JP2015204647A - Manufacturing method of stator, and coil insertion device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転電機の固定子鉄心に予め巻回したコイルを挿入する固定子の製造方法およびコイル挿入装置に関するものである。 The present invention relates to a stator manufacturing method and a coil insertion device for inserting a coil wound in advance on a stator core of a rotating electric machine.
励磁コイルを有する回転電機の固定子において、一般的にコイルは固定子鉄心のスロット内に収納されている。複数の磁極を跨いで巻装する(実際には別の場所で周長に余裕を持たせて大きめに巻線し、これを後でスロットにはめ込む)場合、固定子鉄心の軸方向端部では、余ったコイルが、高く積み重なって無用の空間を有する形状となってしまう。 In a stator of a rotating electrical machine having an exciting coil, the coil is generally housed in a slot of a stator core. When winding across multiple magnetic poles (actually, winding around a large length with a margin in another location, and then inserting this into the slot), at the axial end of the stator core The surplus coils are stacked in a high shape and have a useless space.
コイルエンド部の余ったコイル部分は、磁界の形成に寄与せず(性能の向上に寄与しない)、同じ大きさの固定子鉄心であれば、この部分の体積を小さくする方が望ましい。また、固定子鉄心のスロット内の体積に対しコイルの体積をより大きくすることが回転電機の性能向上のために求められている。 The remaining coil portion of the coil end portion does not contribute to the formation of the magnetic field (does not contribute to improvement in performance), and if the stator core has the same size, it is desirable to reduce the volume of this portion. Further, it is required to improve the performance of the rotating electrical machine by increasing the volume of the coil relative to the volume in the slot of the stator core.
従来より行われている固定子の製造方法としては、予め巻枠を用いて巻回した周長が同じ複数のコイルを、コイル挿入装置のブレード間に装着し、ブレード間に装着したコイルをストリッパを用いて押し上げて固定子鉄心のスロット内に挿入して固定子を形成する方法が知られている。 As a conventional method for manufacturing a stator, a plurality of coils having the same peripheral length wound beforehand using a winding frame are mounted between blades of a coil insertion device, and the coil mounted between the blades is stripped. There is known a method of forming a stator by pushing it up and inserting it into a slot of a stator core.
そして、回転電機の固定子のコイルエンド部を小型化し、コイルの周長を短縮する方法の一つとして、コイルを巻回する際に巻線機の巻枠に段差部を設け、コイルの周長を段階的に変化させて周長差を持たせたコイルを固定子鉄心に挿入する方法が提案されている。これは、固定子のコイルエンド部を形成するコイルにおいて理想的な経路を考えた場合、外周を渡るコイルと内周を渡るコイルで周長が異なるためである。外周と内周を同じ長さにすると、どこかでコイルが余り、無用な空間ができるからである(例えば、特許文献1)。 As one method for reducing the coil end portion of the stator of the rotating electrical machine and shortening the circumferential length of the coil, a step portion is provided on the winding frame of the winding machine when winding the coil, There has been proposed a method of inserting a coil having a circumferential length difference by changing the length stepwise into a stator core. This is because when the ideal path is considered in the coil that forms the coil end portion of the stator, the perimeter differs between the coil that crosses the outer periphery and the coil that crosses the inner periphery. This is because if the outer circumference and the inner circumference have the same length, the coil is left somewhere and an unnecessary space is created (for example, Patent Document 1).
ところで、固定子鉄心のティース間のスロットにコイルを挿入するためのコイル挿入装置のブレードは、固定子鉄心のティース形状に合わせて配列されており、隣接するブレード間の間隔は、一般的にコイル1本〜数本程度の幅しかない。このためブレード間に収める部分のコイル幅は、周長差を持たせたコイルでも、各層の周長が一定のコイルでも、ほぼ同様の形状となる。すなわち、ブレード間に挿入する部分は、巻き始めから巻き終わりまでが巻枠により形づくられたそのままの形となる。実際に特許文献1の図9では、ブレード側に当たる巻枠111Fには段差が図示されておらずコイルのマグネットワイヤがそのまま積み上げられている。その結果、コイルの固定子鉄心への挿入において、固定子鉄心のスロット部に順次挿入されるコイルは、最初と同じ形のまま固定子鉄心の反対側端部に押し出されてくる。
By the way, the blades of the coil insertion device for inserting the coils into the slots between the teeth of the stator core are arranged in accordance with the teeth shape of the stator core, and the interval between adjacent blades is generally a coil. There is only one to several. For this reason, the coil width of the portion accommodated between the blades is substantially the same regardless of whether the coil has a difference in peripheral length or a coil in which the peripheral length of each layer is constant. That is, the portion to be inserted between the blades has the same shape formed by the winding frame from the winding start to the winding end. Actually, in FIG. 9 of
特許文献1の図9に記載のように、マグネットワイヤを1本ずつ積み上げているようなコイルであれば周長の長さの違うコイルの端部を適度に形成することは可能であるが、コイルの積層数が増え、スロットに挿入されるコイルの厚さ(マグネットワイヤの積層方向幅)が大きくなると、ブレード間の隙間にコイルを一度に通すことができないという課題があった。
As shown in FIG. 9 of
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、周長の異なる多くの層からなるコイルを一度にスロット部に挿入でき、コイルエンド部を小型化し、コイルの周長を全体として短くするとともに、固定子鉄心のスロット内のコイル密度を低下させない固定子の製造方法およびコイル挿入装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem. A coil composed of many layers having different circumferential lengths can be inserted into the slot portion at a time, the coil end portion can be reduced in size, and the circumferential length of the coil can be reduced. An object of the present invention is to provide a stator manufacturing method and a coil insertion device that are shortened as a whole and that do not reduce the coil density in the slots of the stator core.
