送工程と、
積層磁極部材の磁極ティースに巻線を施す巻線工程と、
巻線工程終了後に積層鉄心部材から積層磁極部材を分離する分離工程とを有するものである。
1枚の電磁鋼板から、磁極ティースを有する磁極部材を、磁極部材の周囲の一部を枠体に接続した鉄心部材として一体形成する鉄心部材形成工程と、
鉄心部材を積層して積層枠体と積層磁極部材からなる積層鉄心部材を構成する積層工程と、
積層鉄心部材に絶縁を施す絶縁工程と、
積層鉄心部材を搬送する搬送工程と、
積層磁極部材の磁極ティースに巻線を施す巻線工程と、
巻線工程終了後に積層鉄心部材から積層磁極部材を分離する分離工程とを有
するものなので、
搬送工程、絶縁工程、巻線工程における積層連結磁極部材の固定は、積層連結磁極部材本体以外の積層枠体(積層された保持部)を利用すれば良く、製品である積層連結磁極部材の形状に影響を及ぼすことなく積層枠体を把持して所定の位置に固定できる。
また、枠体を把持部として利用することで、積層鉄心部材の把持及び位置決めを、簡素なツールで短時間に実施できる。
また、積層連結磁極部材自体に把持部を形成しなくてよいので、回転電機の電磁特性を損なうことがない。
以下、この発明の実施の形態1に係る回転電機の製造方法を図を用いて説明する。
図1は、積層鉄心部材100の斜視図である。
図2は、図1の積層鉄心部材100を構成する1枚の鉄心部材30aの右上端部の拡大図である。
鉄心部材30aは、1枚の電磁鋼板から打ち抜き、又はエッチィングによって形成される。
また、1個のT型の磁極部材11は、磁極ティース部11aとバックヨーク部11bから構成され、9個の磁極部材11のバックヨーク部11bの端部同士を薄肉に残して結合した状態で連結磁極部材12を構成する。
そして、複数の連結磁極部材12を梯子状に並べて、それぞれの連結磁極部材12の両端部が保持部13に薄肉部15で一体として接続されている。
磁極部材11の磁極ティース部11a側を前方としたとき、最後列の連結磁極部材12の各バックヨーク部11bの後方において、2つの保持部13の端部同士が一体としてブリッジ部14で接続されており、2個の保持部13とブリッジ部14でコ字形の枠体20を構成し、更に枠体20と、連結磁極部材12で鉄心部材30aを構成する。
連結磁極部材12を積層した部分が積層連結磁極部材40であり、枠体20を積層した部分が積層枠体50となる。
図4は、プッシュバック工法を示す図である。
図1、図2では連結磁極部材12と枠体20は薄肉部15で繋がっていた。
図3に示す鉄心部材30bでは、プレス加工の過程で連結磁極部材12の両端部を、枠体20から刃60で一旦打ち抜き、この部分を再度プッシュバック機構61で枠体20に嵌め戻すことによって連結磁極部材12を枠体20に固定する。
製品となる積層連結磁極部材に直接カシメや溶接が用いられる場合、加工による歪みのために電磁鋼板の磁気特性が損なわれるが、枠体20に固定部位を設け、積層連結磁極部材40に積層間の固定部位を設けないことで積層連結磁極部材40の磁気特性の劣化を防止することができる。
積層鉄心部材100を各工程間で搬送する時や、各工程の処理をする時は、常に積層枠体50を把持して積層鉄心部材100を固定する。上下方向から把持しても良いし、搬送方向(図1の場合、左下方向)に対して前後から把持しても良い。積層枠体50を把持することにより、積層枠体50が包含する積層連結磁極部材40を間接的に固定できる。
作業スペースを十分に確保できる利点がある。
絶縁工程では、積層連結磁極部材40の磁極ティース部分に絶縁用の樹脂成型物を取り付ける。樹脂成型物の取付は、積層枠体50を把持して行う。
図5は、積層連結磁極部材40の各磁極ティースに絶縁のための樹脂成型物6を装着した状態で電線7を巻線している状態を示す図である。
電線7は、3軸ロボットに取り付けられたノズル8から供給され、磁極ティースの周囲を周回して巻き付けられて電磁コイルを形成する。
ノズル8は、積層連結磁極部材40の種類によって個別に、或いは渡り線を形成しながら積層枠体50の開放面(図5左下側)側から、全ての磁極ティースに巻線をする。
図6は、巻線後に積層枠体50を切断した状態を示す図である。
図7は、積層連結磁極部材40と積層枠体50を分離した図である。
図8は、積層枠体50から分離した巻線後の積層連結磁極部材40を環状に組み立てた固定子41の斜視図である。
次に図7に示すように、取り出した積層枠体50付の積層連結磁極部材40から積層枠体50を分離し、積層連結磁極部材40の薄肉部を折り曲げて組み立てると、図8に示す固定子41となり、これに図示しない回転子を装着して回転電機を得る。
これにより、絶縁工程、巻線工程、分離工程における、積層鉄心部材100の位置決め、固定、搬送が容易になる。
また、巻線工程でも積層枠体50を把持するので、把持のための作業空間を十分に確保でき、確実に積層連結磁極部材40を固定して巻線できる。
また、製品自体に把持部を設ける必要がないので製品の外形を大型化したり重量が増加する等の問題もない。
なお、積層枠体50から積層連結磁極部材40を分離後も樹脂成型物6や巻線により、積層固定状態は確保される。
