JP3815407B2 - 電動機の製造方法および波型形状コイル巻線装置 - Google Patents
電動機の製造方法および波型形状コイル巻線装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波型形状のコイルを有する固定子を具備した電動機の製造方法および波型形状コイル巻線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波型形状のコイルは発電機用の固定子に多く採用されており、その製造方法の概要は以下の通りである。
【０００３】
すなわち、あらかじめ巻装された環状コイルを、その外形に一定間隔で凸部が形成されるように整形、または当初より前記成形後の形状に巻装した後、固定子鉄心の巻装されるスロットのスロットオープンよりコイルを挿入している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、所定形状とした環状コイルを固定子鉄心の巻装されるスロットのスロットオープンより治具を介して挿入しなければならず、コイル挿入の作業性と品質を確保するため、環状コイルの外形に形成した凸部長さを固定子鉄心の積厚と絶縁空間を確保した必要長さ以上に長くしなければならないので、電動機完成品の状態で、コイルエンド部の高さが高くなり、結果として電動機の全高が大きなものとなってしまう。
【０００５】
したがって、当該電動機を搭載する機器についてもその小型化が困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、コイルエンド部の高さを抑制することが可能となる直接波型形状のコイルを巻装する電動機の製造方法および波型形状コイル巻線装置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】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされるものであり、所定の一定間隔で内径ガイドが形成された上下二個のフォーマから構成され、一のフォーマの内径ガイド間に他のフォーマの内径ガイドが位置するように配置されたフォーマユニットの少なくとも上下いずれかのフォーマを固定子鉄心軸方向に移動させることで上下フォーマを固定子鉄心に組み合わせ波型空間を形成し、コイル供給ノズルを前記フォーマユニットにより形成された波型空間に沿い、かつ固定子鉄心内径部ではフォーマユニットより内径側で固定子鉄心端面部では内径ガイド上を移動させて、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装するようにするものであり、これによりコイルエンド部の高さを低くすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願請求項１に記載の発明は、波型形状のコイルを有する固定子を具備した電動機の製造方法において、固定子鉄心のティースに対向する空間に少なくとも二個のフォーマからなるフォーマユニットにより波型空間を形成し、前記波型空間を介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する電動機の製造方法であり、直に巻装されるため無駄なコイル長さを必要とせず、コイルエンド部の高さを最小限に抑制した波型形状コイルを巻装することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、所定の一定間隔で内径ガイドが形成された上下二個のフォーマから構成され、一のフォーマの内径ガイド間に他のフォーマの内径ガイドが位置するように配置されたフォーマユニットの、少なくとも上下いずれかのフォーマを固定子鉄心軸方向に移動させることで上下フォーマを固定子鉄心に組み合わせ波型空間を形成し、前記フォーマユニットにより形成された波型空間を介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する請求項１に記載の電動機の製造方法であり、波巻特有のコイルの巻装されない上下領域を使うことで、上下からフォーマを確実に保持してスロットオープン部のコイルガイド、コイルエンド部の内径ガイドなどで波型の巻線空間を形成でき、コイルをコアなどから保護しつつコイルを誘導して波型形状のコイルを巻装できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、フォーマユニットにより形成された波型空間に沿ってコイル供給ノズルを移動させることで、前記フォーマを介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する請求項２に記載の電動機の製造方法であり、前記フォーマにより形成された波型の巻線空間にコイル供給ノズル移動させることで、前記フォーマを介してコイルを供給し波型形状のコイルを巻装できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