JP2015139260A

JP2015139260A - 電動機のステータコアにコイルを装着するための巻線挿入機、巻線システム、およびステータコアにコイルを装着する方法

Info

Publication number: JP2015139260A
Application number: JP2014008721A
Authority: JP
Inventors: 秀年三ツ井; Hidetoshi Mitsui
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-07-30

Abstract

【課題】コイルの巻回作業の間に、スロット内に挿入されたコイルがスロットから脱落してしまうことを防止する。【解決手段】ステータコア１０に形成された歯部にコイル１１を装着するための巻線挿入機１００は、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットにコイル１１の一部分を挿入するコイル挿入部１１０と、コイル挿入部１１０に移動可能に支持され、スロットに脱離可能に挿入されてスロットの開口を閉塞する閉塞部を有する仮ウェッジ１０５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機のステータコアにコイルを装着するための巻線挿入機、巻線システム、およびステータコアにコイルを装着する方法に関する。

電動機のステータコアに形成された１つの歯部に１つのコイルを巻回すること（いわゆる、集中巻）によって、ステータコアにコイルを巻回する方法が知られている（例えば、特許文献１）。この場合、互いに隣り合う２つの歯部の間に画定された１つのスロット内に、第１のコイルと第２のコイルが収容されることになる。特許文献１によれば、第１のコイルをスロット内に挿入する前に、第２のコイルを収容するための空間を確保するためのダミー部材が、予めスロット内に挿入される。

特開２００２−２９１２０９号公報

特許文献１に記載のように、集中巻によってコイルをステータコアに装着するときに、複数回に分けてコイルをスロット内に挿入する手法が取られる場合がある。この場合において、スロット内に最初に挿入された第１のコイルがスロットから脱落してしまい、第２のコイルをスロット内に収容する作業が妨げられてしまう虞があった。

また、挿入された第１のコイルによってスロット内の空間が占有されてしまうことによって、第１のコイルの次に挿入される第２のコイルをスロット内に収容する作業が妨げられてしまう虞があった。

本発明の一態様において、電動機のステータコアに形成された歯部にコイルを装着するための巻線挿入機は、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットにコイルの一部分を挿入するコイル挿入部と、コイル挿入部に移動可能に支持される仮ウェッジであって、スロットに脱離可能に挿入されてスロットの開口を閉塞する、スロット数に対応する個数のスロット閉塞部、および、該スロット閉塞部を互いに平行且つ等間隔で支持する環状の支持部を有する、仮ウェッジとを備える。

本発明の他の態様において、電動機のステータコアに形成された歯部にコイルを装着するための巻線挿入機は、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットに挿入され、該スロットに存在するコイルの一部分を一方の歯部に押し付けて、該コイルの一部分と他方の歯部との間に空間を形成するコイル整形部を備える。

巻線挿入機は、Ｌ字状の断面を有する、スロット数に対応する個数のコイル整形部と、コイル整形部を互いに平行に支持する板状の支持部とを有してもよい。巻線挿入機は、コイル整形部に隣接して配置され、コイル整形部によって形成された空間に第２のコイルの一部分を挿入するコイル挿入部を備えてもよい。コイル挿入部は、スロットに挿入されてスロットの開口を閉塞する本ウェッジを移動可能に支持する本ウェッジ支持部を有してもよい。

本発明のさらに他の態様において、第１の上記巻線挿入機と、第２の上記巻線挿入機と、第１の巻線挿入機および第２の巻線挿入機を制御する制御部とを備える巻線システム。第１の巻線挿入機は、スロット閉塞部を支持する閉塞部支持部と、閉塞部支持部を移動させる閉塞部駆動部とを有してもよい。

第２の巻線挿入機は、コイル整形部を支持するコイル整形部支持部と、該コイル整形部支持台を移動させるコイル整形部駆動部とを有してもよい。制御部は、スロット閉塞部がスロットから引き抜かれるのと同時に、コイル整形部がスロットに挿入されるように、閉塞部駆動部およびコイル整形部駆動部を制御してもよい。

本発明のさらに他の態様において、電動機のステータコアを製造する方法は、ステータコアに形成された、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットに、第１のコイルの一部分を挿入する工程と、スロットに挿入された第１のコイルの一部分を一方の歯部に押し付けて、該コイルの一部分と他方の歯部との間に空間を形成するためのコイル整形部をスロットに挿入する工程と、コイル整形部によって形成された空間に、第２のコイルの一部分を挿入する工程とを備える。

第１のコイルの一部分を挿入する工程は、スロットの開口を閉塞するスロット閉塞部を該スロットに挿入する工程を含んでもよい。コイル整形部をスロットに挿入する工程において、スロット閉塞部をスロットから引き抜くのと同時に、コイル整形部をスロットに挿入してもよい。

第２のコイルの一部分を挿入する工程において、コイル整形部をスロットから引き抜くのと同時に、第２のコイルの一部分をスロットに挿入してもよい。第２のコイルの一部分を挿入する工程は、スロットの開口を閉塞する本ウェッジを、該スロットに挿入する工程を含んでもよい。

本発明によれば、仮ウェッジの閉塞部によってスロットの開口を閉塞することができるので、コイルをスロットに挿入する作業の間に、スロット内に挿入されたコイルのコイル辺がスロットの開口から脱落してしまうのを防止することができる。

