JP3448203B2 - 重ね巻線用ステータの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、外周側に向かって
開口を有するステータコアに、複数の巻線コイルにより
重ね巻線を施してステータを製造するための重ね巻線用
ステータの製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、電動機のステータは、略円筒体
の外周面または内周面に半径方向に指向した凸部が複数
形成されており、その凸部の溝に導線を巻き付けて構成
されている。 【０００３】具体的には、外周側に向かって開口を有す
るステータコアを用意し、このステータコアの複数の巻
線用ティースに跨って、順次、巻線コイルを巻き付ける
重ね巻きコイル方式が広く採用されている。図９に示す
ように、重ね巻きコイル型のステータ２は、ステータコ
ア４を備えており、このステータコア４の周面から径方
向外方に向かって複数の巻線用ティース６が突出形成さ
れている。このティース６には、例えば、３つの前記テ
ィース６に跨って複数の巻線コイル８により重ね巻線が
施されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ステータ２では、ティース６に巻き付けられた巻線コイ
ル８に弛みが発生し易く、重ね巻線全体の占積率を有効
に維持することができないおそれがある。しかも、巻線
コイル８は、比較的剛性が大きいため、ティース６に巻
き付けられた後にこの巻線コイル８にスプリングバック
が惹起されてしまい、密度の高い重ね巻線を得ることが
困難になってしまう。これにより、重ね巻線全体の占積
率が大幅に低下するという問題が指摘されている。 【０００５】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、簡単な作業で、重ね巻線の占積率を有効に向上さ
せることが可能な重ね巻線用ステータの製造方法を提供
することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明に係る重ね巻線用ステータの製造方法で
は、先ず、ステータコアの所定数の巻線用ティースに跨
って最初の巻線コイルが設けられた後、このステータコ
アをウイングフォーマに対して前記巻線コイルから周方
向に１つのティース分だけずれた位置に相対的に移動さ
せる。次に、プッシャを介して巻線コイルがステータコ
アの中心方向に押圧成形された後に、前記ステータコア
の所定数のティースに跨って次の巻線コイルが設けられ
る。以下、同様の工程を繰り返し行うことにより、ステ
ータコアに所定数の巻線コイルが、順次、押圧成形され
て重ね巻線が施される。 【０００７】このように、各巻線コイルは、ステータコ
アの中心方向に押圧成形されるため、密度の高い重ね巻
線を施すことができ、この重ね巻線の占積率を有効に向
上させることが可能になる。しかも、各巻線コイルは、
次の巻線コイルが設けられる直前でステータコアの中心
方向に押圧されるため、前の巻線コイルにスプリングバ
ックが発生することを確実に阻止することができる。 【０００８】 【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
重ね巻き線用ステータの製造方法を実施するための巻線
装置１０の概略斜視説明図であり、図２は、前記巻線装
置１０の概略側面説明図であり、図３は、前記巻線装置
１０の断面平面説明図である。 【０００９】巻線装置１０は、周面から径方向外方に向
かって複数の巻線用ティース１２が突出形成されたステ
ータコア１４を配置し、このスタータコア１４を矢印Ａ
方向に間欠回転可能な載置機構１６と、前記ティース１
２を位置決めするティース位置決め機構１８と、巻線用
エナメル線Ｌを繰り出す巻線ノズル１９と、前記巻線ノ
ズル１９により、例えば、４本の該ティース１２に跨が
って巻線コイル２０を形成するウイングフォーマ２２
と、前記巻線コイル２０を前記ステータコア１４の中心