、コイル供給ノズルがフォーマユニットにより形成された波型空間に沿い、かつ固定子鉄心内径部ではフォーマユニットより内径側で固定子鉄心端面部では内径ガイド上を移動することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の電動機の製造方法であり、通常のノズル巻線と違い、スロットオープン部に前記コイル供給ノズルを通さずに巻線できることで、前記コイル供給ノズル径がスロットオープン寸法により限定されず、それに通るコイルの線径選択が大幅に広がり、かつノズルによるコイルダメージが軽減できる巻線が可能となる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、一の波型形状のコイルが巻装されるスロットを除くスロットに、ブレードを挿入した後、一の波型形状のコイルが巻装されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動機の製造方法であり、次に巻装されるスロットを前記ブレードの挿入により前記一の波型形状のコイルの巻装から保護することで、高占積率のコイルの巻装が可能となる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、波型形状のコイルを巻装するのと同期して、順次巻装されたスロット内の前記コイルを整形することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動機の製造方法であり、波巻ゆえに一巻ごと他スロットへ順次渡っていく前記コイル供給ノズルに同期して、巻装されるスロットに一巻巻装されるたびにスロット内整形をすることで、高占積率のコイルの巻装が可能となる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、一の波型形状のコイルを巻装した後、巻装されたスロット内の前記コイルを整形し、その後他の波型形状のコイルを巻装することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電動機の製造方法であり、スロット全体に高占積率に巻線されたコイルを整形し、その後他の波型形状のコイルを巻装する間、既に巻装された前記コイルを保持することで、高占積率のコイル巻線およびウェッジ挿入などの後工程の作業が可能となる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、一の波型形状のコイルを巻装後、固定子鉄心とフォーマユニットの相対的位置関係を変更すべく、少なくとも固定子鉄心またはフォーマユニットの一方を所定の角度回転させ、所定数分の波型形状のコイルを巻装することを特徴とする電動機の製造方法であり、フォーマユニットを一連の連続動作の中で各相コイル形状に合わせていくことで、連続して所定数分の波型形状のコイル全てを巻装することが可能となる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、波型形状のコイルを巻装する巻線装置であって、固定子鉄心を受ける受台と、所定の一定間隔で内径ガイドが形成された上下二個のフォーマから構成され、一のフォーマの内径ガイド間に他のフォーマの内径ガイドが位置するように配置されフォーマユニットと、固定子鉄心のティースに対向する空間に少なくとも二個のフォーマからなるフォーマユニットにより形成される波型空間を移動するコイル供給ノズルと、前記コイル供給ノズルと同期してスロット内に整形ブレードを挿入するスロット整形ユニットから構成されることを特徴とする波型形状コイル巻線装置であり、前記フォーマユニットにより形成された波型空間を前記コイル供給ノズルが移動するとともに、それに同期して順次スロット内を整形ブレードにより整形するスロット整形ユニットにより、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを高占積率に巻装することができる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、ブレードを具備する内径ガイドであることを特徴とする請求項９に記載の波型形状コイル巻線装置であり、巻装されるコイルのコイルエンド形状を形成する内径ガイドに、スロットに挿入してコイルの巻装から保護する出し入れ自在な前記ブレードを具備することにより、それぞれのコイルエンドに応じたコイルエンドの巻枠を構成し、規定のコイルエンドを形成することができる。