また、コイル整形治具のコイル整形部によって、スロット内に存在するコイルの一部分と一方の歯部との間に、空間を形成することができる。これにより、例えば集中巻のように、１つのスロット内に異なる２つのコイルを挿入する場合において、第１のコイルの次に挿入される第２のコイルのための空間を、確実に確保することができる。しがって、コイルが互いに絡み合うことなく、小さい挿入抵抗で第２のコイルをスロット内に円滑に挿入することができるとともに、スロット内に配置されるコイルの占積率を高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係る巻線挿入機の概略図である。図１に示す巻線挿入機の部分断面図である。図１に示す仮ウェッジの斜視図である。図１に示す巻線挿入機によって、ステータコアのスロット内にコイルを挿入していく段階を示す図である。図１に示す巻線挿入機によって、ステータコアのスロット内に仮ウェッジの閉塞部を挿入した後の状態を示す。図５に示す状態のステータコアおよび仮ウェッジを示す図であって、（ａ）は斜視図を示し、（ｂ）は１つのスロットを上方から見た拡大図である。本発明の第２の実施形態に係る巻線挿入機の概略図である。図７に示すコイル整形治具の図であって、（ａ）は斜視図を示し、（ｂ）は２つのコイル整形部を、図８（ａ）中の矢印２０から見た拡大図である。図７に示す巻線挿入機によって、ステータコアのスロット内に、コイル整形治具のコイル整形部を挿入した後の状態を示す。図９に示す状態のステータコアおよびコイル整形治具の斜視図である。コイル整形治具の機能を説明するための図であって、（ａ）はスロット内にコイル整形部が挿入される前の状態を上方から見た拡大図を示し、（ｂ）はスロット内にコイル整形部が挿入された後の状態を上方から見た拡大図を示す。本発明の第３の実施形態に係る巻線挿入機の概略図である。本発明の一実施形態に係る巻線システムのブロック図である。図１３に示す巻線システムの第１の巻線挿入機の概略図である。図１３に示す巻線システムの、第１および第２の巻線挿入機の一部の概略図である。図１３に示す巻線システムの第２の巻線挿入機の概略図である。ステータコアにコイルを集中巻によって巻回した状態を示す上面図である。本発明の一実施形態に係る、ステータコアの製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係る巻線挿入機１００について説明する。なお、以下の説明における上下方向は、図１の紙面上下方向を示すものとする。

巻線挿入機１００は、制御部１０１と、ステータコア１０に形成されたスロット１３（図６）に、コイル１１の一部分であるコイル辺を挿入するコイル挿入部１１０と、コイル挿入部１１０に配置される仮ウェッジ１０５と、コイル挿入部１１０の上方にてステータコア１０を可動に保持するステータコア取付台１０２とを備える。

ステータコア取付台１０２は、ステータコア１０を挟み込んで把持する把持部１０２ａを有する。ステータコア取付台１０２は、ステータコア駆動部１０３によって駆動される。ステータコア駆動部１０３は、例えばサーボモータとボール螺子機構（図示せず）を有し、制御部１０１からの指令に応じて、ステータコア取付台１０２を、コイル挿入部１１０へ向かう方向、および、コイル挿入部１１０から離間する方向（すなわち、図１の紙面上下方向）へ移動させる。

コイル挿入部１１０は、支持台１１１と、支持台１１１を上下方向に駆動する支持台駆動部１１２と、支持台１１１の上に固定されたストリッパ１１３と、ストリッパ１１３から上方に延在するように配置された複数のブレード１１５と、ブレード１１５を移動させるブレード駆動部１０４とを有する。

支持台１１１は、ストリッパ１１３およびブレード１１５を下方から支持する。支持台駆動部１１２は、サーボモータ１１２ａとボール螺子機構１１２ｂとを有し、制御部１０１からの指令に応じて、支持台１１１を上下方向へ移動させる。ストリッパ１１３は、略円柱状の部材であって、その外周面に、上方に向かうにつれて径方向内側へ傾斜する傾斜面を含む。また、ストリッパ１１３は、その外周面から内方へ凹むように設けられた、ブレード１１５の各々を受容するための溝を有する。

ブレード１１５は、支持台１１１に可動に取り付けられたブレード保持台１１６（図２）によって、支持されている。ブレード保持台１１６は、ブレード駆動部１０４によって駆動される。ブレード駆動部１０４は、例えばサーボモータとボール螺子機構を有し、制御部１０１からの指令に応じて、ブレード保持台１１６を上下方向へ移動させる。

ブレード１１５は、ステータコア１０のスロット数に対応する個数だけ配置されており、ステータコア１０のスロット１３（図６）の各々の位置に対応するように、周方向に等間隔で整列する。これらブレード１１５に、ステータコア１０に巻回されるべきコイル１１が引掛けられている。

本実施形態に係る巻線挿入機１００は、仮ウェッジ１０５を下方から支持する仮ウェッジ支持台１０７と、仮ウェッジ支持台１０７を移動させる仮ウェッジ駆動部１０６とを備える。仮ウェッジ支持台１０７は、コイル挿入部１１０に対して移動可能となるように、該コイル挿入部１１０の周囲に設置されている。

仮ウェッジ駆動部１０６は、サーボモータ１０６ａとボール螺子機構１０６ｂとを有し、制御部１０１からの指令に応じて、仮ウェッジ支持台１０７を上下方向へ移動させる。このように、仮ウェッジ１０５は、ブレード１１５とは別の駆動部によって駆動され、ブレード１１５およびストリッパ１１３とは独立して移動可能となっている。

