JP2016123211A - 組み付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集中巻きコイルをななめ形状に変形する際の干渉を抑制することができる組み付け装置を提供する。【解決手段】組み付け装置は、集中巻きコイルをステータコアのティースに組み付ける組み付け装置である。組み付け装置は、集中巻きコイル２の巻き軸方向の一方の端を保持する第１の台座１０１と、集中巻きコイル２の巻き軸方向の他方の端を保持する第２の台座１０２とを有する。組み付け装置は、互いに対向する第１の台座１０１及び第２の台座１０２のうち少なくとも一方が、巻き軸と交わる方向に移動することにより、集中巻きコイル２をななめ形状に変形させる。第１の台座１０１及び第２の台座１０２の移動後の巻き軸方向の間隔は、移動前の間隔よりも広い。【選択図】図５

Description

本発明は組み付け装置に関し、特にコイルをステータコアに組み付ける組み付け装置に関する。

ステータコアの内側に設けられた複数のティースそれぞれに対して集中巻きコイルが組み込まれたステータコアが知られている。このようなステータコアの製造では、集中巻きコイルを各ティースに順に組み込むこととなるが、最後の組み込みにおいては、組み込み先の隙間が狭く、組み込みが難しいという問題がある。

これに対し、特許文献１では、最後に組み込まれる集中巻きコイルをななめ形状に変形させて、ステータコアに組み付けることが開示されている。このように、集中巻きコイルをななめ形状とすることにより、組み込み時の集中巻きコイルの幅が小さくなるため、最後の組み込みを行うことができる。

特開２０１２−２５７４１０号公報

集中巻きコイルをななめ形状に変形させることにより、コイルを構成する導体が他の部品などと干渉する場合があり、その結果、コイルを構成する導体が傷ついたり、ななめ形状への変形を阻害したりする恐れがある。

本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、集中巻きコイルをななめ形状に変形する際の干渉を抑制することができる組み付け装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる組み付け装置は、集中巻きコイルをステータコアのティースに組み付ける組み付け装置であって、前記集中巻きコイルの巻き軸方向の一方の端を保持する第１の台座と、前記集中巻きコイルの巻き軸方向の他方の端を保持する第２の台座と、を有し、互いに対向する前記第１の台座及び前記第２の台座のうち少なくとも一方が、前記巻き軸と交わる方向に移動することにより、前記集中巻きコイルをななめ形状に変形させ、前記第１の台座及び前記第２の台座の移動後の巻き軸方向の間隔は、移動前の間隔よりも広いことを特徴とする。

このような組み付け装置によれば、集中巻きコイルの変形の際の集中巻きコイルの巻き軸方向の長さの変化に対応することができる。このため、変形前後で集中巻きコイルを一定の間隔で保持することによる干渉が抑制される。

本発明によれば、集中巻きコイルをななめ形状に変形する際の干渉を抑制することができる組み付け装置を提供することができる。

実施の形態にかかる組み付け装置の斜視図である。 実施の形態にかかる集中巻きコイルがステータコアに組み付けられる様子を示す模式図であり、組み込み対象の集中巻きコイルについては変形前の様子が図示されている。 実施の形態にかかる集中巻きコイルがステータコアに組み付けられる様子を示す模式図であり、組み込み対象の集中巻きコイルについては変形後の様子が図示されている。 集中巻きコイルにおいて巻き線部分がずれ込む様子を示す模式図である。 実施の形態にかかる第１の台座及び第２の台座の集中巻きコイルの変形のための移動の様子を示す模式図である。 集中巻きコイルの変形に伴う積厚の変化と、第１の台座及び第２の台座の間隔の変化とを示すグラフである。 実施の形態にかかる組み付け装置により組み付け時にステータコアにかかる荷重をプロットしたグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態にかかる組み付け装置１の斜視図である。図２及び図３は、集中巻きコイル２がステータコア３に組み付けられる様子を示す模式図である。なお、図２及び図３では、ステータコア３を上から、すなわちステータコア３の軸方向から見た様子が示されており、集中巻きコイルは断面図として描かれている。また、図２及び図３において、集中巻きコイル２ａ及び集中巻きコイル２ｂは、それぞれ、組み付けが終わっていない最後のティース３０の両隣のティース３０に既に組み付けらえている集中巻きコイルを示しており、いずれも構成は以下に説明する集中巻きコイル２と同じである。