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、ブレードが大型と小型の二段で構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の波型形状コイル巻線装置であり、ブレードの厚い大型により後で巻装されるスロットをコイルの巻装から保護し、小型により巻装されたコイルのスロット内コイルを保持するとともに、大小ブレードの組み合わせによりそれぞれのコイルエンドに応じたコイルエンドの巻枠を構成することで、規定のコイルエンドを形成することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の具体例について、図面を用いて説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例を示す巻線装置の巻線部であり、４１は上側フォーマを、４２は下側フォーマを示す。また図２は前記巻線部のコア上面付近の断面を示す。前記上側フォーマ４１、下側フォーマ４２はコア内径空間１２に挿入されコア内径に沿って装着される。前記上側フォーマ４１、下側フォーマ４２の装着により、巻装されるスロットのスロットオープンのコイル挿入部８２およびフォーマ上部空間８１による波型空間が形成される。前記波型空間を介してコイル供給ノズル５１によりコイル２０が供給され、内径ガイド４３およびブレード大４４に沿って巻装される。
【００２１】
図３ａおよびｂにコイル供給ノズル５１の移動を示す。前記コイル供給ノズル５１は図３ｂに示されるように、スロットオープンのコイル挿入部８２移動のときはフォーマユニット４０内側の空間を、またフォーマ上部空間８１移動のときは前記コイル供給ノズル５１を半径方向外周側に移動しコイル２０をコイルエンドに供給する。通常のノズル巻線と違い、スロットオープンをノズルが通過しないためスロットオープンの寸法にとらわれずにノズルの大きさを設定でき、巻線可能な線径の範囲が広く設定できるとともに、ノズル巻線時にコイルに対して最大のダメージを与えるポイントとなるノズル先端の曲率を大きく設定できて、コイルダメージを軽減できる。
【００２２】
図４に、フォーマに内蔵されているブレードの構造を示す。フォーマに内蔵されたブレードにはブレード大４４とブレード小４５が併設されており、各コイルエンドの形態に応じて各ブレードを組合せ構成する。ブレード大４４はスロット１１に挿入されており、巻装されるコイルをガイドすることで後に巻装されるスロット１１を遮蔽されないよう保護するとともに、巻装されるコイルエンドのための巻枠を構成している。ブレード大４４はスロットに挿入された後はスロット内側壁をガイドにして摺動することで、コア積厚の大小に関わらずブレード大４４とブレード小４５の摺動機構を確保して２段併設構造を成り立たせている。
【００２３】
なおコア寸法の小さなものが対象の場合など前記２段構造ブレードが困難な場合は、２段併設にせず差し替え方式でブレードを切り替えることも可能である。
【００２４】
（実施例２）
図５ａ、ｂ、ｃに三相６極１８スロット固定子巻線におけるブレードの配置の事例を示す。
【００２５】
図５ａは第一のコイル２０１巻装におけるブレード配置を示していて、第一のコイルが巻装されるスロット以外のスロットには全てブレード大４４が挿入されて他のコイルが巻装されるスロットを保護するとともに、第一のコイルをガイドして規定のコイルエンドを形成する巻枠を構成している。
【００２６】
図５ｂは第二のコイル２０２巻装におけるブレード配置を示していて、第一のコイル２０１が巻装されたスロットについてはブレード小４５が挿入されて、上にコイルが巻装されることの影響を防止するため第一のコイル２０１をスロット内に保持するとともに、巻装される第二のコイルをガイドして規定のコイルエンドを形成する巻枠を構成している。また第三のコイルが巻装されるスロットについてはブレード大４４が挿入されてスロットを保護するとともに、第二のコイルをガイドして規定のコイルエンドを形成する巻枠を構成している。
【００２７】
図５ｃは第三のコイル２０３巻装におけるブレード配置を示していて、第一、第二のコイル２０１、２０２が巻装されたスロットについてはブレード小４５が挿入されて、上にコイルが巻装されることの影響を防止するため第一、第二のコイル２０１、２０２をスロット内に保持するとともに、巻装される第三のコイルをガイドして規定のコイルエンドを形成する巻枠を構成している。
【００２８】
前記図５ａ、ｂ、ｃの配置は、上側フォーマ４１、下側フォーマ４２それぞれに内蔵されたブレード大４４、ブレード小４５を適時出し入れすることにより組み合わされ形成される。ブレード大４４は前記のように後に巻装されるスロットを遮蔽されないように保護するため、後で巻装されるコイルはスロットを十分に活用できるため高占積率の巻線が可能となる。
【００２９】
（実施例３）
図６は、三相６極１８スロットの固定子巻線における第三のコイル２０３の巻線でのコイル供給ノズル５１とスロット整形ユニット６０の構成を示す。
【００３０】
コイル供給ノズル５１はコア１０の半径方向に摺動するとともに、コア軸方向に摺動する。またスロット整形ユニット６０にはスロット整形ブレード６１がコイル供給ノズル５１に対して６０度の角度で装備され半径方向に摺動する。
【００３１】