次に、図３を参照して、本実施形態に係る仮ウェッジ１０５の構成について説明する。仮ウェッジ１０５は、円環状の支持部１０５ａと、支持部１０５ａから上方へ延出する複数のスロット閉塞部１０５ｂとを有する。仮ウェッジ１０５は、ステータコア１０のスロット数に対応する個数のスロット閉塞部１０５ｂを有している。スロット閉塞部１０５ｂは、支持部１０５ａから上方へ真直ぐに延びる棒状部材であって、先細状の先端部１０５ｃを含む。

支持部１０５ａは、これら複数のスロット閉塞部１０５ｂを互いに平行且つ等間隔で支持することによって、仮ウェッジ１０５を一体形状としている。図１に示すように、仮ウェッジ１０５は、その先端部１０５ｃがストリッパ１１３の傾斜面の下端近傍に配置されるように、仮ウェッジ支持台１０７によってストリッパ１１３に対して位置決めされる。

次に、図１〜図６を参照して、本実施形態に係る巻線挿入機１００の動作について説明する。図６に示すように、コイル１１を巻回すべきステータコア１０の内周面には、該ステータコア１０の周方向に略等間隔で配設された複数の歯部１２が形成されている。本実施形態に係る巻線挿入機１００は、互いに周方向に隣り合う一対の歯部１２ａおよび歯部１２ｂの間に画定されたスロット１３内に、コイル１１のコイル辺を挿入し、コイル１１の挿入と同時に、スロット１３の開口１３ａを閉塞すべく、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂをスロット１３内に挿入するための装置である。

まず、制御部１０１は、ステータコア駆動部１０３に指令を送り、ステータコア取付台１０２を下方へ移動させる。この動作に伴って、ステータコア１０がブレード１１５に向かって移動し、ブレード１１５が、ステータコア１０内に挿入される。制御部１０１は、ブレード１１５の上端１１５ａが、ステータコア１０の上端面１０ａから上方へ僅かに突出するまで、ステータコア１０を下方へ移動させる（図４（ｂ））。

次いで、制御部１０１は、ブレード駆動部１０４に指令を送り、ブレード保持台１１６を下方へ移動させるとともに、ステータコア駆動部１０３に指令を送り、ステータコア１０を、ブレード１１５の移動と同期させて、下方へ移動させる。この動作によって、ストリッパ１１３および仮ウェッジ１０５は、ステータコア１０に向かって相対的に移動する（図４（ｃ））。

ストリッパ１１３がステータコア１０内を相対的に上方へ移動するにつれて、コイル１１のコイル辺が、ストリッパ１１３の傾斜面によって持ち上げられて、スロット１３に挿入される。また、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂの先端部１０５ｃが、ストリッパ１１３の傾斜面の下端に近接して配置されているので、ストリッパ１１３によってコイル１１のコイル辺がスロット１３に挿入される動作と同時に、スロット閉塞部１０５ｂがスロット１３に挿入される。

仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂがスロット１３内に完全に挿入された状態を、図５および図６に示す。この状態においては、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂによって、スロット１３の開口１３ａが完全に閉塞される。

このように、本実施形態によれば、ステータコア駆動部１０３によって、ステータコア１０を仮ウェッジ１０５に対して相対的に移動させるのに伴って、コイル１１のコイル辺がスロット１３に挿入され、コイル１１の挿入動作と同時に、スロット閉塞部１０５ｂがスロット１３に挿入される。これにより、スロット１３内に挿入されたコイル１１のコイル辺が、スロット１３の開口１３ａから脱落してしまうのを、効果的に防止することができる。

次に、図７を参照して、本発明の他の実施形態に係る巻線挿入機２００について説明する。なお、以下の説明における上下方向は、図７の紙面上下方向を示すものとする。巻線挿入機２００は、制御部２０１と、コイル整形治具２１０と、コイル整形治具２１０を把持して移動させるコイル整形治具支持部２０２と、コイル整形治具支持部２０２を駆動するコイル整形治具駆動部２０３とを備える。

制御部２０１は、コイル整形治具駆動部２０３を制御する。コイル整形治具駆動部２０３は、例えばサーボモータとボール螺子機構（図示せず）を有し、制御部２０１からの指令に応じて、コイル整形治具支持部２０２を上下方向へ移動させる。コイル整形治具支持部２０２は、コイル整形治具２１０を挟み込んで把持する把持部２０２ａを有する。

本実施形態に係るコイル整形治具２１０は、ステータコア１０のスロット１３（図６）内に挿入されて、スロット１３に存在するコイル１１のコイル辺を、該スロット１３内において移動させて整形するための部材である。

次に、図８を参照して、本実施形態に係るコイル整形治具２１０の構成について説明する。コイル整形治具２１０は、円板状の支持部２１１と、該支持部２１１から下方へ延びる複数のコイル整形部２１２とを有する。コイル整形部２１２は、支持部２１１から真直ぐに延びる棒状部材であって、ステータコア１０のスロット数に対応する個数だけ設けられる。支持部２１１は、これらコイル整形部２１２を互いに平行に支持することによって、コイル整形治具２１０を一体形状としている。