この発明に係るコイル挿入装置は、
コイル束を装着する固定子鉄心のティースの内周側先端の周方向の幅と同じ幅を有し、前記固定子鉄心のそれぞれの前記ティースの内周側先端とそれぞれの外周面が対向可能に環状に配置された、前記ティースの数と同数の棒状のブレードと、
それぞれの前記ブレードを独立又はグループ単位で前記ブレードの長手方向に移動させるブレード駆動機構と、
複数の前記ブレードの内側面に沿って配置される円筒状の部材であって、全ての前記ブレードと連動又は独立して、前記固定子鉄心の内周側を軸方向に相対的に移動するストリッパと、
2本の前記ブレードの先端に装着する、先端の前記周方向の幅が前記ブレードの前記周方向の幅より狭く、前記ブレードに装着する側の基部の前記周方向の幅が前記ブレードの前記周方向の幅と同じであるサブブレードと、
前記サブブレードを前記ブレードに脱着するサブブレード脱着機構とを備えたものである。
A coil insertion device according to the present invention includes:
It has the same width in the circumferential direction as the inner peripheral side tip of the stator core teeth to which the coil bundle is mounted, and the inner peripheral side tip of each of the stator cores can be opposed to the respective outer peripheral surface. A rod-shaped blade of the same number as the number of teeth arranged in a ring;
A blade drive mechanism for moving each blade in the longitudinal direction of the blade independently or in units of groups;
A cylindrical member disposed along the inner surface of the plurality of blades, the stripper moving relative to the inner peripheral side of the stator core in the axial direction in conjunction with or independently of all the blades. When,
The circumferential width of the tip attached to the tips of the two blades is narrower than the circumferential width of the blade, and the circumferential width of the base on the side to be attached to the blade is the circumference of the blade. A sub-blade that is the same as the width of the direction;
A sub blade attaching / detaching mechanism for attaching / detaching the sub blade to / from the blade.
この発明に係る固定子の製造方法は、
環状のヨークと、前記ヨークから径方向内側に突出する複数のティースを備える固定子鉄心の、隣り合う前記ティースの間に形成されるスロット内にコイル束を装着する固定子の製造方法において、
マグネットワイヤを巻回して前記コイル束を製造するコイル製造工程と、
前記固定子鉄心の前記ティースの内周側先端の周方向の幅と同じ幅を有し、前記ティースの数と同数の棒状のブレードが環状に、前記固定子鉄心のティースの内周側先端と複数の前記ブレードの外周面が対向可能に配置され、
前記ブレードは独立して前記ブレードの長手方向に移動可能であり、
複数の前記ブレードの内側面に沿って配置される部材であって、全ての前記ブレードと連動又は独立して、前記固定子鉄心の内周側を軸方向に相対的に移動するストリッパを備えるコイル挿入装置の2本の前記ブレードを降下させ、2本の前記ブレードの先端に、前記ブレードの前記周方向の幅より狭い幅を有するサブブレードを装着するサブブレード装着工程と、
各前記サブブレードと隣り合う前記ブレードの間に、前記コイル束の2箇所のブレード間挿入部を通して引っ掛け、前記サブブレードと隣り合う前記ブレードにガイドさせて前記サブブレードを装着した前記ブレードと、隣り合う前記ブレードの間に前記コイル束を挿入するブレード間コイル束挿入工程と、
前記ブレード間コイル束挿入工程の後、前記固定子鉄心の軸方向の端部から、前記固定子鉄心の内周側に、軸方向に、前記ブレードに引っ掛けたままの状態で前記ストリッパによって前記コイル束を前記スロット内に押し込んで前記固定子鉄心の両端面にコイルエンド部を形成するコイル整形工程とを備えたものである。
The method of manufacturing the stator according to the present invention includes:
In a stator manufacturing method in which a coil bundle is mounted in a slot formed between adjacent teeth of a stator core having a ring-shaped yoke and a plurality of teeth projecting radially inward from the yoke,
A coil manufacturing process for manufacturing the coil bundle by winding a magnet wire;
The stator core has the same width as the circumferential width of the inner peripheral tip of the teeth, and the same number of rod-shaped blades as the number of teeth are annular, and the inner peripheral tip of the stator core teeth The outer peripheral surfaces of a plurality of the blades are arranged to face each other,
The blade is independently movable in the longitudinal direction of the blade;
A coil that is disposed along the inner surface of the plurality of blades, and includes a stripper that moves relative to the inner peripheral side of the stator core in the axial direction independently or in conjunction with all the blades. A sub-blade mounting step of lowering the two blades of the insertion device and mounting a sub-blade having a width narrower than the circumferential width of the blade at the tips of the two blades;
Between the blades adjacent to each of the sub-blades, the blades that are hooked through two inter-blade insertion portions of the coil bundle and guided by the blades adjacent to the sub-blades are attached to the blades. An inter-blade coil bundle insertion step of inserting the coil bundle between the matching blades;
After the inter-blade coil bundle insertion step, the coil is pulled by the stripper while being hooked on the blade in the axial direction from the axial end of the stator core toward the inner peripheral side of the stator core. A coil shaping step of pushing the bundle into the slot and forming coil end portions on both end faces of the stator core.