通常のフォーマを介しての巻線はスロット内でのコイル弛みやクセ等が起因しての巻太り現象が回避できず、自然の巻き上がりのままでは高占積率の巻線は困難である。また通常ノズルは巻装すべき２スロット間を閉鎖型の軌跡で移動してコイルの巻装を行う。
【００３２】
一方、波型巻線の場合は、同相のコイルを巻装するスロットを巻き渡って巻線するため、１ターン巻装されたスロットに再び１ターン巻装されるまでに順次移動型軌跡でコイルを巻装するという特徴を持つ。前記順次移動型の特徴を利用して、スロット整形ブレード６１を１ターン巻装されたスロットに挿入し、巻装されたコイルをノズルと同期させて順次スロット内へ押さえ込んでいくことで、スロット内のコイル弛みやクセ等を整形しつつ、次に巻装されるコイルの収納スペースを確保していき高占積率の巻線を可能にする。
【００３３】
コイルは、コイル供給ノズル５１により１ターンごとにスロット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを経てふたたび１１ａに巻装される。
スロット１１ａに１ターン巻装した後、コイル供給ノズル５１がスロット１１ｂに移動してコア１０軸方向に移動中に、コイル供給ノズル５１に対して６０度の角度で装備されたスロット整形ブレード６１がスロット１１ａのスロットオープンより挿入されて、巻装されたコイルを整形する。前記工程を順次繰り返しながら所定の巻数を巻装することで、１相分の高占積率で波型形状のコイルが形成される。
【００３４】
（実施例４）
図７に本発明の巻線装置の概略図を示す。
【００３５】
巻線されるコア１０は絶縁物３０を帯しており、コア受け部４６に位置決め固定される。またコア受け部４６は回転駆動４６ａを持つ。
【００３６】
フォーマユニット４０は上側フォーマ４１と下側フォーマ４２により構成され、各フォーマ４１、４２はそれぞれブレード大４４、ブレード小４５を持ち、摺動装置４４ａ、４５ａによりそれぞれを出し入れする。また各フォーマ４１，４２はそれぞれを上下させる摺動装置４１ａ，４２ａを持ち、コアに対するフォーマの着脱を行う。また各フォーマ４１、４２はコアに組み込まれた後、コア受け部回転駆動４６ａに従動してコア軸を中心に回転する機能を持ち、回転位置決め４１ｂ、４２ｂにより回転方向の位置を保持することで、コア受け部４６から各フォーマ４１、４２が離脱後の回転方向の位置を保つ。
【００３７】
コイル供給ノズルユニット５０は、コイル供給ノズル５１と半径方向への摺動装置５０ａ、コア軸方向への摺動装置５０ｂにより構成されている。コイルはコイル供給ノズルユニット５０の下方より、ノズルシャフト５２の内部を通りコイル供給ノズル５１に供給される。
【００３８】
スロット整形ユニット６０は、スロット整形ブレード６１とブレード摺動装置６０ａにより構成される。
【００３９】
工程としては、絶縁物３０を帯したコア１０をコア受け部４６に位置決め固定した後、フォーマユニット４０が上下摺動装置４１ａ、４２ａによりコア１０に装着される。このとき各フォーマ内のブレード大４４、ブレード小４５の形態は前記図４ａで示した第一のコイルの状態に組み合わされる。上下フォーマ４１，４２の回転位置決め４１ｂ、４２ｂの解除によりフォーマユニット４０とコア受け部４６が一体化される。
【００４０】
フォーマユニットが装着され一体化したコア受け部４６は、コア受け部回転駆動４６ａによりコイル供給ノズルに対して規定の相対位置へ移動する。図示していない端末保持装置により端末を固定されたコイルを供給するため、コイル供給ノズル５１は、コア軸方向への摺動装置５０ｂによりフォーマユニット内側空間８３を通り、半径方向への摺動装置５０ａによりフォーマ上部外周側に移動することで巻装されるスロット内にコイルを誘導し、コア受け部回転駆動４６ａによりフォーマユニットが装着され一体化したコア受け部４６を次の巻装されるスロットまで移動することでフォーマを介してコイルエンド部に巻装される。
【００４１】
再び半径方向への摺動装置５０ａによりフォーマ上部内周側に移動しながらコア軸方向への摺動装置５０ｂによりフォーマユニット４０内側の空間を通り、再び半径方向への摺動装置５０ａによりフォーマ上部外周側に移動することで巻装されるスロット内にコイルを誘導する。
【００４２】
前記コア軸方向の移動の間に、スロット整形ユニット６０にコイル供給ノズル５１に対して６０度の角度で装備されたスロット整形ブレード６１が半径外周方向に摺動することで、巻装されたばかりのコイルをスロット内に整形する。
【００４３】
前記のコイル供給ノズル４１とスロット整形ブレード６１の同期工程を繰り返して、１相分の所定のコイルを巻装した後、図示されていない端末コイル保持装置で端末線の切断、保持を行い、上下フォーマ４１，４２の回転位置決め４１ｂ、４２ｂにより位置を保持させながらコアスロット内に挿入されている全てのブレードを抜き、次の巻装されるスロットへとコア受け部４６を回転させて、フォーマユニットとコアの相対位置を移動させる。この後各フォーマ内のブレード大４４、ブレード小４５の形態は前記図４ｂで示した第二のコイルの状態へと組替えられ、上下フォーマ４１，４２の回転位置決め４１ｂ、４２ｂ解除により、ふたたびフォーマユニット４０とコア受け部４６が一体化される。再度コイル供給ノズル５１が移動し前記の工程を繰り返すことで、次の相のコイル巻装を連続して行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上、本発明の製造方法により、直に巻装されるため無駄なコイル長さを必要とせず、コイルエンド部の高さを最小限に抑制した波型形状コイルを巻装することができる。
