JP2942702B2 - 波形巻線形成用治具 - Google Patents

波形巻線形成用治具

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄心のスロットに挿入
される巻線を、前記スロットに対応して予め波形形状に
形成するための波形巻線形成用治具に関する。
【0002】
【従来の技術】モータは、一般的に、所定の相数に対応
する巻線が設けられたステータコア(固定子鉄心)と、
外周面に複数の永久磁石が設けられてこのステータコア
内に回転可能に配設されるロータとを備えている。この
種のステータコアは、通常、複数枚の積層鋼板を一体的
に接着して構成されており、前記ステータコアの内周面
に設けられた複数のスロットに巻線が配設されている。
【0003】この場合、上記巻線は、絶縁が施された導
線、例えば、エナメル線を巻回したコイルからなり、ス
テータコアのスロットに挿入されるため前記スロットに
対応して予め波形形状に形成されている。スロットが、
ステータコアの内周面に所定角度ずつ離間しかつ前記ス
テータコアの軸方向に並列して形成されており、巻線の
波形部分を軸方向に折り曲げるようにしてそれぞれのス
ロットに挿入させるためである。
【0004】これを具体的に説明すると、図9に示すよ
うに、ステータコア2の内周面に複数のスロット4が設
けられており、波形形状に形成された巻線6は、その内
側湾曲部6aを幅方向(矢印A方向)に押圧される。こ
れにより、巻線6は、矢印A方向に90°だけ折り曲げ
られるようにして各スロット4に挿入される(図10参
照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術では、波形形状に形成された巻線6の内側湾曲部位
6aおよび外側湾曲部位6bが、軸方向に同一の直径を
有するパンチにより形成されるため、前記内側湾曲部位
6aおよび前記外側湾曲部位6bの曲率が幅方向に沿っ
て変化することがない。従って、巻線6が幅方向に押圧
される際、幅方向の長さHが変化することがなく、この
長さHを維持した状態でスロット4に挿入されてしま
う。このため、スロット4に対する巻線6の占積率を向
上させることができないという問題が指摘されている。
【0006】本発明は、この種の問題を解決するための
ものであり、鉄心のスロットに対する巻線の占積率を容
易かつ確実に向上させることができるとともに、簡単な
構成からなる波形巻線形成用治具を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、鉄心のスロットに挿入される巻線を、
前記スロットに対応して予め波形形状に形成するための
波形巻線形成用治具であって、回転テーブル上に前記波
形形状の一方の湾曲部位に対応して設けられ、上部側に
小径部が形成された異径外周面を有する第1支柱と、前
記回転テーブル上に前記第1支柱よりも該回転テーブル
の外周側に位置しかつ前記波形形状の他方の湾曲部位に
対応して設けられ、上部側に大径部が形成された異径外
周面を有する第2支柱と、前記第2支柱を前記回転テー
ブルの中心に向かって傾動させる傾動手段と、を備える
ことを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明に係る波形巻線形成用治具では、導線が
第1支柱と第2支柱に交互に巻き付けられて波形形状の
巻線が形成された後、傾動手段を介して前記第2支柱が
回転テーブルの中心に向かって傾動し、前記巻線を前記
第1および第2支柱から円滑に取り出すことができる。
その際、巻線は、それぞれ第1および第2支柱の異径外
周面に巻き付けられることにより波形形状に形成されて
いるため、この波形形状の内側湾曲部位および外側湾曲
部位は、前記巻線の幅方向に沿って曲率が変化してい
る。従って、鉄心のスロットに挿入させるために巻線を
幅方向に押圧すると、この巻線を構成する導線同士が重
なり合って前記巻線全体の幅方向の長さが短縮される。
そして、この巻線を鉄心のスロットに挿入すれば、前記
巻線は、導線同士が束ねられるようにして前記スロット
に挿入され、該スロットに対する巻線の占積率が確実に
向上する。
【0009】
【実施例】本発明に係る波形巻線形成用治具について実
施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
【0010】図1において、参照数字10は、モータを
示し、このモータ10は、波形巻線形成装置30(後述
する)により形成された三相の巻線12a〜12cが装