本発明に係る固定子の製造方法およびコイル挿入装置によれば、固定子のコイルエンド部に発生する無用な空間を抑制することができ、コイルの周長の短縮を図ることが可能になる。これにより固定子を利用する回転電機の性能向上と小型化を図ることができる。 According to the method for manufacturing a stator and the coil insertion device according to the present invention, it is possible to suppress unnecessary space generated in the coil end portion of the stator, and it is possible to shorten the circumferential length of the coil. Thereby, the performance improvement and size reduction of the rotary electric machine using a stator can be achieved.
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
本明細書において、特に断らずに「周方向」、「径方向」、「軸方向」という場合は、固定子の「周方向」、「径方向」、「軸方向」を指すものとする。
図1は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子100の平面図である。
図2は、図1の固定子のA−A線での断面図である。
図3は、固定子100を軸方向に垂直に2分割した断面図である。
図4は、図3に示す固定子100の要部拡大図である。
図1〜図4に示すように、固定子100は、環状のヨーク10及びこのヨーク10から径方向内側に突出する複数のティース12を備えた固定子鉄心1と、4種類のコイル2a〜2dからなる。外側のコイル2aと内側のコイル2cは、大コイルであり、それぞれ5つのティース12を跨いだコイル収納用のスロット11に収納されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In this specification, the terms “circumferential direction”, “radial direction”, and “axial direction” refer to the “circumferential direction”, “radial direction”, and “axial direction” of the stator unless otherwise specified.
FIG. 1 is a plan view of a
2 is a cross-sectional view taken along line AA of the stator of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view in which the
4 is an enlarged view of a main part of the
As shown in FIGS. 1 to 4, the
また、外側のコイル2bと内側のコイル2dは、小コイルであり、それぞれ3つのティース12を跨いだスロット11に収納されている。大コイルであるコイル2aとコイル2cのスロット収納部21a、21cは、それぞれ単独でスロット11内に収納され、小コイルであるコイル2bとコイル2dのスロット収納部21b、21dは、同じ1つのスロット11内の外周側と内周側に分かれて収納されている。なお、ここで示すコイルの並びは一例であって、他の構成でもよい。
Moreover, the
2つのスロット収納部21の、固定子鉄心1の軸方向端部から軸方向に延出し相互に接続されている部分におけるコイル2aの当該部分が、コイルエンド部24aである。同様に、2つのスロット収納部21b、21c、21dの固定子鉄心1の軸方向端部から延出し相互に接続されている部分におけるコイル2b、2c、2dの当該部分が、コイルエンド部24b、24c、24dである。図1では、コイルエンド部24bは、コイルエンド部24aの下に隠れている。同様にコイルエンド部24dは、コイルエンド部24cの下に隠れている。
The portion of the
固定子鉄心1のスロット11と、コイル2a〜2dのスロット収納部21a〜21dとの間には、固定子鉄心1とコイル2a〜2dとの絶縁を保持する絶縁部材3としてスロットセル31とウェッジ32を備えている。
Between the
図5は、固定子鉄心1に装着前のコイル2bを示す斜視図である。
図6(a)は、コイル2bの一部を切断した斜視図である。
図6(b)は、図6(a)の丸印Bを付した部分の拡大図であり、矢印はコイルの巻回順序を示している。
FIG. 5 is a perspective view showing the
Fig.6 (a) is the perspective view which cut | disconnected a part of
FIG. 6B is an enlarged view of the portion marked with a circle B in FIG. 6A, and the arrows indicate the winding order of the coils.