方向に押圧する巻線コイル押込機構２４と、前記ウイン
グフォーマ２２および前記巻線コイル押込機構２４を装
着する基板２６と、前記巻線ノズル１９を前記ステータ
コア１４の径方向（矢印Ｂ方向）に進退させる第１駆動
機構２８と、前記巻線ノズル１９を回転させる第２駆動
機構３０とを備える。 【００１０】図１〜図４に示すように、載置機構１６お
よびティース位置決め機構１８は、基台３２上に設けら
れるとともに、このティース位置決め機構１８は、前記
基台３２上に立設された支持台３４と、この支持台３４
上に配置されるシリンダ３６とを備える。 【００１１】シリンダ３６から水平方向に位置決めロッ
ド３８が延在し、この位置決めロッド３８の先端テーパ
面３８ａは、ステータコア１４のティース１２間に挿入
自在な形状に設定される。ティース位置決め部材４０
が、位置決めロッド３８に対向して基板２６に固着され
ている。このティース位置決め部材４０は、互いに隣り
合うティース１２、１２に当接してステータコア１４の
位置決めを行う。 【００１２】図２に示すように、基台３２上には、第１
駆動機構２８を構成する第１モータ４２が設けられ、こ
の第１モータ４２から水平方向に延在する駆動軸４２ａ
に第１ボールねじ４４が同軸上に連結される。第１ボー
ルねじ４４は、基台３２上にその両端を回転自在に支持
されるとともに、スライドベース４８の一端側に設けら
れたナット部５０に螺合している。スライドベース４８
は、基台３２上に矢印Ｂ方向に延在して互いに平行に設
けられるレール５２ａ、５２ｂｂに沿って進退自在に配
置される。 【００１３】図１および図３に示すように、スライドベ
ース４８上には、第２駆動機構３０を構成する第２モー
タ５４が固定される。第２モータ５４の駆動軸５４ａに
は、プーリ５６が固着されており、このプーリ５６に係
合するタイミングベルト５８が、回転筒体６０の一端に
設けられたプーリ部６２に係合する。回転筒体６０は、
複数のベアリング６４を介してスライドベース４８に回
転自在に装着されており、その大径部６６に繋がる首部
分に開口部６８が形成される。この開口部６８から内部
に臨む支柱７０の先端部には、ガイドローラ７２が回転
自在に支持される。 【００１４】大径部６６の外周部に巻線ノズル１９が固
着され、この巻線ノズル１９に複数のガイドローラ７６
が回転自在に配置される。巻線ノズル１９には、ガイド
ローラ７６を介してエナメル線Ｌが繰り出し自在であ
る。図１および図２に示すように、エナメル線Ｌは、基
台３２の外方に配置されているエナメル線供給部８０か
ら繰り出され、テンションナー８２で所定のテンション
が付与されるとともに、回転筒体６０の中央部を通った
後、ガイドローラ７２を介して巻線ノズル１９側に送ら
れる。 【００１５】図３に示すように、回転筒体６０の大径部
６６の内部には、ベアリング８４を介して支持筒体８６
が配設され、この支持筒体８６に一体的に設けられるフ
レーム部８８には、スプリング９０を介して基板２６が
進退自在に配設される。 【００１６】図４に示すように、ウイングフォーマ２２
は、左側ガイド９２および右側ガイド９４を備える。左
側ガイド９２は、先端が幅狭な板状に設定されており、
移動台９５に固着されるとともに、基板２６にスプリン
グ９６およびガイドレール９８を介して矢印Ｃ方向に進
退自在に装着される。右側ガイド９４は、左側ガイド９
２と同様に、移動台９９に固着されて前記基板２６に対
しスプリング１００およびガイドレール１０２を介して
矢印Ｄ方向に進退自在である。 【００１７】図１および図３に示すように、スライドベ
ース４８には、左側ガイド９２を矢印Ｃ方向に進退させ
るための左側ガイド位置調整手段１０４と、右側ガイド
９４を矢印Ｄ方向に進退させるための右側ガイド位置調
整手段１０６とが設けられる。左側ガイド位置調整手段
１０４は、第１位置可変モータ１０８を備え、この第１
位置可変モータ１０８の駆動軸１０８ａに第２ボールね
じ１１０が連結される。第２ボールねじ１１０は、第１
移動体１１２のナット部１１４に螺合しており、この第