着されるステータコア14と、このステータコア14の
中空部14aに回転可能に配設されるロータ16とを備
える。
【0011】ステータコア14は、積層された複数枚の
鋼板18が一体的に接着されて形成されており、このス
テータコア14の内周面には、巻線12a〜12cを配
設させるための複数のスロット20が所定角度間隔離間
しかつ軸方向に並列して設けられる。ロータ16は、シ
ャフト22とヨーク24とこのヨーク24の外周面に所
定角度ずつ離間して配設された複数個の永久磁石26と
を備える。
【0012】巻線12aは、ステータコア14に配設さ
れる前、図2に示すように、外側湾曲部位28aと内側
湾曲部位28bとが交互に設けられた波形形状に形成さ
れる。なお、巻線12b、12cは、巻線12aと同様
であり、以下にこの巻線12aを用いて説明し、前記巻
線12b、12cの説明は省略する。
【0013】図2および図3に示すように、波形巻線形
成装置30は、第1の実施例に係る波形巻線形成用治具
である巻線治具32と、導線供給部34から供給されて
くるエナメル線(導線)36を前記巻線治具32に案内
するための案内治具38と、前記巻線治具32と前記案
内治具38を矢印Z方向、矢印Y方向および矢印X方向
に相対的に移動させるための移動機構40とを備える。
【0014】巻線治具32は、回転テーブル42上に巻
線12aの内側湾曲部位28bに対応して設けられる複
数の内支柱(第1支柱)44と、外側湾曲部位28aに
対応して設けられる複数の外支柱(第2支柱)46と、
この外支柱46を前記回転テーブル42の中心に向かっ
て傾動させる傾動手段48とを備える。
【0015】内支柱44は、回転テーブル42の回転中
心を中心にする仮想円周上に配設されており、上部側に
向かって小径となるテーパ面(異径外周面)50を有し
ている。具体的には、内支柱44の下端の半径が15m
mである一方、この内支柱44の上端の半径が11mm
であり、テーパ1/10に設定されている。
【0016】図4に示すように、外支柱46は、同様に
回転テーブル42の回転中心を中心にしかつ内支柱44
よりも前記回転テーブル42の外周側の仮想円周上に配
設されており、上部側に向かって大径となるテーパ面
(異径外周面)52を有するとともに、この外支柱46
には、下端部から軸方向に所定の長さにわたり直径方向
に切り欠いて開口部54が設けられる。
【0017】傾動手段48は、回転テーブル42の外周
端部に一端部が固定される略L字状に屈曲する取付部材
56を備え、この取付部材56の下方に延びる他端部が
外支柱46の開口部54に配設される。外支柱46の下
端縁部に取付部材56を貫通してピン58が固着され、
前記外支柱46は、このピン58を支点にして回転テー
ブル42の中心に向かって傾動可能である。外支柱46
には、ピン58の上方に位置してプランジャ60が引き
出し自在に装着され、このプランジャ60が取付部材5
6に形成された孔部(図示せず)に挿入される際、前記
外支柱46が立位姿勢(図4の実線参照)に保持され
る。
【0018】図3に示すように、回転テーブル42は、
基台62に固定された旋回モータ64の回転軸64aに
固着されるとともに、この旋回モータ64には、ロータ
リエンコーダ66が連結される。基台62には、回転テ
ーブル42の原位置を検出するための原位置センサ68
が設けられ、この回転テーブル42の下面には、前記原
位置センサ68に係合自在なドグ70が設けられる一
方、前記回転テーブル42の上面には、エナメル線36
の巻き始め用係止部材72が固着される。
【0019】図2に示すように、導線供給部34は、ロ
ール状に巻回されたエナメル線36を収容するケーシン
グ74を備え、このケーシング74から繰り出される前
記エナメル線36は、スタンド76に保持されたテンシ
ョナー78を介して枠体80に支持されたガイドローラ
82に至り、さらに下方に指向して案内治具38に保持
される。案内治具38は、水平アーム84を備え、この
水平アーム84の端部にノズル部材86が鉛直軸(Z
軸)回りに回転自在に装着される。
【0020】移動機構40は、図2および図3に示すよ
うに、X軸方向に長尺なレール部材88を備え、このレ
ール部材88に配設されるコラム90は、鉛直方向に長
尺であり、X軸モータ92に連結されたボールねじ手段
94を介してX軸方向に進退自在に構成される。コラム
90内には、Z軸モータ96に連結されたボールねじ手
段98が配設され、このボールねじ手段98を介して水
平アーム84がZ軸方向(鉛直方向)に進退変位する。