【００４５】
そして、スロットオープン部にコイル供給ノズルを通さずに巻線できることで、それに通るコイルの線径選択が大幅に広がり、かつノズルによるコイルダメージが軽減できる巻線が可能となる。
【００４６】
また、次に巻装されるスロットをブレードの挿入により一の波型形状のコイル巻装から保護することで、高占積率のコイルの巻装が可能となる。
【００４７】
また、波型形状のコイルを巻装するのと同期して、一巻ごと他スロットへ順次渡っていくコイル供給ノズルに同期して、巻装されるスロットに一巻巻装されるたびにスロット内整形をすることで、高占積率のコイルの巻装が可能となる。
【００４８】
また、スロット全体に高占積率に巻線されたコイルを整形し、その後他の波型形状のコイルを巻装する間、既に巻装された前記コイルを保持することで、高占積率のコイル巻線およびウェッジ挿入などの後工程の作業が可能となる。
【００４９】
また、フォーマユニットを一連の連続動作の中で各相コイル形状に合わせていくことで、連続して所定数分の波型形状のコイル全てを巻装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す巻線装置の巻線部外観図
【図２】巻線部を示す部分平面図
【図３】（ａ）コイル供給ノズルの移動軌跡を示す正面図
（ｂ）コイル供給ノズルの移動軌跡を示す平面図
【図４】ブレード構造を示す図
【図５】（ａ）第一のコイル巻線時のブレード構成を示す図
（ｂ）第二のコイル巻線時のブレード構成を示す図
（ｃ）第三のコイル巻線時のブレード構成を示す図
【図６】コイル供給ノズルとスロット整形ブレードの構成を示す図
【図７】本発明の実施例を示す巻線装置の概略図
【符号の説明】
１０ コア
１１ スロット
１１ａ 巻装されるスロットａ
１１ｂ 巻装されるスロットｂ
１１ｃ 巻装されるスロットｃ
１１ｄ 巻装されるスロットｄ
１１ｅ 巻装されるスロットｅ
１１ｆ 巻装されるスロットｆ
１２ コア内径空間
２０ コイル
２０１ 第一のコイル
２０２ 第二のコイル
２０３ 第三のコイル
３０ 絶縁物
４０ フォーマユニット
４１ 上側フォーマ
４１ａ 上側フォーマ摺動装置
４１ｂ、４２ｂ 回転位置決め
４２ 下側フォーマ
４２ａ 下側フォーマ摺動装置
４３ 内径ガイド
４４ ブレード大
４４ａ ブレード大摺動装置
４５ ブレード小
４５ａ ブレード小摺動装置
４６ コア受け部
４６ａ コア受け部回転駆動
５０ コイル供給ノズルユニット
５０ａ 半径方向への摺動装置
５０ｂ コア軸方向への摺動装置
５１ コイル供給ノズル
５２ ノズルシャフト
６０ スロット整形ユニット
６１ スロット整形ブレード
６１ａ ブレード摺動装置
８０ 波型空間
８１ フォーマ上部空間
８２ コイル挿入部
８３ フォーマユニット内側空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、波型形状のコイルを有する固定子を具備した電動機の製造方法および波型形状コイル巻線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波型形状のコイルは発電機用の固定子に多く採用されており、その製造方法の概要は以下の通りである。
【０００３】
すなわち、あらかじめ巻装された環状コイルを、その外形に一定間隔で凸部が形成されるように整形、または当初より前記成形後の形状に巻装した後、固定子鉄心の巻装されるスロットのスロットオープンよりコイルを挿入している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、所定形状とした環状コイルを固定子鉄心の巻装されるスロットのスロットオープンより治具を介して挿入しなければならず、コイル挿入の作業性と品質を確保するため、環状コイルの外形に形成した凸部長さを固定子鉄心の積厚と絶縁空間を確保した必要長さ以上に長くしなければならないので、電動機完成品の状態で、コイルエンド部の高さが高くなり、結果として電動機の全高が大きなものとなってしまう。
【０００５】