コイル整形部２１２のうちの１つであるコイル整形部２１２ａは、図８（ａ）中の矢印２０（すなわち、支持部２１１の軸方向）に直交する平面で切断して見た場合に、略Ｌ字状の断面を有している。より具体的には、コイル整形部２１２ａは、支持部２１１の径方向へ延びる径方向部分２１２ａ_１と、径方向部分２１２ａ_１の径方向内側の端部から、支持部２１１の周方向一方へ延びる周方向部分２１２ａ_２とを含む。周方向部分２１２ａ_２は、径方向部分２１２ａ_１の周方向一方側の端面２１２ａ_３から延出している。

コイル整形部２１２ａの、周方向他方側の端面２１２ａ_５は、隣接するコイル整形部２１２ｂと対面する。周方向部分２１２ａ_２の径方向外側の端面２１２ａ_４と、径方向部分２１２ａ_１の端面２１２ａ_３とは、略Ｌ字状に屈曲する面を形成している。コイル整形部２１２ａは、ステータコア１０スロット１３の略半分の空間を占有する面積を有するように形成される。

コイル整形部２１２ｂは、コイル整形部２１２ａと対称となる形状を有している。具体的には、コイル整形部２１２ｂは、矢印２０から見て略Ｌ字状の断面を有し、径方向部分２１２ｂ_１と、径方向部分２１２ｂ_１の径方向内側の端部から周方向他方へ延びる周方向部分２１２ｂ_２とを含む。

周方向部分２１２ｂ_２の径方向外側の端面２１２ｂ_４と、径方向部分２１２ｂ_１の周方向他方側の端面２１２ｂ_３とは、略Ｌ字状に屈曲する面を形成している。コイル整形部２１２ｂの、周方向一方側の端面２１２ｂ_５は、コイル整形部２１２ａと対面する。

次に、図７〜図１１を参照して、本実施形態に係る巻線挿入機２００の動作について説明する。巻線挿入機２００は、コイル整形治具２１０のコイル整形部２１２を、ステータコア１０の歯部１２ａおよび歯部１２ｂの間に画定されたスロット１３内に挿入する装置である。

巻線挿入機２００の動作の具体例として、図７に示すように、上述の巻線挿入機１００によってコイル１１と仮ウェッジ１０５が挿入されたステータコア１０のスロット１３に対して、コイル整形治具２１０のコイル整形部２１２を挿入する場合について説明する。

まず、制御部２０１は、コイル整形治具駆動部２０３に指令を送り、コイル整形治具２１０をステータコア１０の上方に配置する。このとき、コイル整形部２１２の先端部２１２ｃが、仮ウェッジ１０５の先端部１０５ｃと当接するように、コイル整形治具２１０をステータコア１０に対して位置決めする。

次いで、巻線挿入機１００の制御部１０１は、仮ウェッジ駆動部１０６に指令を送り、仮ウェッジ支持台１０７を下方へ移動させる。これにより、仮ウェッジ１０５は、ステータコア１０に対して相対的に下方へ移動し、ステータコア１０から脱離する。

この動作と同期するように、制御部２０１は、コイル整形治具駆動部２０３に指令を送り、コイル整形治具２１０をステータコア１０に向かうように下方へ移動させる。このとき、制御部２０１は、コイル整形部２１２の先端部２１２ｃと仮ウェッジ１０５の先端部１０５ｃとの間の当接を維持させたまま、コイル整形治具２１０を下方へ移動させる。

その結果、コイル整形部２１２の先端部２１２ｃが、仮ウェッジ１０５の先端部１０５ｃから離間することなく、スロット閉塞部１０５ｂがスロット１３から引き抜かれるのと同時に、コイル整形部２１２がスロット１３内に挿入される。コイル整形治具２１０がステータコア１０に嵌め込まれた状態を、図９〜図１１に示す。

図１０に示すように、コイル整形部２１２がスロット１３内に挿入された状態においては、互いに隣り合う一対のコイル整形部２１２ａおよび２１２ｂとの間に、１つの歯部１２ｂが挟み込まれる。具体的には、１つの歯部１２ｂは、コイル整形部２１２ａの端面２１２ａ_５と、該端面２１２ａ_５と対面するコイル整形部２１２ａの端面２１２ｂ_５との間に挟み込まれる。

図１１に示すように、コイル整形部２１２ａがスロット１３内に挿入されたとき、コイル整形部２１２ａは、スロット１３内に存在するコイル１１のコイル辺を、端面２１２ａ_４によって径方向外側へ寄せつつ、端面２１２ａ_３によって歯部１２ａの方向へ移動させて、歯部１２ａへ押し付ける。

その結果、スロット１３内のコイル辺は、図１１（ａ）に示す形状から、図１１（ｂ）に示す略台形の形状に整形され、コイル１１のコイル辺と歯部１２ｂとの間に空間２２が形成されることになる。また、コイル整形部２１２ａの周方向部分２１２ａ_２によって、コイル１１のコイル辺と歯部１２ｂの楔部１５との間に、空間２３が形成される。この周方向部分２１２ａ_２は、スロット１３の開口１３ａを閉塞するので、コイル１１のコイル辺が開口１３ａから外へ脱落するのを防止する。

同様に、コイル整形部２１２ｂも、スロット１３内に挿入されたときに、スロット１３内に存在するコイル１１のコイル辺を、端面２１２ｂ_３および端面２１２ｂ_４によって押して、歯部１２ｂと隣り合う歯部１２ｃの方向へ移動させ、歯部１２ｃへ押し付ける。その結果、コイル１１のコイル辺と歯部１２ｃとの間、および、コイル１１のコイル辺と歯部１２ｃの楔部１５との間に空間が形成されることになる。また、コイル整形部２１２ｂの周方向部分２１２ｂ_２によって、スロット１３の開口１３ａが閉塞される。