この水平アーム84内には、Y軸モータ97に連結され
たボールねじ手段99が配設され、このボールねじ手段
99を介して前記水平アーム84がY軸方向に進退変位
する。これにより、水平アーム84に装着されたノズル
部材86は、X軸、Y軸およびZ軸の三軸方向に移動自
在であるとともに、Z軸回りに回転可能である。
【0021】次に、このように構成される波形巻線形成
装置30の動作について、本実施例に係る巻線治具32
との関連で説明する。
【0022】まず、回転テーブル42が原位置センサ6
8を介して原位置に配置された状態で、ノズル部材86
から導出されたエナメル線36の先端がこの回転テーブ
ル42の係止部材72に固定される。そして、旋回モー
タ64が、図2中、矢印方向に回転されるとともに、X
軸モータ92、Z軸モータ96およびY軸モータ97が
駆動制御される。X軸モータ92が駆動されると、コラ
ム90はボールねじ手段94を介してX軸方向に進退変
位し、Z軸モータ96が駆動されると、水平アーム84
はボールねじ手段98を介してZ軸方向に進退変位し、
さらにY軸モータ97が駆動されると、この水平アーム
84はボールねじ手段99を介してY軸方向に進退変位
する。
【0023】このため、水平アーム84に装着されたノ
ズル部材86は、X軸、Y軸およびZ軸の三軸方向に移
動することができ、旋回モータ64とX軸モータ92、
Z軸モータ96およびY軸モータ97とが同期して駆動
制御されることにより、このノズル部材86から導出さ
れるエナメル線36を所定の軌跡に沿って移動させるこ
とが可能になる。なお、ノズル部材86は、少なくとも
Y軸方向とZ軸方向の二軸方向に移動可能であればよ
い。
【0024】これにより、エナメル線36は、外支柱4
6の外周面と内支柱44の内周面とに交互に巻き付けら
れるとともに、回転テーブル42を周回する毎にZ軸方
向に移動する動作が繰り返され、結果的に、前記外支柱
46および前記内支柱44の軸方向に所定の巻数だけ巻
回される。
【0025】従って、外側湾曲部位28aと内側湾曲部
位28bとが交互に設けられた波形形状の巻線12aが
形成され、この巻線12aは、巻き終わり端部が切断さ
れた後、回転テーブル42から取り出される。その際、
傾動手段48を構成するプランジャ60が取付部材56
から引き出されており、外支柱46が回転テーブル42
の中心に向かって傾動自在である。このため、巻線12
aが回転テーブル42の上方に引張されると、外支柱4
6が傾動し(図4中、二点鎖線参照)、この外支柱46
のテーパ面52に阻止されることなく前記巻線12aを
円滑に取り出すことができる。
【0026】この場合、本実施例では、エナメル線36
がそれぞれ反対方向に傾斜するテーパ面50、52を有
する内支柱44と外支柱46に交互に巻き付けられるこ
とにより、波形形状の巻線12aが形成される。このた
め、巻線12aの外側湾曲部位28aおよび内側湾曲部
位28bは、それぞれ前記巻線12aの幅方向(軸方
向)に沿って曲率が変化している(図5参照)。従っ
て、ステータコア14のスロット20に挿入するために
巻線12aが幅方向に押圧されると、この巻線12aを
構成するエナメル線36同士が重なり合って前記巻線1
2a全体の幅方向の長さH1 が長さH2 に一挙に短縮さ
れる(図6参照)。
【0027】そこで、この短尺化された巻線12aがス
テータコア14のスロット20に挿入されると、この巻
線12aは、エナメル線36同士が束ねられるようにし
て前記スロット20に挿入される。これにより、スロッ
ト20に対する巻線12aの占積率が容易かつ確実に向
上することになり、モータ10の小型化並びに高性能化
が可能になるという効果が得られる。
【0028】なお、ステータコア14の他のスロット2
0には、同様に形成される巻線12b、12cが配設さ
れる。
【0029】次に、第2の実施例に係る巻線治具100
が、図7に示されている。なお、第1の実施例に係る巻
線治具32と同一の構成要素には同一の参照符号を付し
てその詳細な説明は省略する。この巻線治具100は、
回転テーブル42上に設けられる複数の内支柱(第1支
柱)102および複数の外支柱(第2支柱)104と、
この外支柱104を回転テーブル42の中心に向かって
傾動させる傾動手段48とを備える。
【0030】内支柱102は、上部側に向かって順次小
径となる外周面(異径外周面)106a〜106cを有
する段付形状に構成されている。具体的には、外周面1
06a〜106cの半径が、それぞれ13mm、12.