また、プッシュバックによって鉄心部材30bを製造する場合は、ブリッジ部14を両端の保持部13間に複数、梯子状に設けても良い。
以下、本発明の実施の形態2に係る回転電機の製造方法について、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図9は、鉄心部材230の要部拡大図である。
図10は、位置決め構造の一例を示す図である。
図9に示す鉄心部材230では、位置決め構造として丸穴21を設けている。
丸穴21は、連結磁極部材12の列幅と同じピッチで配置されており、積層連結磁極部材の位置決めに利用されるほか、積層鉄心部材の把持、固定にも利用される。
実施の形態1のような積層枠体50があれば、その形状自体を利用して把持することも可能であるが、本実施の形態に示す丸穴21や切り欠き22のような簡素な構造を枠体220に追加するだけで、更に容易に、確実に積層枠体の把持、搬送をすることができる。
また、穴や突起の形状は、当該形状を利用して積層鉄心部材を搬送し、固定できるものであればどのような構造でも良い。
図11は、本実施の形態で使用する巻線機70の斜視図である。
図12は、巻線機70の平面図である。
図13は、巻線機70の側面図である。
図14は、巻線機70の正面図である。
巻線機70は、大きく分けて、ノズル8と、このノズル8をXYZ軸方向に移動させる3軸ロボット71と、巻線を施す対象である積層鉄心部材100を載置して搬送する搬送路72とで構成される。
搬送路72には、搬送路72の横幅方向を変更自在に規制し、積層鉄心部材100を案内するガイド73が設けられている。
搬送路72の上部には、搬送路と平行に搬送方向に移動する把持搬送ロボット74が設けられている。
把持搬送ロボット74は、搬送路72の上部から降下して、搬送路72上の所定の位置に載置されている積層鉄心部材100の積層枠体50に設けられた丸穴21に把持棒75を挿入する。
そして、把持搬送ロボット74は、積層鉄心部材100をノズル8の前に搬送する。
3軸ロボット71は、積層連結磁極部材40の磁極ティースに所定の順に巻線をする。
次に、組み立て工程で、積層連結磁極部材40を環状に組み立てると固定子41となり、これに回転子を装着して回転電機を得る。
以下、この発明の実施の形態3に係る回転電機の製造方法について実施の形態2と異なる部分を中心に説明する。
図15は、鉄心部材330の要部拡大図である。
枠体320の一部に四角形状の穴23を設けており、枠体320は、穴23の縁である薄肉リンク部24で繋がっている。
鉄心部材330を積層すると、この薄肉リンク部24もそのまま積層される。
薄肉リンク部24の切断は、薄肉リンク部24を設けていない場所の切断に比べて格段に容易である。
これにより、簡易な切断機構で積層枠体の切断が可能となり、最終製品の製造工数、製造コストを低減できる。
以下、本発明の実施の形態4に係る回転電機の製造方法について、実施の形態1〜実施の形態3と異なる部分を中心に説明する。
図16は、鉄心部材430の要部拡大図である。
この実施の形態では、実施の形態2で述べた位置決め構造と、実施の形態3で述べた薄肉リンク部とを兼ね備えた構造を採用している。
即ち、位置決め構造である丸穴421を、連結磁極部材12が薄肉部15を介して枠体420に接続される部分の中間部分に設け、更に丸穴421の縁と、枠体420の内壁面及び外壁面の間に薄肉リンク部424が形成されるように丸穴421の大きさを調整している。
なお、位置決め、搬送用の構造と、薄肉リンク部を兼ねることができる構造であれば、どのような構造でも良い。
以下、この発明の実施の形態5に係る回転電機の製造方法について実施の形態3と異なる部分を中心に説明する。
図18は、この発明の実施の形態5に係る鉄心部材530の要部拡大図である。
図19は、鉄心部材530を積層した積層鉄心部材500の斜視図である。
図20は、本実施の形態で使用する巻線機570の側面図である。
鉄心部材530は、連結磁極部材12と連結磁極部材512という大きさの異なる2種類の連結磁極部材を包含する。
そして、枠体520に設けた位置決め用の丸穴21及び薄肉リンク部24の位置も、連結磁極部材12,512の接続位置に合わせて調整している。
すなわち、位置決め用の丸穴21間の間隔(ピッチ)も、薄肉リンク部24の配置も、鉄心部材530が包含する連結磁極部材の構成によって変動することになる。
この識別子9は、図20に示す巻線機570のスキャナ577で読み取られて、巻線工程におけるノズルの動作制御、積層鉄心部材500の搬送、積層枠体550の分離位置の決定等に利用される。
また、識別子9には、位置決め構造、薄肉リンク部の配置データ、積層鉄心部材500の積層枚数を含んでも良い。
また、識別子9を読み取ることができれば、ICタグとICタグリーダを使用しても良い。
更に、カメラと画像認識装置を使用しても良い。
また、これによって安価、且つ短納期に製品を供給できる。
なお、鉄心部材530の積層枚数が同一の積層鉄心部材500のみを製造する場合は、鉄心部材530の枠体520にのみ識別子9を貼付等しても良い。
実施の形態6.