以下、コイル2bを例に説明するが、他のコイル2a、2c、2dについても同様であるため、その説明は適宜省略する。コイル2bは、図6(b)に示すように予め1本のマグネットワイヤ6を矢印の方向に巻回して形成され、スロット11の深さ相当の幅(固定子鉄心径方向の幅を指す)で複数の層を成してコイル束の形状に形成されている。このコイル2bは、予め後述する巻枠を利用して形成する。そして、固定子鉄心1に挿入される前のコイル形成段階では、マグネットワイヤ6の積層方向の厚さt1が、固定子鉄心1の隣接するティース12の先端間の間隔S1よりも大きな束状のコイル2bである。具体的には、コイル2bの巻き始め線は内周側から始まり、所定のターン数のコイル列23を形成した後、先程のコイル列23の上に次のコイル列23が形成される。そして、これを繰り返して密着した複数のコイル層24が形成される。そして、コイル列23の幅t2が、スロット11の径方向の深さS2と同等となる。そして、このコイル2bのスロット収納部21bは、固定子鉄心1のスロット11内に収納される部分である。
Hereinafter, the
図7は、コイル2bの製造(コイル製造工程を指す)に用いるコイル巻線機7の巻線開始の状態を示す斜視図である。
図8は、巻線終了後のコイル2bを巻枠7a、7bから取り外す状態を示す斜視図である。
図7に示すように、コイル巻線機7は、回転軸52を中心として旋回可能なフライヤ5と、フライヤ5に設けたノズル51から供給されるマグネットワイヤ6を巻回して(マグネットワイヤ巻回工程を指す)コイル2bを形成する巻枠7a、7bからなる。巻枠7a、7bは、コイルの周長変更が可能であり、マグネットワイヤ6の巻回を完了したコイル2bを取り出す時には、巻枠7a、7bの間の間隔を図7のX方向に相互に近接させる巻枠縮小機能を備える。
FIG. 7 is a perspective view showing a winding start state of the
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the
As shown in FIG. 7, the
また、巻枠7a、7bの上下の面には、上蓋71a、71bと下蓋72a、72bを設けている。そして、これらは、マグネットワイヤ6を複数回巻回して、スロット11の深さ相当の幅(径方向の幅)を有するコイル列23を形成し、これを重ねてコイル層24を形成するための巻線ガイドとなる。
In addition, upper and
なお、下蓋72a、72bには、コイル2bを取り出す時に、図8に示すY方向の幅を縮小する下蓋縮小機能を備える。図8に示すように、2分割された巻枠7a、7bの間隔を巻枠縮小機能により縮小させ、下蓋72a、72bの幅を下蓋縮小機能によりコイル2bの内径より下蓋72a、72bの幅(外径)を縮小させ(ガイド縮小工程を指す)、巻枠7a、7bの上側から図示しないプッシャで押し出すことにより、コイル巻線機7から巻枠7a、7bに巻回されたコイル2bは分離される。
The
図9は、コイル挿入装置8にコイル2bを装着し、固定子鉄心1に挿入する前の状態を示す斜視図である。
コイル挿入装置8は、固定子鉄心1のスロット11内にコイル2a〜2dを挿入するために使用する器具である。コイル挿入装置8は、固定子鉄心1に装着前の束状のコイル2a〜2dを引っ掛けて装着する複数の棒状のブレード81と、コイル2a〜2dのスロット11内への挿入と同時に、ウェッジ32をコイル2a〜2dの内周側に装着するウェッジプッシャ(図9では見えない)と、ウェッジプッシャを外周側からガイドするウェッジガイド85と、ブレード81の内側に沿って上下動し、コイル2a〜2dを固定子鉄心1のスロット11内に押し上げながら挿入する円筒状のストリッパ(図9では見えない)を備える。
FIG. 9 is a perspective view showing a state before the
The
また、コイル挿入装置8のブレード81間に束状のコイル2a〜2dを装着するための補助機材として、コイル2a〜2dの1個に対し2つのサブブレード83a、83bを用いる。
サブブレード83a、83bは、ブレード81に装着する側の基部の横幅(周方向の幅)がブレード81の横幅とほぼ同等である。
Further, as auxiliary equipment for mounting the bundled
In the
図10は、図9のサブブレード83aの先端周辺部をD−D線で縦に切断した断面図である。サブブレード83aの上部の片面(周方向の面を指す)は、斜めに大きく削りこまれた傾斜面83a1を有している。またこの傾斜面83a1は、その下部の滑らかで軸方向の断面が2次曲線状の曲面83a2を経て、平らな側面83a3へと繋がる。サブブレード83bについても同様である。このように、サブブレード83a、83bの先端の横幅(周方向の幅)は、基部の横幅より狭い。
FIG. 10 is a cross-sectional view in which the tip peripheral portion of the sub-blade 83a in FIG. 9 is cut vertically along the line DD. One surface (pointing to the surface in the circumferential direction) of the upper portion of the
図11(a)は、コイル2bの断面模式図である。説明を簡単にするために、コイル2bを形成する1つの層のマグネットワイヤ6のターン数を3とし、積層も3層として示している。当然のことながら、コイル2bの1周あたりのマグネットワイヤ6の周長はコイル2bの内側から外側に向けて次第に長くなる。
FIG. 11A is a schematic cross-sectional view of the
図11(b)は、図11(a)に示すコイル2bが巻崩れた状態でブレード81に装着された状態を示す図である。