したがって、当該電動機を搭載する機器についてもその小型化が困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、コイルエンド部の高さを抑制することが可能となる直接波型形状のコイルを巻装する電動機の製造方法および波型形状コイル巻線装置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】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされるものであり、所定の一定間隔で内径ガイドが形成された上下二個のフォーマから構成され、一のフォーマの内径ガイド間に他のフォーマの内径ガイドが位置するように配置されたフォーマユニットの少なくとも上下いずれかのフォーマを固定子鉄心軸方向に移動させることで上下フォーマを固定子鉄心に組み合わせ波型空間を形成し、コイル供給ノズルを前記フォーマユニットにより形成された波型空間に沿い、かつ固定子鉄心内径部ではフォーマユニットより内径側で固定子鉄心端面部では内径ガイド上を移動させて、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装するようにするものであり、これによりコイルエンド部の高さを低くすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願請求項１に記載の発明は、波型形状のコイルを有する固定子を具備した電動機の製造方法において、固定子鉄心のティースに対向する空間に少なくとも二個のフォーマからなるフォーマユニットにより波型空間を形成し、前記波型空間を介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する電動機の製造方法であり、直に巻装されるため無駄なコイル長さを必要とせず、コイルエンド部の高さを最小限に抑制した波型形状コイルを巻装することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、所定の一定間隔で内径ガイドが形成された上下二個のフォーマから構成され、一のフォーマの内径ガイド間に他のフォーマの内径ガイドが位置するように配置されたフォーマユニットの、少なくとも上下いずれかのフォーマを固定子鉄心軸方向に移動させることで上下フォーマを固定子鉄心に組み合わせ波型空間を形成し、前記フォーマユニットにより形成された波型空間を介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する請求項１に記載の電動機の製造方法であり、波巻特有のコイルの巻装されない上下領域を使うことで、上下からフォーマを確実に保持してスロットオープン部のコイルガイド、コイルエンド部の内径ガイドなどで波型の巻線空間を形成でき、コイルをコアなどから保護しつつコイルを誘導して波型形状のコイルを巻装できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、フォーマユニットにより形成された波型空間に沿ってコイル供給ノズルを移動させることで、前記フォーマを介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する請求項２に記載の電動機の製造方法であり、前記フォーマにより形成された波型の巻線空間にコイル供給ノズル移動させることで、前記フォーマを介してコイルを供給し波型形状のコイルを巻装できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、コイル供給ノズルがフォーマユニットにより形成された波型空間に沿い、かつ固定子鉄心内径部ではフォーマユニットより内径側で固定子鉄心端面部では内径ガイド上を移動することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の電動機の製造方法であり、通常のノズル巻線と違い、スロットオープン部に前記コイル供給ノズルを通さずに巻線できることで、前記コイル供給ノズル径がスロットオープン寸法により限定されず、それに通るコイルの線径選択が大幅に広がり、かつノズルによるコイルダメージが軽減できる巻線が可能となる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、一の波型形状のコイルが巻装されるスロットを除くスロットに、ブレードを挿入した後、一の波型形状のコイルが巻装されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動機の製造方法であり、次に巻装されるスロットを前記ブレードの挿入により前記一の波型形状のコイルの巻装から保護することで、高占積率のコイルの巻装が可能となる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、波型形状のコイルを巻装するのと同期して、順次巻装されたスロット内の前記コイルを整形することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動機の製造方法であり、波巻ゆえに一巻ごと他スロットへ順次渡っていく前記コイル供給ノズルに同期して、巻装されるスロットに一巻巻装されるたびにスロット内整形をすることで、高占積率のコイルの巻装が可能となる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