以下、この発明の実施の形態6を図を用いて実施の形態1〜5と異なるところを中心に説明する。
これまで説明した各実施の形態では積層連結磁極部材を包含する積層鉄心部材について説明したが、積層枠体を用いて位置決め搬送できるものであれば、積層枠体に包含する積層磁極部材の形状はどのようなものでも良い。
例えば図21に示す積層環状磁極部材80を包含しても良い。
この場合は、巻線機のノズルの位置を制御する三軸ロボットに対して、ノズルを鉛直方向に回転できる機能を付加すれば良い。
積層環状磁極部材80の巻線をする場合は、識別子から判断して巻線機のノズル8の向きを制御すれば良い。
11b バックヨーク部、12,512 連結磁極部材、13 保持部、
14 ブリッジ部、15 薄肉部、20,220,320,420,520 枠体、
21,421 丸穴、22,422 切り欠き、
30a,30b,230,330,430,530 鉄心部材、
24,424 薄肉リンク部、40 積層連結磁極部材、41 固定子、
50,550 積層枠体、540a,540b 積層連結磁極部材、7 電線、
70,570 巻線機、8 ノズル、9 識別子、80 積層環状磁極部材、
90 積層T型磁極部材。
Claims (15)
- 1枚の電磁鋼板から、磁極ティースを有する磁極部材を、前記磁極部材の周囲の一部を枠体に接続した鉄心部材として一体形成する鉄心部材形成工程と、
前記鉄心部材を積層して積層枠体と積層磁極部材からなる積層鉄心部材を構成する積層工程と、
前記積層鉄心部材に絶縁を施す絶縁工程と、
前記積層鉄心部材を搬送する搬送工程と、
前記積層磁極部材の磁極ティースに巻線を施す巻線工程と、
前記巻線工程終了後に前記積層鉄心部材から前記積層磁極部材を分離する分離工程とを有する回転電機の製造方法。 - 前記鉄心部材形成工程において、
前記磁極部材は、磁極ティース部とバックヨーク部から構成されるT字型のT型磁極部材として形成し、
前記T型磁極部材の前記磁極ティース部側を開放して前記鉄心部材を形成し、
前記積層磁極部材は積層T型磁極部材であり、
前記積層T型磁極部材を環状に組み立てる組立工程を有する請求項1に記載の回転電機の製造方法。 - 前記鉄心部材形成工程において、
前記磁極部材は、複数の前記T型磁極部材の隣接する前記バックヨーク部同士を薄肉で直線状に連結した連結磁極部材として形成し、前記連結磁極部材の両端の前記バックヨーク部の、他の前記T型磁極部材の前記バックヨーク部と連結されていない端部が、それぞれ前記枠体に接続されている状態で前記鉄心部材を形成する請求項2に記載の回転電機の製造方法。 - 前記鉄心部材形成工程において、
前記磁極部材を、複数個の前記磁極ティースを有する環状磁極部材として形成し、
前記積層磁極部材は積層環状磁極部材である請求項1に記載の回転電機の製造方法。 - 前記鉄心部材形成工程において、コ字型の1個の前記枠体に、前記磁極部材を梯子状に複数列、各前記磁極ティース部が前記枠体の開放された方向を向くように並べて前記枠体に接続された状態で形成する請求項2又は請求項3に記載の回転電機の製造方法。
- 前記積層工程後は、前記搬送工程において、前記分離工程で前記積層枠体と前記積層磁極部材が分離されるまで、前記積層鉄心部材を一体として搬送する請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。
- 前記鉄心部材形成工程において、前記枠体に搬送用の位置決め構造を設け、
前記搬送工程において、前記位置決め構造を利用して前記積層鉄心部材を搬送する請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。 - 前記鉄心部材形成工程において、前記枠体に薄肉リンク部を設け、
前記分離工程において、当該薄肉リンク部を切断する請求項7に記載の回転電機の製造方法。 - 前記巻線工程及び前記絶縁工程では、前記積層枠体を把持する請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。
- 前記鉄心部材形成工程において、前記枠体にカシメ用の凹凸部を設け、
前記積層工程において、上下に積層する前記鉄心部材同士を、前記凹凸部をカシメて結合する請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。 - 前記磁極部材が前記枠体に接続されている部分を一旦打ち抜いてから嵌め戻すプッシュバック工程を有する請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。
- 前記鉄心部材形成工程において、複数種類の前記磁極部材を1個の前記枠体内に配置して形成する請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。
- 前記搬送工程において、前記枠体内に配置される前記磁極部材の種類と配置を識別する識別子を読み取る請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。
- 前記巻線工程は、前記識別子を元に前記磁極部材の搬送ピッチを調整する請求項13に記載の回転電機の製造方法。
- 前記絶縁工程において、前記積層鉄心部材に絶縁用電着塗装をする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。
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