１移動体１１２がベアリング１１６を介して第１外側筒
体１１８を回転自在に支持する。 【００１８】第１外側筒体１１８は、回転筒体６０内に
矢印Ｂ方向に進退自在に配設されるとともに、その先端
側に第２外側筒体１２０が同軸的かつ回転自在に連結さ
れる。第２外側筒体１２０の先端部には、第１取付板１
２２を介して第１押圧ローラ１２４が回転自在に支持さ
れ、この第１押圧ローラ１２４が左側ガイド９２を固着
した移動台９５に当接する。 【００１９】右側ガイド位置調整手段１０６は、左側ガ
イド位置調整手段１０４と同様に、第２位置可変モータ
１２６を備え、この第２位置可変モータ１２６の駆動軸
１２６ａに第３ボールねじ１２８が連結される。第３ボ
ールねじ１２８は、第２移動体１３０のナット部１３２
に螺合するとともに、この第２移動体１３０は、ベアリ
ング１３４を介して第１内側筒体１３６を回転自在に支
持する。第１内側筒体１３６は、第１外側筒体１１８内
に同軸的に配設され、その先端部に第２内側筒体１３８
が同軸的かつ回転自在に連結される。第２内側筒体１３
８の先端には、第２取付板１４０を介して第２押圧ロー
ラ１４２が回転自在に支持されるとともに、この第２押
圧ローラ１４２が右側ガイド９４を固着した移動台９９
に当接する。 【００２０】第２内側筒体１３８の内部には、フッキン
グ筒体１４４が配設される。このフッキング筒体１４４
の後端部は、筒体１４５に回転自在に連結され、この筒
体１４５がシリンダ１４６から延在するロッド１４６ａ
に連結された第３移動体１４８に回転自在に支持されて
いる。 【００２１】支持筒体８６には、直径方向に延在して連
結ピン１４９が固着され、この連結ピン１４９が第２外
側筒体１２０、第２内側筒体１３８およびフッキング筒
体１４４内に一体的に挿入されている。第２外側筒体１
２０および第２内側筒体１３８は、支持筒体８６に対し
て矢印Ｂ方向に進退自在でかつ相対回転不能に支持され
る。 【００２２】巻線コイル押込機構２４は、図４に示すよ
うに、左側押込部材１５０と右側押込部材１５２とを備
え、前記左側押込部材１５０および前記右側押込部材１
５２は、それぞれスプリング１５４、１５６およびガイ
ドレール１５８、１６０を介して矢印Ｅ方向および矢印
Ｆ方向に進退自在である。基台３２上には、左側押込部
材１５０を矢印Ｅ方向に進退させるための左側押圧手段
１６２と、右側押込部材１５２を矢印Ｆ方向に進退させ
るための右側押圧手段１６４とが設けられている。 【００２３】図１および図３に示すように、左側押圧手
段１６２は、支柱１６６上に揺動自在に装着される第１
押圧シリンダ１６８を備え、この第１押圧シリンダ１６
８から延在するロッド１６８ａの先端には、左側押込部
材１５０に当接自在な第１押圧部材１７０が固着され
る。第１押圧シリンダ１６８は、第１揺動シリンダ１７
２に係着されている。 【００２４】右側押圧手段１６４は、左側押圧手段１６
２と同様に、支柱１７４を介して揺動自在な第２押圧シ
リンダ１７６を備え、この第２押圧シリンダ１７６から
延在するロッド１７６ａの先端には、右側押込部材１５
２に当接自在な第２押圧部材１７８が固着される。第２
押圧シリンダ１７６には、水平方向に延在する第２揺動
シリンダ１８０が係着されている。 【００２５】図４に示すように、基台３２上には、ティ
ース位置決め機構１８に直交してサイドフォーマ１８２
が設けられる。サイドフォーマ１８２は、互いに対向し
て配置される開閉シリンダ１８４ａ、１８４ｂを備え、
この開閉シリンダ１８４ａ、１８４ｂのロッド１８６
ａ、１８６ｂにリンク片１８８ａ、１８８ｂが係合す
る。リンク片１８８ａ、１８８ｂは、支点１９０ａ、１
９０ｂを介して揺動自在であり、それぞれの端部にサイ
ドガイド１９２ａ、１９２ｂが固着される。 【００２６】このように構成される巻線装置１０の動作
について、本実施形態に係る巻線方法との関連で以下に
説明する。 【００２７】先ず、載置機構１６上にステータコア１４
が載置される。このステータコア１４は、電磁鋼板を複
数枚積層して、例えば、接着剤等により一体化された積