このように、本実施形態に係る巻線挿入機２００によれば、コイル整形治具２１０のコイル整形部２１２をスロット１３内に挿入することによって、スロット１３の開口１３ａを閉塞しつつ、コイル１１のコイル辺と歯部１２との間に空間２２および２３を形成することができる。

これにより、例えば集中巻のように、１つのスロット１３内に異なる２つのコイルのコイル辺を挿入する場合において、コイル１１の開口１３ａからの脱落を防止しつつ、コイル１１の次に挿入される第２のコイルのための空間を確実に確保することができる。その結果、第２のコイルを円滑にスロット１３に挿入することが可能となる。

また、本実施形態によればコイル整形治具２１０によって空間２２が確保されることから、第２のコイルをスロット１３に挿入するときに、コイルが絡み合うことなく、小さい挿入抵抗で、第２のコイルをスロット１３に挿入することができる。

また、第１のコイルのコイル辺をコイル整形部２１２によって圧縮するように整形しつつ、第２のコイルをスロット１３内に挿入することから、直巻きのような巻線状態となるように、コイルを歯部１２に密に巻回することができる。これにより、内径の小さなステータコアや、電磁鋼板の積層長が長いステータコアにおいても、集中巻によってコイル１１および２１をスロット１３に挿入することができる。また、スロット１３内に挿入されたコイルの占積率を高めることができる。

次に、図１２を参照して、本発明のさらに他の実施形態に係る巻線挿入機３００について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下の説明における上下方向は、図１２の矢印２５の方向を示すものとする。

巻線挿入機３００は、制御部３０１と、上述のコイル整形治具２１０、コイル整形治具支持部２０２、およびコイル整形治具駆動部２０３と、ステータコア圧入装置３０２と、ステータコア圧入装置駆動部３０３とを備える。

本実施形態に係る巻線挿入機３００は、上述の巻線挿入機２００と同様に、コイル整形治具駆動部２０３を駆動して、コイル整形治具２１０をステータコア１０に挿入する。そして、巻線挿入機３００は、図１１（ｂ）に示すように第１のコイル１１とコイル整形治具２１０が挿入されたステータコア１０に対して、第２のコイル２１を巻回する。

第１のコイル１１とコイル整形治具２１０を挿入した後、ステータコア１０は、ステータコア圧入装置３０２によって保持されて、第２のコイル２１をステータコア１０に巻回するためのコイル挿入部３１０の上方へ配置される。ステータコア圧入装置３０２は、ステータコア取付部３０２ａを有しており、ステータコア１０は、該ステータコア取付部３０２ａに取り付けられる。

コイル挿入部３１０は、土台部３１１と、土台部３１１の上に固定された本ウェッジ支持部３１２と、本ウェッジ支持部３１２によって支持される複数の本ウェッジ３１４と、本ウェッジ支持部３１２の上方に固定されたストリッパ３１３と、ストリッパ３１３から上方に延在するように配置された複数のブレード３１５と、ブレード３１５を移動させるブレード駆動部３０４とを有する。

本ウェッジ支持部３１２は、ステータコア１０のスロット数に対応する個数だけ配置される。本ウェッジ支持部３１２は、本ウェッジ３１４の各々を、上下方向へ移動可能に支持する。ストリッパ３１３は、上述のストリッパ１１３と同様の、略円柱状の部材である。

ブレード３１５は、土台部３１１に可動に取り付けられたブレード保持台（図示せず）によって、支持されている。ブレード保持台は、ブレード駆動部３０４によって上下方向へ移動される。ブレード駆動部３０４は、例えばサーボモータとボール螺子機構を有し、制御部３０１からの指令に応じて、ブレード３１５を移動させる。

ブレード３１５は、ステータコア１０のスロット数に対応する個数だけ設けられており、ステータコア１０のスロット１３の位置に対応するように、周方向に等間隔で整列するように配置される。これらブレード３１５に、ステータコア１０に巻回されるべき第２のコイル２１が引掛けられている。

図１２に示すように、ステータコア１０がステータコア圧入装置３０２によってコイル挿入部３１０の上方へ配置されたとき、コイル整形治具２１０のコイル整形部２１２の先端部２１２ｃが、ブレード３１５の先端部３１５ａと当接する。本実施形態に係る巻線挿入機３００は、コイル整形治具２１０を保持するための保持部３０５と、該保持部３０５を駆動する保持部駆動部３０６とをさらに備える。

次に、巻線挿入機３００によってステータコア１０に第２のコイル２１を巻回する動作について説明する。まず、制御部３０１は、ステータコア圧入装置駆動部３０３に指令を送り、ステータコア圧入装置３０２によってステータコア１０を下方へ移動させる。このとき、制御部３０１は、保持部駆動部３０６に指令を送り、コイル整形治具２１０がステータコア１０とともに下方へ移動しないように、保持部３０５によってコイル整形治具２１０を保持する。その結果、ステータコア１０が、コイル挿入部３１０へ向かって移動するとともに、コイル整形治具２１０がステータコア１０に対して相対的に上方へ移動し、コイル整形部２１２がスロット１３から引き抜かれる。