図12は、コイル2bがブレード81に装着された状態を示す斜視図である。図12では、ブレード81とコイル2bのみを示し、その他の部材は省略している。
FIG.11 (b) is a figure which shows the state with which the
FIG. 12 is a perspective view showing a state where the
図5に示すコイル2bのブレード間挿入部22bは、図12に示すようにコイル挿入装置8の隣接するブレード81の間に挿入される部分である。コイル2bをコイル挿入装置8のブレード81間に収める時点では、ブレード間挿入部22bの積層方向の厚さは、隣接するブレード81の間隔以下となるようにコイル2bの束を平らに延ばす必要がある。図12は、そのコイル2bのブレード間挿入部22bが伸びた状態(巻崩れた状態を指す)を示している。
The
以下、コイル挿入装置8を使用したコイル2bの固定子鉄心1への具体的な装着方法について説明する。
図13は、準備段階にあるコイル挿入装置8の斜視図である。コイル挿入装置8のブレード81の数は、コイル2a〜2dを装着しようとする固定子鉄心1のティース12の数(スロット11の数)と同数あり、複数のブレード81が環状に配置される。
Hereinafter, a specific method for attaching the
FIG. 13 is a perspective view of the
図13において、ブレード81を1本おきに段下げした状態で使用しているが、準備段階において各ブレード81をどのような高さとするかは、装着するコイル2a〜2bの大きさによって適宜設定される。図13において、ブレード81a、81bが、これからコイル2bを引っ掛けるためのブレード81a、81bである。また、ブレード81c、81dは、この状態から更に下方に、図示しないブレード駆動機構(図18(b)、符号87a、87b参照)によって移動され、サブブレード83を先端上に積むように装着するブレード81c、81dである。なお、ブレード駆動機構は、ブレード81を個別に独立して又はグループ単位として各ブレード81を長手方向に移動できる。
In FIG. 13, the
図14は、図13の状態からブレード81c、81dをさらに下降させて、それぞれのブレード81c、81dの上部にサブブレード脱着アーム84a、84b(サブブレード脱着機構を指す)によってサブブレード83a、83bを装着した(サブブレード装着工程を指す)状態を示す斜視図である。この後の工程でコイル2bを挟むこととなる一方のブレード81c、81dがサブブレード83a、83bに置き替わった状態となり、元のブレード81間の隙間に加え、サブブレード83a、83bの基部から先端にかけて細くなっている削り込み量の分だけコイル2bの装着スペースを拡大して確保できる。
In FIG. 14, the
図15は、コイル2bをブレード81a、81bに引っ掛けた状態を示す斜視図である。コイル2bの2つのブレード間挿入部22bは、それぞれサブブレード83aの傾斜面83a1とブレード81aの間、及びサブブレード83bの傾斜面83b1とブレード81bとの間に挟まれている。
FIG. 15 is a perspective view showing a state where the
図16は、コイル2bがブレード81a、81cの間、及びブレード81b、81dの間に挟まれた状態を示す斜視図である。
コイル2bの2つのブレード間挿入部22bは、図14の状態から、サブブレード83a、83bの傾斜面83a1、83a2、曲面83a2、83b2とブレード81a、81bとにガイドされて、最終的に図12、図16に示すように、ブレード81a、81cの間、及びブレード81b、81dの間に挟まれる(ブレード間コイル束挿入工程を指す)。この時、コイル2bの巻装状態は、ブレード81間の間隔を通過可能な形状になるまで崩れて図の上下方向にばらけるが、コイル2bの装着には問題無い。このことは後述で説明する。
FIG. 16 is a perspective view showing a state where the
The two
図17は、サブブレード83a、83bを退避させ、ブレード81c、81dを図13の位置まで再び上昇させ、固定子鉄心1の準備をしている状態を示す斜視図である。
コイル挿入装置8への固定子鉄心1の装着は、図9に示すように全てのブレード81の外周面が、それぞれ、ティース12の内周側端面と対向し、ブレード81の周囲に被せるように挿入する。
FIG. 17 is a perspective view showing a state where the sub-blades 83a and 83b are retracted and the
As shown in FIG. 9, the
次に、コイル2bの2つのスロット収納部21bを固定子鉄心1のスロット11に収納させる方法について説明する。
図18は、コイル挿入装置8の中心軸を通る面で切断したコイル挿入装置8の断面模式図である。
図18(a)は、コイル挿入装置8のブレード81の内で、コイル挿入装置8の中心に対して相対する位置にあるブレード81に引っ掛けた状態の2つのコイル2bを示している。
Next, a method for accommodating the two
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the
FIG. 18 (a) shows two
ストリッパ86は、ブレード81の内側面に沿って上下動できる円筒状の部材である。ストリッパ86は、固定部89で上方を固定された固定子鉄心1のスロット11内にコイル2bを押し上げながら挿入する機能を有する。また、ストリッパ86は、全てのブレード81と連動又は独立して上下動できる。図18(a)の状態では、ブレード81の上端は、ストリッパ86の上面より上方に突出して存在し、その突出した部分によってにコイル2bが引っ掛けられている。