組み付け装置１は、集中巻きコイル２を保持する保持機構１０と、保持機構１０を駆動する駆動機構１１とを有する。組み付け装置１は、集中巻きコイル２をモータのステータコア３のティース３０に組み付ける。ここで、組み付け装置１の説明の前に、集中巻きコイル２及びステータコア３について説明する。

集中巻きコイル２は、一本の矩形断面の平角導体（例えば厚さ１．０ｍｍ、幅５．０ｍｍの平角導体）を矩形の渦巻状に内外二層に巻回して構成されている。すなわち、集中巻きコイル２は、内周の巻き線部分と、内周の巻き線部分の外周にまかれる外周巻き線部分を備えた多層巻き線構造を備えており、さらに、集中巻きコイル２は、この多層巻き線構造が複数段に組まれた多段構造となっている。例えば、集中巻きコイル２は、１周目が１段目の外周巻き線部分を構成し、２周目が１段目の内周巻き線部分を構成し、３周目が２段目の外周巻き線部分を構成し、４周目が２段目の内周巻き線部分を構成し、というように、順に矩形の渦巻状に内外二層にｎ段巻回して構成されている。より具体的には、ｍ段目からｍ＋１段目への遷移は、ｍ段目からｍ＋１段目へと移る巻き線部分が、ｍ段目の内周からｍ＋１段目の内周にかけて傾斜することで、実現されている。なお、外周巻き線部分と内周巻き線部分の巻き順は逆であってもよいし、各段で異なってもよい。集中巻きコイル２は、図２に示すように、断面台形形状であり、ステータコア３の中心方向に近いほど幅が狭く、ステータコア３の中心方向からっといほど幅が広くなっている。なお、平角導体は、銅などの導電性の高い金属からなり、周囲には、絶縁性を確保するための絶縁被覆が施されている。

ステータコア３は、中空部を備えた円筒形状をしており、内周面に複数のティース３０と複数のスロット３１が交互に形成されている。スロット３１は、両側のティース３０に挿入される両集中巻きコイル２を収納する空間を有している。ティース３０は、ステータコア３の内側に向けて先端が細くなる台形形状に形成されている。また、スロット３１は略コの字状に切り掛かれて形成されている。スロット３１の内面の内、対向する側面は平行に形成されている。なお、ティース３０には、絶縁材である樹脂製のインシュレータが装着されている。ティース３０には、インシュレータを介して集中巻きコイル２が装着される。以上説明したとおり、集中巻きコイル２の形状とティース３０の形状は対応している。

次に、組み付け装置１について具体的に説明する。上述の通り、組み付け装置１は、保持機構１０と、駆動機構１１とを有する。
保持機構１０は、集中巻きコイル２の巻き軸方向の一方の端を保持する第１の台座１０１と、集中巻きコイル２の巻き軸方向の他方の端を保持する第２の台座１０２（図５参照）とを有する。より具体的には、第１の台座１０１は、集中巻きコイル２の巻き軸方向の一方の端の上部を保持する第１の上側台座１０１ａと、集中巻きコイル２の巻き軸方向の一方の端の下部を保持する第１の下側台座１０１ｂとを備えている。また、第２の台座１０２は、集中巻きコイル２の巻き軸方向の他方の端の上部を保持する第２の上側台座（図示せず）と、集中巻きコイル２の巻き軸方向の他方の端の下部を保持する第２の下側台座（図示せず）とを備えている。なお、本実施の形態では、保持機構１０は、集中巻きコイル２の両端について、その上部及び下部を保持する構成としているが、保持機構１０は、集中巻きコイル２の巻き軸方向の両端をそれぞれ保持する構成であればよく、保持位置は限定されない。また、保持機構１０は、集中巻きコイル２を例えば把持することにより保持するが、これに限らず、集中巻きコイル２の巻き軸方向の両端を保持する構成であればよい。

