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

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。