この動作とともに、コイル整形部２１２の下方に配置されたブレード３１５が、ステータコア１０内に挿入される。制御部３０１は、ブレード３１５の先端部３１５ａが、ステータコア１０の上端面１０ａから上方へ僅かに突出するまで、ステータコア圧入装置３０２を駆動してステータコア１０を下方へ移動させる。

次いで、制御部３０１は、ブレード駆動部３０４に指令を送り、ブレード３１５を下方へ移動させるとともに、ステータコア圧入装置駆動部３０３に指令を送り、ステータコア１０を、ブレード３１５の移動と同期させて、下方へ移動させる。この動作によって、ストリッパ３１３および本ウェッジ３１４は、ステータコア１０に向かって相対的に移動する。そして、第２のコイル２１のコイル辺が、ストリッパ３１３の傾斜面によって持ち上げられて、スロット１３内における、コイル整形部２１２によって確保されていた空間２２に、挿入される。

ここで、本実施形態においては、上記したように、コイル整形部２１２の先端部２１２ｃと、ブレード３１５の先端部３１５ａとが、互いに当接している。このため、コイル整形部２１２がスロット１３から引き抜かれる動作と同時に、第２のコイル２１のコイル辺がスロット１３の空間２２に、挿入されることになる。

第２のコイル２１のコイル辺がスロット１３に挿入された後、制御部３０１は、ステータコア圧入装置３０２を駆動して、ステータコア１０をさらに下方へ移動させる。この動作に伴って、本ウェッジ３１４がスロット１３の各々に挿入され、該本ウェッジ３１４によってスロット１３の開口１３ａが閉塞される。

上述のように、本実施形態に係る巻線挿入機３００によれば、予めスロット１３内に存在していた第１のコイル１１のコイル辺を、コイル整形治具２１０のコイル整形部２１２によって一方の歯部１２に押し付けながら、第２のコイル２１をスロット１３内に挿入する。これにより。第２のコイル２１を円滑にスロット１３に挿入することが可能となる。

また、本実施形態によれば、コイル整形部２１２がスロット１３から引き抜かれる動作と同時に、第２のコイル２１がスロット１３の空間２２に挿入される。これにより、予め挿入されていた第１のコイル１１のコイル辺が、スロット１３内でバラける前に、第２のコイル２１のコイル辺を、スロット１３の空間２２に挿入することができる。

したがって、第２のコイル２１のコイル辺をスロット１３に挿入する作業の間に、第１のコイル１１と第２のコイル２１とが互いに絡み合ってしまうのを防止することができる。また、スロット内に挿入された第１のコイル１１および第２のコイル２１の占積率を高めることができる。

次に、図１３〜図１６を参照して、本発明の一実施形態に係る巻線システム４００について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。巻線システム４００は、第１の巻線挿入機４０１および第２の巻線挿入機４０２と、第１の巻線挿入機４０１および第２の巻線挿入機４０２を制御する制御部４０３とを備える。

第１の巻線挿入機４０１は、図１に示す巻線挿入機１００と同様の構成を有する。具体的には、第１の巻線挿入機４０１は、第１のコイル挿入部１１０、仮ウェッジ１０５、ステータコア取付台１０２、およびステータコア駆動部１０３を有する。制御部４０３は、図１に示す制御部１０１の機能を担い、第１の巻線挿入機４０１の各要素を制御する。

第２の巻線挿入機４０２は、図１２に示す巻線挿入機３００と同様の構成を有する。具体的には、第２の巻線挿入機４０２は、コイル整形治具２１０、コイル整形治具支持部２０２、コイル整形治具駆動部２０３、ステータコア圧入装置３０２と、ステータコア圧入装置駆動部３０３、および第２のコイル挿入部３１０を備える。制御部４０３は、図１２に示す制御部３０１の機能を担い、第２の巻線挿入機４０２の各要素を制御する。

次に、本実施形態に係る巻線システム４００の動作について説明する。巻線システム４００は、第１のコイル１１と第２のコイル２１を、ステータコア１０の歯部１２の各々に集中巻によって巻回するためのシステムである。

図１４を参照して、まず、制御部４０３は、ステータコア駆動部１０３に指令を送り、ステータコア取付台１０２を下方へ移動させ、ブレード１１５をステータコア１０内に挿入する。次いで、制御部４０３は、ブレード駆動部１０４に指令を送り、ブレード１１５を下方へ移動させるとともに、ステータコア駆動部１０３に指令を送り、ステータコア１０を、ブレード１１５と一体的に下方へ移動させる。

この動作により、第１のコイル１１のコイル辺が、ストリッパ１１３によって持ち上げられてスロット１３に挿入される。また、第１のコイル１１のコイル辺をスロット１３に挿入する動作と同時に、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂがスロット１３に挿入される。これにより、スロット１３の開口１３ａがスロット閉塞部１０５ｂによって閉塞され、第１のコイル１１のコイル辺がスロット１３から脱落するのを防止する。

次いで、制御部４０３は、支持台駆動部１１２に指令を送り、支持台１１１を下方へ移動させる。これにより、ブレード１１５およびストリッパ１１３は、支持台１１１とともに下方へ移動して、ステータコア１０から引き抜かれる。

図１５を参照して、制御部４０３は、コイル整形治具駆動部２０３に指令を送り、コイル整形治具２１０を、仮ウェッジ１０５が挿入されたステータコア１０の上方に配置する。次いで、制御部４０３は、仮ウェッジ駆動部１０６に指令を送り、仮ウェッジ支持台１０７を下方へ移動させる。これにより、仮ウェッジ１０５は、ステータコア１０に対して相対的に下方へ移動する。