層鋼板により構成されている。ステータコア１４は、載
置機構１６を介して所定の角度位置に配置された後、テ
ィース位置決め機構１８を構成するシリンダ３６が駆動
される。このため、位置決めロッド３８がステータコア
１４側に変位し、そのテーパ面３８ａがティース１２間
に挿入されてこのティース１２の位置決めを行う。 【００２８】位置決めロッド３８に対向する位置には、
ティース位置決め部材４０が配設されており、シリンダ
１４６の作用下にフッキング筒体１４４が矢印Ｂ１方向
に移動する。従って、連結ピン１４９を介して支持筒体
８６が矢印Ｂ１方向に変位し、スプリング９０の弾発力
を介しティース位置決め部材４０がステータコア１４の
所定のティース１２に当接して前記ティース１２の位置
決めを行う。 【００２９】一方、サイドフォーマ１８２では、サイド
ガイド１９２ａ、１９２ｂが、例えば、４本のティース
１２にわたってステータコア１４の外周側に向かい開口
を有するように配置される（図５参照）。さらに、ウイ
ングフォーマ２２を構成する左側ガイド９２および右側
ガイド９４がステータコア１４の径方向内方に変位して
このステータコア１４に対応して配置される。 【００３０】すなわち、左側ガイド位置調整手段１０４
を構成する第１位置可変モータ１０８が駆動され、その
駆動軸１０８ａに連結されている第２ボールねじ１１０
が所定方向に回転されると、この第２ボールねじ１１０
が螺合するナット部１１４を介して第１移動体１１２が
矢印Ｂ１方向に移動する。第１移動体１１２には、ベア
リング１１６を介して第１および第２外側筒体１１８、
１２０が支持されており、この第１および第２外側筒体
１１８、１２０が回転筒体６０内を矢印Ｂ１方向に移動
する。 【００３１】第２外側筒体１２０の先端には、第１取付
板１２２を介して第１押圧ローラ１２４が支持されてお
り、この第１押圧ローラ１２４が前記第２外側筒体１２
０と一体的に矢印Ｂ１方向に移動する。これにより、左
側ガイド９２がスプリング９６の弾発力に抗して矢印Ｃ
１方向に移動し、この左側ガイド９２は、ステータコア
１４の所定のティース１２間に進入する。 【００３２】一方、右側ガイド位置調整手段１０６で
は、左側ガイド位置調整手段１０４と同様に、第２位置
可変モータ１２６の駆動作用下に第３ボールねじ１２８
を介して第２移動体１３０が矢印Ｂ１方向に移動する。
この第２移動体１３０に支持されている第１および第２
内側筒体１３６、１３８が矢印Ｂ１方向に移動し、この
第２内側筒体１３８の先端部に第２取付板１４０を介し
て支持されている第２押圧ローラ１４２が、右側ガイド
９４を矢印Ｄ１方向に押圧して前記右側ガイド９４が所
定のティース１２間に進入する。 【００３３】この状態で、第２駆動機構３０を構成する
第２モータ５４が駆動され、その駆動軸５４ａに固着さ
れたプーリ５６とこのプーリ５６およびプーリ部６２に
一体的に架け渡されたタイミングベルト５８を介して、
回転筒体６０が第１外側筒体１１８および第１内側筒体
１３６と一体的に回転する。この回転筒体６０には巻線
ノズル１９が固定されており、前記巻線ノズル１９が前
記回転筒体６０と一体的に回転を開始し、サイドガイド
１９２ａ、１９２ｂの案内作用下にステータコア１４の
４本のティース１２にわたってエナメル線Ｌが巻線さ
れ、第１の（最初の）巻線コイル２０ａが設けられる
（図５参照）。 【００３４】その際、巻線ノズル１９は、第１駆動機構
２８を構成する第１モータ４２の駆動作用下に、第１ボ
ールねじ４４に螺合するナット部５０を設けたスライド
ベース４８と一体的に矢印Ｂ方向に変位し、第１の巻線
コイル２０ａを形成する。 【００３５】第１の巻線コイル２０ａが４本のティース
１２に跨って設けられた後、左側ガイド位置調整手段１
０４および右側ガイド位置調整手段１０６が、前記とは
逆方向に駆動される。このため、第１および第２押圧ロ
ーラ１２４、１４２が矢印Ｂ２方向に移動し、左側ガイ
ド９２および右側ガイド９４は、それぞれスプリング９
６、１００の弾発力を介して矢印Ｃ２方向および矢印Ｄ