The
図18(b)は、固定子鉄心1のスロット11内に半分入った状態のコイル2bを示している。
コイル2bは、当初はストリッパ86と同期して上方に上昇するブレード81に引っ掛けられているので、ストリッパ86の上昇により固定子鉄心1のスロット11内に次第に挿入されていく。また、同時にブレード81の外周側から、コイル2bとブレード81の間にウェッジ32を押し上げて挿入する。ウェッジ32は、ウェッジガイド85にガイドされ、ストリッパ86と同期して上昇するウェッジプッシャ82によって押し上げられる(ウェッジ装着工程を指す)。
FIG. 18 (b) shows the
Since the
図18(c)は、コイル挿入装置8と、完全に固定子鉄心1に装着されたコイル2bを示す断面図である。
ストリッパ86が完全に上昇すると、図に示すように、コイル2bの図の上側端部(渡り線の無い側)にはコイルエンド部24bが形成され、コイル2bの図の下側端部にはコイルエンド部25bが形成され、スロット収納部21bがスロット11内に収納される(コイル整形工程を指す)。このとき、当初ストリッパ86と同期して上昇したブレード81は、固定子鉄心1の上端面から僅かに上方に抜け出た所で、同期が解除され、図18(c)に示すように、ブレード81は停止している。これは、コイルエンド部24bに無用なテンションが掛かることを防止するためである。
FIG. 18C is a cross-sectional view showing the
When the
なお、実際には、図3に示すように、コイル2bに引き続きコイル2dが同じスロット11に挿入されるので、ウェッジ32は、コイル2dを挿入するときに装着するが、説明に都合上、上述のように説明した。
Actually, as shown in FIG. 3, since the
次に、コイル2bを構成する周長の異なる一巻きのマグネットワイヤ6が、ブレード81とサブブレード83の間を通る時にばらけてしまっても、コイルエンド部24b、25bを隙間無く形成できる理由を説明する。
Next, even if the one-
まず、図11(a)のように巻回したコイル2bが、図11(b)に示すようにばらけてブレード81に引っ掛けられたとする。1番〜3番の一巻きのマグネットワイヤ6が一番周長が短く、4番〜6番の一巻きのマグネットワイヤ6は中間の長さであり、7番〜9番の一巻きのマグネットワイヤ6は周長が一番長い。
First, it is assumed that the
コイル挿入装置8を用いてコイル2bを固定子鉄心1へ挿入していくと、ブレード81に引っ掛けられた部分と反対側の、コイルエンド部25bとなる部分のうち、まず、1番〜3番のマグネットワイヤ6が固定子鉄心1の下端面(コイル挿入側端面を指す)に到達し2つのスロット11間に引っ掛かり、それ以上上昇できなくなる。このため、1番〜3番のマグネットワイヤ6のブレード81に引っ掛けた側に、図において下向きのテンションが掛かり、コイルエンド部24bとなる部分では、それらのマグネットワイヤ6が、ブレード81に引っ掛かった状態で、一番下側に集まる。次に、4番〜6番のマグネットワイヤ6が固定子鉄心1の下端面の1番から3番のマグネットワイヤ6の上に引っ掛かって1番〜3番のマグネットワイヤ6の上に積み重なり、同様に繰り返して最後に7番〜9番のマグネットワイヤ6がコイルエンド部24b、25bの最上層に積み重なる。このように、予め巻回したコイル2bが、ばらけたとしても、コイル2bの固定子鉄心1への挿入過程において、自然と周長の短いマグネットワイヤ6から下層に再度積み重なって、隙間なくコイルエンド部24b、25bを形成できる。
When the
サブブレード83の配置については、上述の位置、方向の他に、例えば、図9に示す連続して低−高−低と並ぶ3本のブレード81の内、両端の低いブレード81を更に降下させ、それらの上にサブブレード83を装着し、それぞれのサブブレード83の傾斜面83a1が真ん中のブレード81の側面とは反対側を向くように配置しても良い。コイル2bより大きなコイル2a、2cを固定子鉄心1に装着する時は、さらに2本のブレード81を跨いでコイル2a、2cを引っ掛けることとなる。
Regarding the arrangement of the sub-blades 83, in addition to the above-described positions and directions, for example, among the three
また、サブブレード83の形状は、上記に示した形状に限られるものではなく、サブブレード83と隣り合うブレード81との間に、隣り合うブレード81間の間隔より広い間隔を確保でき、コイル2bを巻崩してガイドできる形状であれば良い。
Further, the shape of the sub blade 83 is not limited to the above-described shape, and a space larger than the space between the
また、本実施の形態では、固定子鉄心1を固定してストリッパ86が移動する構成としたが、ストリッパ86を固定して、固定子鉄心1がその周囲を軸方向に移動する構成としても良い。
In this embodiment, the
本発明の実施の形態1に係る固定子の製造方法およびコイル挿入装置によれば、固定子100のコイルエンド部24b、25bに発生する無用な空間を抑制することができ、コイル2bの周長の短縮を図ることが可能になる。これにより固定子100を利用する回転電機の性能向上と小型化を図ることができる。
According to the stator manufacturing method and the coil insertion device according to the first embodiment of the present invention, useless space generated in the
実施の形態2.