この動作に同期するように、制御部４０３は、コイル整形治具駆動部２０３に指令を送り、コイル整形治具２１０をステータコア１０に向かうように相対的に移動させる。これにより、コイル整形治具２１０のコイル整形部２１２の先端部２１２ｃが、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂの先端部１０５ｃから離間することなく、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂがスロット１３から引き抜かるのと同時に、コイル整形部２１２がスロット１３内に挿入される。このようにして、コイル整形部２１２がスロット１３内に挿入される。

その結果、スロット１３内に存在する第１のコイル１１のコイル辺は、図１１（ａ）に示す形状から図１１（ｂ）に示す形状に整形され、第１のコイル１１のコイル辺と歯部１２ｂとの間に空間２２が形成される。その後に、コイル整形治具２１０が挿入されたステータコア１０が、図１６に示すステータコア圧入装置３０２に搬送され、該ステータコア圧入装置３０２にセットされる。

図１６を参照して、制御部４０３は、ステータコア圧入装置駆動部３０３に指令を送り、ステータコア１０を下方へ移動させる。このとき、制御部４０３は、コイル整形治具２１０がステータコア１０とともに移動しないように、保持部駆動部３０６に指令を送り、保持部３０５によってコイル整形治具２１０を保持する。これにより、ステータコア１０が、コイル挿入部３１０へ向かって移動し、コイル整形部２１２がスロット１３から引き抜かれる。

そして、コイル整形部２１２の下方に配置されたブレード３１５が、ステータコア１０内に挿入される。次いで、制御部４０３は、ブレード駆動部３０４に指令を送り、ブレード３１５を下方へ移動させるとともに、ステータコア圧入装置駆動部３０３に指令を送り、ステータコア１０を、ブレード３１５と一体的に下方へ移動させる。

これにより、第２のコイル２１のコイル辺が、スロット１３内における、コイル整形部２１２によって確保されていた空間２２に、挿入される。次いで、制御部４０３は、ステータコア圧入装置３０２を駆動して、ステータコア１０をさらに下方へ移動させる。この動作に伴って、本ウェッジ３１４がスロット１３の各々に挿入され、該本ウェッジ３１４によってスロット１３の開口１３ａが閉塞される。

このようにして、本実施形態に係る巻線システム４００は、図１７に示すように、第１のコイル１１と第２のコイル２１を、ステータコア１０の歯部１２の各々に集中巻によって巻回することができる。

次に、図１８を参照して、本発明の一実施形態に係る、電動機のステータコアの製造方法について説明する。ステップＳ１において、ステータコア１０のスロット１３に第１のコイル１１のコイル辺を挿入する。具体的には、例えば図１３〜図１６に示す巻線システム４００の場合、制御部４０３は、ステータコア駆動部１０３に指令を送り、ステータコア１０を保持するステータコア取付台１０２を下方へ移動させる。

これにより、ブレード１１５の各々が、スロット１３内に挿入される。次いで、制御部４０３は、ブレード１１５とステータコア１０を、ブレード１１５と一体的に下方へ移動させる。その結果、第１のコイル１１のコイル辺が、ストリッパ１１３によってスロット１３に挿入される。

ステップＳ２において、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂをスロット１３に挿入する。具体的には、制御部４０３は、ステップＳ１を実行するのと同時に、ステータコア取付台１０２を下方へ移動させ、ストリッパ１１３によって第１のコイル１１のコイル辺をスロット１３内に挿入しながら、仮ウェッジ支持台１０７に固定された仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂを、スロット１３に挿入させる。

ステップＳ３において、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂをスロット１３から引き抜きつつ、コイル整形治具２１０のコイル整形部２１２をスロット１３に挿入する。具体的には、制御部４０３は、仮ウェッジ駆動部１０６に指令を送り、仮ウェッジ支持台１０７を下方へ移動させつつ、コイル整形治具駆動部２０３に指令を送り、コイル整形治具支持部２０２をステータコア１０に向かうように相対的に移動させる。

これにより、コイル整形治具２１０のコイル整形部２１２の先端部２１２ｃが、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂの先端部１０５ｃから離間することなく、仮ウェッジ１０５のスロット閉塞部１０５ｂがスロット１３から引き抜かれるのと同時に、コイル整形部２１２がスロット１３内に挿入される。

ステップＳ４において、コイル整形部２１２によって形成された空間２２、２３に、第２のコイル２１のコイル辺を挿入する。具体的には、制御部４０３は、ステータコア圧入装置駆動部３０３に指令を送り、ステータコア圧入装置３０２によってステータコア１０を下方へ移動させ、ブレード３１５の各々を、スロット１３内に挿入する。

次いで、制御部４０３は、ブレード駆動部３０４に指令を送り、ブレード３１５を下方へ移動させるとともに、ステータコア圧入装置駆動部３０３に指令を送り、ステータコア１０を、ブレード３１５と一体的に下方へ移動させる。これにより、第２のコイル２１のコイル辺が、ストリッパ３１３によって持ち上げられて、スロット１３内の、コイル整形部２１２によって確保されていた空間２２に、挿入される。