駆動機構１１は、アクチュエータを備え、保持機構１０を駆動する。具体的には、駆動機構１１は、保持機構１０が集中巻きコイル２を保持した状態で、互いに対向する第１の台座１０１及び第２の台座１０２のうち少なくとも一方を、集中巻きコイル２の巻き軸と交わる方向に移動させる。ここで、後に詳細を述べるが、第１の台座１０１及び第２の台座１０２の移動後の巻き軸方向の間隔は、移動前の間隔よりも広い。なお、本実施の形態では、駆動機構１１は、第２の台座１０２を移動させるが、第１の台座１０１を移動させてもよいし、第１の台座１０１及び第２の台座１０２の両方を互いに逆方向に移動させてもよい。駆動機構１１は、具体的には、例えば、互いに対向する第１の台座１０１及び第２の台座１０２のうち少なくとも一方を集中巻きコイル２の横方向にずらすように移動させる。ここで、集中巻きコイル２の横方向とは、巻き軸方向から集中巻きコイル２を見た際に矩形形状をなす集中巻きコイル２の短手方向をいう。このように、互いに対向する第１の台座１０１及び第２の台座１０２のうち少なくとも一方が、巻き軸と交わる方向に移動することにより、集中巻きコイル２がななめ形状（図３参照）に変形することとなる。

ここで、集中巻きコイル２をステータコア３に組み付ける工程について図２及び図３を参照して説明する。図２及び図３は、最後の集中巻きコイル２の組み付けの様子を表している。すなわち、図２及び図３では、ステータコア３が有するティース３０のうち、一つのティース３０を除き、他の全てのティース３０に対し、集中巻きコイル２が既に組み付けられている状況を表している。

組み付け装置１は、ステータコア３の各ティース３０に、順に集中巻きコイル２を挿入していく。このように集中巻きコイル２をステータコア３に組み付けていった際、最後の集中巻きコイル２の組み付けにおいて、ティース３０への挿入が困難になることがある。すなわち、図２に示されるように、最後の集中巻きコイル２を組み付ける場合、挿入先のティース３０の両隣に既に組み付けられている集中巻きコイル２ａ及び２ｂの間隔Ｌが、最後の集中巻きコイル２の幅Ｗよりも狭くなり、そのままの形状では最後の集中巻きコイル２をティース３０へ挿入させることができなくなる場合がある。

これに対し、保持機構１０の対向する台座をずらすことにより、図３に示されるように、最後に組み付けられる集中巻きコイル２をななめ形状に変形させることで、ティース３０への挿入が可能となる。集中巻きコイル２をティース３０へ挿入後、保持機構１０による集中巻きコイル２の保持を解除することにより、ななめ形状に変形されていた集中巻きコイル２の形状が弾性力により元に戻り、スロット３１に集中巻きコイル２が収納される。このように、最後の集中巻きコイル２の組み付けが行われる。

しかしながら、集中巻きコイル２をななめ形状に変形させた際、コイルを構成する導体が他の部品などと干渉する場合がある。具体的には、例えば、集中巻きコイル２の内側のインシュレータや集中巻きコイル２の外側のコイルと干渉する。このため、集中巻きコイル２を構成する導体、特に導体を覆う被膜、が傷ついたり、ななめ形状への変形を阻害したりする恐れがある。これは、ななめ形状への変形の際、集中巻きコイル２の積厚、すなわち集中巻きコイル２の巻き軸方向の長さが大きくなることに起因している。つまり、変形後は変形前に比べて、集中巻きコイル２の積厚が厚くなるにもかかわらず、集中巻きコイル２の両端を保持する第１の台座１０１及び第２の台座１０２の間隔がこの増大する厚みに対応できていないため、干渉が発生してしまう。なお、集中巻きコイル２の積厚の増大は、ななめ形状への変形に伴い、ｍ段目とｍ＋１段目の間でコイルのずれこみにより、意図しない導体の重なりが発生することで起こる（図４参照）。より具体的には、本実施の形態の集中巻きコイル２のようにｍ段目からｍ＋１段目への遷移がｍ段目からｍ＋１段目へと移る巻き線部分がｍ段目の内周からｍ＋１段目の内周にかけて滑らかに傾斜することで実現されている場合、ｍ段目の内周のコイルがｍ＋１段目の内周のコイルへ渡る傾斜部分のコイルに、ｍ段目のコイルが重なって乗り上げることで積厚が厚くなってしまう。