以下、本発明の実施の形態2に係る固定子の製造方法およびコイル挿入装置を、図を用いて実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図19は、コイル2bの製造に用いるコイル巻線機207の巻線開始の状態を表す斜視図である。
図20は、巻線終了後のコイル2bを巻枠207a、207bから取り外す状態を示す斜視図である。
実施の形態1のコイル巻線機7では、フライヤ5が巻枠7a、7bの周囲を旋回してマグネットワイヤ6を巻枠7a、7bに巻回していたのに対して、本実施の形態2のコイル巻線機207では、ノズル251の位置は固定されている。そして、実施の形態1とは反対に、2つの巻枠207a、207bが巻枠固定部207cによって固定されていて、巻枠固定部207cが回転軸207dに接続されている。また、回転軸207dは、図20のZ方向に移動可能であるので、巻枠207a、207bを回転させながら、実施の形態1と同様にスロット11の深さ相当の幅(径方向の幅を指す)を有するコイル列23を形成しつつ、コイル層24を形成できる。マグネットワイヤ6を巻回した後の巻枠207a、207bからの取り出しについては、実施の形態1と同様である。
Hereinafter, the stator manufacturing method and the coil insertion device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
FIG. 19 is a perspective view showing a winding start state of the
FIG. 20 is a perspective view showing a state where the
In the
本発明の実施の形態2に係る固定子の製造方法およびコイル挿入装置によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 According to the method for manufacturing a stator and the coil insertion device according to the second embodiment of the present invention, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
100 固定子、1 固定子鉄心、2a〜2d コイル、3 絶縁部材、
31 スロットセル、32 ウェッジ、5 フライヤ、6 マグネットワイヤ、
7,207 コイル巻線機、7a,207a,7b,207b 巻枠、
207c 巻枠固定部、207d 回転軸、8 コイル挿入装置、
81,81a〜81d ブレード、82 ウェッジプッシャ、
83,83a,83b サブブレード、83a1,83b1 傾斜面、
83a2,83b2 曲面、83a3,83b3 側面、
84a,84b サブブレード脱着アーム、85 ウェッジガイド、
86 ストリッパ、87a,87b ブレード駆動機構、89 固定部、
11 スロット、12 ティース、21a,21b スロット収納部、
22b ブレード間挿入部、24a〜24d,25b コイルエンド部、
23 コイル列、24 コイル層、51,251 ノズル、52 回転軸、
71a,71b 上蓋、72a,72b 下蓋。
100 Stator, 1 Stator core, 2a-2d coil, 3 Insulating member,
31 slot cells, 32 wedges, 5 flyers, 6 magnet wires,
7,207 coil winding machine, 7a, 207a, 7b, 207b reel,
207c reel fixing part, 207d rotating shaft, 8 coil insertion device,
81, 81a-81d blade, 82 wedge pusher,
83, 83a, 83b sub-blade, 83a1, 83b1 inclined surface,
83a2, 83b2 curved surface, 83a3, 83b3 side surface,
84a, 84b Sub-blade detaching arm, 85 wedge guide,
86 Stripper, 87a, 87b Blade drive mechanism, 89 Fixed part,
11 slots, 12 teeth, 21a, 21b slot housing,
22b Insertion part between blades, 24a to 24d, 25b Coil end part,
23 coil array, 24 coil layers, 51,251 nozzle, 52 rotating shaft,
71a, 71b Upper lid, 72a, 72b Lower lid.