5mmおよび12mmに設定されている。外支柱104
は、内支柱102と反対に上部側に向かって順次大径と
なる外周面(異径外周面)108a〜108cを有す
る。
【0031】このように構成される巻線治具100で
は、エナメル線36が内支柱102と外支柱104に交
互に巻き付けられることにより、幅方向(軸方向)に対
し三段に曲率が変化する波形形状の巻線112が形成さ
れる。このため、巻線112が幅方向に押圧されると、
エナメル線36同士が各段毎に重なり合って前記巻線1
12全体の幅方向の長さH3 が略1/3の長さに短縮さ
れる。従って、スロット20に対する巻線112の占積
率が向上することになり、第1の実施例と同様の効果が
得られることになる。
【0032】さらにまた、第3の実施例に係る巻線治具
120が、図8に示されている。なお、第1の実施例に
係る巻線治具32と同一の構成要素には同一の参照符号
を付してその詳細な説明は省略する。この巻線治具12
0は、回転テーブル42上に設けられる複数の内支柱
(第1支柱)122および複数の外支柱(第2支柱)1
24と、この外支柱124を前記回転テーブル42の中
心に向かって傾動させる傾動手段48とを備える。
【0033】内支柱122は、複合テーパ形状を有して
おり、上部側に向かって大径となる第1テーパ面126
a、この第1テーパ面126aの端部から上部側に向か
って小径となる第2テーパ面126b(異径外周面)お
よびこの第2テーパ面126bの端部から上部側に向か
って大径となる短尺な第3テーパ面126cを有する。
具体的には、第1テーパ面126aの最大直径が30m
m、第2テーパ面126bの最小直径が22mmおよび
第3テーパ面126cの最大直径が26mmに設定され
ている。
【0034】外支柱124は、内支柱122と反対に上
部側に向かって小径となる第1テーパ面128a、この
第1テーパ面128aの端部から上部側に向かって大径
となる第2テーパ面128b(異径外周面)およびこの
第2テーパ面128bの端部から上部側に向かって小径
となる短尺な第3テーパ面128cを有する。
【0035】このように構成される巻線治具120で
は、エナメル線36が内支柱122と外支柱124に交
互に巻き付けられることにより、幅方向(軸方向)に曲
率が連続的に変化する波形形状の巻線130が形成され
る。従って、巻線130の幅方向の長さが容易に短縮さ
れ、第1および第2の実施例と同様の効果が得られるこ
とになる。
【0036】
【発明の効果】本発明に係る波形巻線形成用治具によれ
ば、以下の効果乃至利点が得られる。
【0037】導線が第1支柱と第2支柱に交互に巻き付
けられて波形形状の巻線が形成された後、傾動手段を介
して前記第2支柱が回転テーブルの中心に向かって傾動
するため、前記巻線を前記第1および第2支柱から円滑
に取り出すことができる。
【0038】さらに、巻線が第1および第2支柱の異径
外周面に交互に巻き付けられることにより波形形状に形
成されるため、この波形形状の内側湾曲部位および外側
湾曲部位は、前記巻線の幅方向に沿って曲率が変化す
る。これにより、鉄心のスロットに挿入するために巻線
を幅方向に押圧する際、この巻線を構成する導線同士が
重なり合って前記巻線全体の幅方向の長さが短縮され、
前記スロットに対する巻線の占積率が確実に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る波形巻線形成用治具によ
り形成される巻線を組み込むモータの概略構成を示す分
解説明図である。
【図2】第1の実施例に係る波形巻線形成用治具を組み
込む波形巻線形成装置の構成を示す斜視図である。
【図3】前記波形巻線形成装置の概略構成図である。
【図4】前記治具を構成する内支柱、外支柱および傾動
手段の斜視説明図である。
【図5】前記治具により形成された巻線の一部斜視説明
図である。
【図6】前記巻線を幅方向に押圧した際の一部斜視説明
図である。
【図7】第2の実施例に係る波形巻線形成用治具の一部
斜視説明図である。
【図8】第3の実施例に係る波形巻線形成用治具の一部
斜視説明図である。
【図9】従来の巻線をステータコアに挿入する前の斜視
図である。
【図10】従来の巻線をステータコアに挿入して後の斜
視図である。
【符号の説明】
10…モータ 12a〜12c
…巻線 14…ステータコア 20…スロット 30…波形巻線形成装置 32…巻線治具 42…回転テーブル 44、46…支
柱 48…傾動手段 50、52…テ
ーパ面 56…取付部材 100…巻線治
具 102、104…支柱 106a〜106c、108a〜108c…外周面 112…巻線 120…巻線治
具 122、124…支柱 126a〜126c、128a〜128c…テーパ面 130…巻線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 15/04 H02K 15/06 H02K 15/08 H02K 15/085

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄心のスロットに挿入される巻線を、前記
    スロットに対応して予め波形形状に形成するための波形
    巻線形成用治具であって、 回転テーブル上に前記波形形状の一方の湾曲部位に対応
    して設けられ、上部側に小径部が形成された異径外周面
    を有する第1支柱と、 前記回転テーブル上に前記第1支柱よりも該回転テーブ
    ルの外周側に位置しかつ前記波形形状の他方の湾曲部位
    に対応して設けられ、上部側に大径部が形成された異径
    外周面を有する第2支柱と、 前記第2支柱を前記回転テーブルの中心に向かって傾動
    させる傾動手段と、 を備えることを特徴とする波形巻線形成用治具。
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