２方向に移動し、ティース１２の回動軌跡上から退避す
る。 【００３６】また、ティース位置決め機構１８を構成す
るシリンダ３６が駆動され、位置決めロッド３８が後退
して先端テーパ面３８ａがティース１２間から離間す
る。一方、フッキング筒体１４４は、シリンダ１４６の
作用下に矢印Ｂ２方向に移動する。従って、支持筒体８
６が矢印Ｂ２方向に変位し、ティース位置決め部材４０
がティース１２から離間する。 【００３７】この状態で、載置機構１６を介してステー
タコア１４が所定の角度だけ矢印Ａ方向に回転する。具
体的には、隣り合うティース１２同士の角度分だけ回動
する。そして、ティース位置決め機構１８を介してステ
ータコア１４が位置決め保持された後、巻線コイル押込
機構２４が駆動される。 【００３８】すなわち、図３に示すように、先ず、左側
押圧手段１６２および右側押圧手段１６４を構成する第
１および第２揺動シリンダ１７２、１８０が駆動され、
第１および第２押圧シリンダ１６８、１７６が退避位置
である実線の位置から二点鎖線の位置に揺動する。次い
で、第１および第２押圧シリンダ１６８、１７６が駆動
され、第１および第２押圧部材１７０、１７８が前進し
てそれぞれ左側押込部材１５０および右側押込部材１５
２を矢印Ｅ１方向および矢印Ｆ１方向に押圧する。 【００３９】このため、左側押込部材１５０および右側
押込部材１５２は、スプリング１５４、１５６の弾発力
に抗して矢印Ｅ１方向および矢印Ｆ１方向に移動し、第
１の巻線コイル２０ａをステータコア１４の中心方向に
押圧して成形処理を施す（図６参照）。 【００４０】第１の巻線コイル２０ａの押圧成形直後
に、左側ガイド位置調整手段１０４および右側ガイド位
置調整手段１０６が再度駆動され、ウイングフォーマ２
２を構成する左側ガイド９２および右側ガイド９４がテ
ィース１２側に進入する。さらに、第２駆動機構３０が
駆動されて巻線ノズル１９が回転するとともに、第１駆
動機構２８を介してこの巻線ノズル１９が矢印Ｂ方向に
揺動する。 【００４１】これにより、ステータコア１４には、第１
の巻線コイル２０ａから周方向（矢印Ｇ方向）に１つの
ティース１２分だけずれた位置に第２の（次の）巻線コ
イル２０ｂが設けられる（図７参照）。第２の巻線コイ
ル２０ｂは、少なくとも一部がステータコア１４の径方
向（矢印Ｈ方向）に第１の巻線コイル２０ａと重なり合
っており、前記第２の巻線コイル２０ｂは、前記第１の
巻線コイル２０ａと同様に、４本のティース１２に跨が
って設けられている。 【００４２】そこで、載置機構１６を介してステータコ
ア１４が隣り合うティース１２同士の角度分だけ矢印Ａ
方向に回転した後、巻線コイル押込機構２４が駆動され
る。従って、第２の巻線コイル２０ｂは、第１の巻線コ
イル２０ａと同様に、ステータコア１４の中心方向に押
圧されて成形処理が施され、その直後に少なくとも一部
がステータコア１４の径方向に第２の巻線コイル２０ｂ
と重なり合う第３の巻線コイル２０ｃが設けられる。 【００４３】同様に、最後の巻線コイル２０ｎが設けら
れるまで、各巻線コイル２０は、次なる巻線コイル２０
が設けられる直前に、ステータコア１４の中心方向に押
圧されて成形処理が施される。これにより、所望のステ
ータＳＴが製造されることになる（図８参照）。 【００４４】この場合、本実施形態では、第１の巻線コ
イル２０ａから最後の巻線コイル２０ｎまでが設けられ
る際、各巻線コイル２０には、次なる巻線コイル２０が
設けられる直前に、巻線コイル押込機構２４の作用下に
ステータコア１４の中心方向に押圧されて成形処理が施
されている。このように、各巻線コイル２０は、ステー
タコア１４の中心方向に押圧成形されるため、密度の高
い重ね巻線を施すことができ、この重ね巻線の占積率を
有効に向上させることが可能になる。 【００４５】しかも、各巻線コイル２０は、次の巻線コ
イル２０が設けられる直前にステータコア１４の中心方
向に押圧されるため、前の巻線コイル２０にスプリング
バックが発生することを阻止することができる。これに