Claims (11)
それぞれの前記ブレードを独立又はグループ単位で前記ブレードの長手方向に移動させるブレード駆動機構と、
複数の前記ブレードの内側面に沿って配置される円筒状の部材であって、全ての前記ブレードと連動又は独立して、前記固定子鉄心の内周側を軸方向に相対的に移動するストリッパと、
2本の前記ブレードの先端に装着する、先端の前記周方向の幅が前記ブレードの前記周方向の幅より狭く、前記ブレードに装着する側の基部の前記周方向の幅が前記ブレードの前記周方向の幅と同じであるサブブレードと、
前記サブブレードを前記ブレードに脱着するサブブレード脱着機構とを備えたコイル挿入装置。 It has the same width in the circumferential direction as the inner peripheral side tip of the stator core teeth to which the coil bundle is mounted, and the inner peripheral side tip of each of the stator cores can be opposed to the respective outer peripheral surface. A rod-shaped blade of the same number as the number of teeth arranged in a ring;
A blade drive mechanism for moving each blade in the longitudinal direction of the blade independently or in units of groups;
A cylindrical member disposed along the inner surface of the plurality of blades, the stripper moving relative to the inner peripheral side of the stator core in the axial direction in conjunction with or independently of all the blades. When,
The circumferential width of the tip attached to the tips of the two blades is narrower than the circumferential width of the blade, and the circumferential width of the base on the side to be attached to the blade is the circumference of the blade. A sub-blade that is the same as the width of the direction;
A coil insertion device comprising: a sub blade attaching / detaching mechanism for attaching / detaching the sub blade to / from the blade.
マグネットワイヤを巻回して前記コイル束を製造するコイル製造工程と、
前記固定子鉄心の前記ティースの内周側先端の周方向の幅と同じ幅を有し、前記ティースの数と同数の棒状のブレードが環状に、前記固定子鉄心のティースの内周側先端と複数の前記ブレードの外周面が対向可能に配置され、
前記ブレードは独立して前記ブレードの長手方向に移動可能であり、
複数の前記ブレードの内側面に沿って配置される部材であって、全ての前記ブレードと連動又は独立して、前記固定子鉄心の内周側を軸方向に相対的に移動するストリッパを備えるコイル挿入装置の2本の前記ブレードを降下させ、2本の前記ブレードの先端に、前記ブレードの前記周方向の幅より狭い幅を有するサブブレードを装着するサブブレード装着工程と、
各前記サブブレードと隣り合う前記ブレードの間に、前記コイル束の2箇所のブレード間挿入部を通して引っ掛け、前記サブブレードと隣り合う前記ブレードにガイドさせて前記サブブレードを装着した前記ブレードと、隣り合う前記ブレードの間に前記コイル束を挿入するブレード間コイル束挿入工程と、
前記ブレード間コイル束挿入工程の後、前記固定子鉄心の軸方向の端部から、前記固定子鉄心の内周側に、軸方向に、前記ブレードに引っ掛けたままの状態で前記ストリッパによって前記コイル束を前記スロット内に押し込んで前記固定子鉄心の両端面にコイルエンド部を形成するコイル整形工程とを備えた固定子の製造方法。 In a stator manufacturing method in which a coil bundle is mounted in a slot formed between adjacent teeth of a stator core having a ring-shaped yoke and a plurality of teeth projecting radially inward from the yoke,
A coil manufacturing process for manufacturing the coil bundle by winding a magnet wire;
The stator core has the same width as the circumferential width of the inner peripheral tip of the teeth, and the same number of rod-shaped blades as the number of teeth are annular, and the inner peripheral tip of the stator core teeth The outer peripheral surfaces of a plurality of the blades are arranged to face each other,
The blade is independently movable in the longitudinal direction of the blade;
A coil that is disposed along the inner surface of the plurality of blades, and includes a stripper that moves relative to the inner peripheral side of the stator core in the axial direction independently or in conjunction with all the blades. A sub-blade mounting step of lowering the two blades of the insertion device and mounting a sub-blade having a width narrower than the circumferential width of the blade at the tips of the two blades;
Between the blades adjacent to each of the sub-blades, the blades that are hooked through two inter-blade insertion portions of the coil bundle and guided by the blades adjacent to the sub-blades are attached to the blades. An inter-blade coil bundle insertion step of inserting the coil bundle between the matching blades;
After the inter-blade coil bundle insertion step, the coil is pulled by the stripper while being hooked on the blade in the axial direction from the axial end of the stator core toward the inner peripheral side of the stator core. And a coil shaping step of forming a coil end portion on both end faces of the stator core by pushing the bundle into the slot.
前記巻線ガイドの外径を前記コイル束の内径より小さく縮めるガイド縮小工程とを備えた請求項7又は請求項8に記載の固定子の製造方法。 In the coil manufacturing process, a magnet wire is wound around a pair of winding frames having winding guides that regulate the width of a coil array forming the coil bundle from both sides to a width corresponding to the depth of the slot. A magnet wire winding process,
The stator manufacturing method according to claim 7, further comprising a guide reduction step of reducing an outer diameter of the winding guide to be smaller than an inner diameter of the coil bundle.
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