ステップＳ５において、本ウェッジ３１４をスロット１３に挿入する。具体的には、制御部４０３は、ステップＳ４を実行するのと同時に、ステータコア圧入装置３０２を駆動して、ステータコア１０をさらに下方へ移動させる。この動作に伴って、第２のコイル２１のコイル辺をスロット１３の空間２２に挿入しながら本ウェッジ３１４がスロット１３の各々に挿入され、第２のコイル２１のコイル辺の挿入と同時に該本ウェッジ３１４によってスロット１３の開口１３ａが閉塞される。

なお、上述の実施形態においては、ステータコア取付台、コイル整形治具支持部等の要素が、サーボモータと螺子機構からなる駆動部によって移動される場合について述べたが、これに限定されない。

また、上述の実施形態においては、ステータコアを、固定されたストリッパおよび仮ウェッジに対して相対的に移動させることによって、スロット内にコイルおよびスロット閉塞部を挿入する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、例えば、ストリッパおよび仮ウェッジを、固定されたステータコアに対して相対移動させることによって、スロット内にコイルおよびスロット閉塞部を挿入してもよい。

同様に、上述の実施形態においては、コイル整形治具を、固定されたステータコアに対して相対移動させることによって、コイル整形部をスロット内に挿入する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、ステータコアを、固定されたコイル整形治具に対して相対移動させ、コイル整形部をスロット内に挿入してもよい。

また、図１に示す実施形態においては、仮ウェッジ支持台１０７が、仮ウェッジ駆動部によって移動可能である場合について述べた。しかしながら、これに限らず、仮ウェッジ駆動部を省略し、仮ウェッジ支持台１０７が固定されてもよい。同様に、図１に示す実施形態において、支持台駆動部を省略し、支持台が固定されてもよい。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ステータコア
１１，２１コイル
１２歯部
１３スロット
１００，２００，３００巻線挿入機
１０１，２０１，３０１，４０３制御部
１０５仮ウェッジ
１１０，３１０コイル挿入部
２１０コイル整形治具
４００巻線システム

Claims

電動機のステータコアに形成された歯部にコイルを装着するための巻線挿入機であって、
互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットにコイルの一部分を挿入するコイル挿入部と、
前記コイル挿入部に支持される仮ウェッジであって、前記スロットに脱離可能に挿入されて前記スロットの開口を閉塞する、スロット数に対応する個数のスロット閉塞部、および、該スロット閉塞部を互いに平行且つ等間隔で支持する環状の支持部を有する、仮ウェッジと、を備える、巻線挿入機。
電動機のステータコアに形成された歯部にコイルを装着するための巻線挿入機であって、
互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットに挿入され、該スロットに存在するコイルの一部分を一方の歯部に押し付けて、該コイルの一部分と他方の歯部との間に空間を形成するコイル整形部を備える、巻線挿入機。
Ｌ字状の断面を有する、スロット数に対応する個数の前記コイル整形部と、
前記コイル整形部を互いに平行に支持する板状の支持部と、を備える、請求項２に記載の巻線挿入機。
前記コイル整形部に隣接して配置され、該コイル整形部によって形成された前記空間に第２のコイルの一部分を挿入するコイル挿入部をさらに備える、請求項２または３に記載の巻線挿入機。
前記コイル挿入部は、前記スロットに挿入されて前記スロットの開口を閉塞する本ウェッジを移動可能に支持する本ウェッジ支持部を有する、請求項４に記載の巻線挿入機。
請求項１に記載の第１の前記巻線挿入機と、
請求項２〜５のいずれか１項に記載の第２の前記巻線挿入機と、
前記第１の巻線挿入機および前記第２の巻線挿入機を制御する制御部と、を備える、巻線システム。
前記第１の巻線挿入機は、前記スロット閉塞部を支持する閉塞部支持部と、前記閉塞部支持部を移動させる閉塞部駆動部と、を有し、
前記第２の巻線挿入機は、前記コイル整形部を支持するコイル整形部支持部と、該コイル整形部支持台を移動させるコイル整形部駆動部と、を有し、
前記制御部は、前記スロット閉塞部が前記スロットから引き抜かれるのと同時に、前記コイル整形部が前記スロットに挿入されるように、前記閉塞部駆動部および前記コイル整形部駆動部を制御する、請求項６に記載の巻線システム。
電動機のステータコアにコイルを装着する方法であって、
前記ステータコアに形成された、互いに隣接する一対の歯部の間に画定されたスロットに、第１のコイルの一部分を挿入する工程と、
前記スロットに挿入された前記第１のコイルの一部分を一方の歯部に押し付けて、該コイルの一部分と他方の歯部との間に空間を形成するコイル整形部を、前記スロットに挿入する工程と、
前記コイル整形部によって形成された前記空間に、第２のコイルの一部分を挿入する工程と、を備える、方法。
前記第１のコイルの一部分を挿入する工程は、前記スロットの開口を閉塞するスロット閉塞部を、該スロットに挿入する工程を含む、請求項８に記載の方法。
前記コイル整形部を前記スロットに挿入する工程において、前記スロット閉塞部を前記スロットから引き抜くのと同時に、前記コイル整形部を前記スロットに挿入する、請求項９に記載の方法。
前記第２のコイルの一部分を挿入する工程において、前記コイル整形部を前記スロットから引き抜くのと同時に、前記第２のコイルの一部分を前記スロットに挿入する、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
前記第２のコイルの一部分を挿入する工程は、前記スロットの開口を閉塞する本ウェッジを、該スロットに挿入する工程を含む、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法。