そこで、本実施の形態では、第１の台座１０１及び第２の台座１０２の巻き軸方向の間隔が、集中巻きコイル２の変形のための移動の前後で変化する。図５は、第１の台座１０１及び第２の台座１０２の集中巻きコイル２の変形のための移動の様子を示す模式図である。なお、図５において、左側の図が、変形のための移動前の第１の台座１０１及び第２の台座１０２の位置関係を示しており、右側の図が、変形のための移動後の第１の台座１０１及び第２の台座１０２の位置関係を示している。図５に示されるように、第２の台座１０２が横方向に移動量Ｄだけずれて、集中巻きコイル２を変形させた場合、移動前の第１の台座１０１及び第２の台座１０２の間隔Ｓ１と、移動後の第１の台座１０１及び第２の台座１０２の間隔Ｓ２の間には、Ｓ１＜Ｓ２の関係が成り立っている。より具体的には、図６に示されるように、第１の台座１０１及び第２の台座１０２の間隔は、第１の台座１０１又は第２の台座１０２の横方向の移動量Ｄの大きさに比例して大きくなる。

図６は、集中巻きコイル２の変形に伴う積厚の変化と、第１の台座１０１及び第２の台座１０２の間隔の変化とを示すグラフである。なお、図６において、実線は、第２の台座１０２の横方向の移動量Ｄに対する第１の台座１０１及び第２の台座１０２の間隔の変化の一例を示しており、破線は、第２の台座１０２の横方向の移動量Ｄに対する積厚の変化の一例を示している。なお、グラフ中、実線の左端における間隔は、上述のＳ１に対応し、実線の右端における間隔は、上述のＳ２に対応する。

図６に示されるように、変形前の状態において、第１の台座１０１及び第２の台座１０２は、集中巻きコイル２の積厚よりも予め定められたマージンだけ広い間隔で、集中巻きコイル２を保持している。そして、この初期の間隔（上述のＳ１に対応）を基準として、台座のずれ量が大きくなるにしたがって第１の台座１０１及び第２の台座１０２の間隔も広くなるよう、第２の台座１０２が移動する。すなわち、駆動機構１１の駆動により、第２の台座１０２は第１の台座１０１に対して横方向にずれつつ、かつ、間隔が広がるように移動する。なお、本実施の形態では、第２の台座１０２が移動するが、上述の通り、第２の台座１０２の代わりに第１の台座１０１が移動してもよいし、第１の台座１０１及び第２の台座１０２の両方を互いに逆方向にずれながら間隔を広げるよう移動してもよい。

このように、本実施の形態にかかる組み付け装置１は、集中巻きコイル２の変形の際、保持する台座の間隔が広がるように台座の位置をずらしている。このため、集中巻きコイル２の変形の際の積厚の変化に対応することができる。このため、変形に伴う集中巻きコイル２の干渉が抑制される。また、特に、図６に示されるように、変形時、実際の集中巻きコイル２の積厚よりも予め定められたマージンだけ余裕をもって保持しているため、第１の台座１０１又は第２の台座１０２に保持されていないコイル中段部分が、コイル両端がずれていくことにより成り行きで動くことを容易にしている。このため、さらに、集中巻きコイル２の中段部分の干渉が抑制される。

なお、本実施の形態にかかる組み付け装置１では、図７に示されるように、組み付け時に組み付け装置１によりステータコア３にかかる荷重は、十分に小さく、実用上支障がない。なお、図７において、横軸は、ティース３０に集中巻きコイル２を挿入する際の組み付け装置１の所望の軌跡と、実際の軌跡のずれ量、すなわちオフセット量を示している。また、縦軸は、ステータコア３にかかる荷重を示している。

以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 組み付け装置
２、２ａ、２ｂ 集中巻きコイル
３ ステータコア
１０ 保持機構
１１ 駆動機構
３０ ティース
３１ スロット
１０１ 第１の台座
１０２ 第２の台座

Claims (1)

1. 集中巻きコイルをステータコアのティースに組み付ける組み付け装置であって、
   前記集中巻きコイルの巻き軸方向の一方の端を保持する第１の台座と、
   前記集中巻きコイルの巻き軸方向の他方の端を保持する第２の台座と、
   を有し、
   互いに対向する前記第１の台座及び前記第２の台座のうち少なくとも一方が、前記巻き軸と交わる方向に移動することにより、前記集中巻きコイルをななめ形状に変形させ、
   前記第１の台座及び前記第２の台座の移動後の巻き軸方向の間隔は、移動前の間隔よりも広いことを特徴とする組み付け装置。

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