より、重ね巻線の占積率の向上が一層確実に遂行可能に
なるという効果が得られる。 【００４６】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る重ね巻線用
ステータの製造方法では、ステータコアの所定数の巻線
用ティースに跨って巻線コイルが順次設けられるととも
に、各巻線コイルは、次なる巻線コイルが設けられる直
前に、ステータコアの中心方向に押圧されて成形処理が
施される。このため、密度の高い重ね巻線を施すことが
でき、この重ね巻線の占積率を有効に向上させることが
可能になるとともに、次の巻線コイルが設けられる直前
の巻線コイルにスプリングバックが発生することを確実
に阻止することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態に係る重ね巻線用ステータの
製造方法を実施するための巻線装置の概略斜視説明図で
ある。 【図２】前記巻線装置の概略側面説明図である。 【図３】前記巻線装置の断面平面説明図である。 【図４】前記巻線装置の要部拡大平面説明図である。 【図５】ステータコアに第１の巻線コイルを施す際の説
明図である。 【図６】前記第１の巻線コイルを前記ステータコアの中
心方向に押圧成形する際の説明図である。 【図７】前記ステータコアに第２の巻線コイルを施す際
の説明図である。 【図８】最後の巻線コイルが施された際の説明図であ
る。 【図９】一般的なステータの巻線状態の説明図である。 【符号の説明】 １０…巻線装置 １２…巻線用ティ
ース １４…ステータコア １６…載置機構 １８…ティース位置決め機構 １９…巻線ノズル ２０、２０ａ〜２０ｎ…巻線コイル ２２…ウイングフ
ォーマ ２４…巻線コイル押込機構 ２６…基板 ２８、３０…駆動機構 ４０…ティース位
置決め部材 ４８…スライドベース ６０…回転筒体 ９２…左側ガイド ９４…右側ガイド １０４…左側ガイド位置調整手段 １０６…右側ガイ
ド位置調整手段 １５０…左側押込部材 １５２…右側押込
部材 １６２…左側押圧手段 １６４…右側押圧
手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−322491（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−351198（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−214511（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−33613（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 15/085

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】外周側に向かって開口を有するステータコ
   アに、複数の巻線コイルにより重ね巻線を施してステー
   タを製造する方法であって、 巻線ノズルから供給される線材で、ウイングフォーマを
   介して前記ステータコアの所定数の巻線用ティースに跨
   って最初の巻線コイルを設ける第１工程と、前記ウイングフォーマを前記ティースの回転軌跡上から
   退避させ、 前記ステータコアを前記ウイングフォーマに
   対して前記巻線コイルから周方向に１つのティース分だ
   けずれた位置に相対的に移動させる第２工程と、 前記移動後に、プッシャを介して前記巻線コイルを前記
   ステータコアの中心方向に押圧する第３工程と、 前記押圧直後に、前記ウイングフォーマを前記ティース
   側に進入させ、前記ウイングフォーマを介して前記ステ
   ータコアの所定数の前記ティースに跨って次の巻線コイ
   ルを設ける第４工程と、 前記第２工程以降を繰り返し行うことにより、前記ステ
   ータコアに所定数の前記巻線コイルを、順次、押圧成形
   して重ね巻線を施すことを特徴とする重ね巻線用ステー
   タの製造方法。