、一の波型形状のコイルを巻装した後、巻装されたスロット内の前記コイルを整形し、その後他の波型形状のコイルを巻装することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電動機の製造方法であり、スロット全体に高占積率に巻線されたコイルを整形し、その後他の波型形状のコイルを巻装する間、既に巻装された前記コイルを保持することで、高占積率のコイル巻線およびウェッジ挿入などの後工程の作業が可能となる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、一の波型形状のコイルを巻装後、固定子鉄心とフォーマユニットの相対的位置関係を変更すべく、少なくとも固定子鉄心またはフォーマユニットの一方を所定の角度回転させ、所定数分の波型形状のコイルを巻装することを特徴とする電動機の製造方法であり、フォーマユニットを一連の連続動作の中で各相コイル形状に合わせていくことで、連続して所定数分の波型形状のコイル全てを巻装することが可能となる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、波型形状のコイルを巻装する巻線装置であって、固定子鉄心を受ける受台と、所定の一定間隔で内径ガイドが形成された上下二個のフォーマから構成され、一のフォーマの内径ガイド間に他のフォーマの内径ガイドが位置するように配置されフォーマユニットと、固定子鉄心のティースに対向する空間に少なくとも二個のフォーマからなるフォーマユニットにより形成される波型空間を移動するコイル供給ノズルと、前記コイル供給ノズルと同期してスロット内に整形ブレードを挿入するスロット整形ユニットから構成されることを特徴とする波型形状コイル巻線装置であり、前記フォーマユニットにより形成された波型空間を前記コイル供給ノズルが移動するとともに、それに同期して順次スロット内を整形ブレードにより整形するスロット整形ユニットにより、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを高占積率に巻装することができる。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、ブレードを具備する内径ガイドであることを特徴とする請求項９に記載の波型形状コイル巻線装置であり、巻装されるコイルのコイルエンド形状を形成する内径ガイドに、スロットに挿入してコイルの巻装から保護する出し入れ自在な前記ブレードを具備することにより、それぞれのコイルエンドに応じたコイルエンドの巻枠を構成し、規定のコイルエンドを形成することができる。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、ブレードが大型と小型の二段で構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の波型形状コイル巻線装置であり、ブレードの厚い大型により後で巻装されるスロットをコイルの巻装から保護し、小型により巻装されたコイルのスロット内コイルを保持するとともに、大小ブレードの組み合わせによりそれぞれのコイルエンドに応じたコイルエンドの巻枠を構成することで、規定のコイルエンドを形成することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の具体例について、図面を用いて説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例を示す巻線装置の巻線部であり、４１は上側フォーマを、４２は下側フォーマを示す。また図２は前記巻線部のコア上面付近の断面を示す。前記上側フォーマ４１、下側フォーマ４２はコア内径空間１２に挿入されコア内径に沿って装着される。前記上側フォーマ４１、下側フォーマ４２の装着により、巻装されるスロットのスロットオープンのコイル挿入部８２およびフォーマ上部空間８１による波型空間が形成される。前記波型空間を介してコイル供給ノズル５１によりコイル２０が供給され、内径ガイド４３およびブレード大４４に沿って巻装される。
【００２１】
図３ａおよびｂにコイル供給ノズル５１の移動を示す。前記コイル供給ノズル５１は図３ｂに示されるように、スロットオープンのコイル挿入部８２移動のときはフォーマユニット４０内側の空間を、またフォーマ上部空間８１移動のときは前記コイル供給ノズル５１を半径方向外周側に移動しコイル２０をコイルエンドに供給する。通常のノズル巻線と違い、スロットオープンをノズルが通過しないためスロットオープンの寸法にとらわれずにノズルの大きさを設定でき、巻線可能な線径の範囲が広く設定できるとともに、ノズル巻線時にコイルに対して最大のダメージを与えるポイントとなるノズル先端の曲率を大きく設定できて、コイルダメージを軽減できる。
【００２２】
図４に、フォーマに内蔵されているブレードの構造を示す。フォーマに内蔵されたブレードにはブレード大４４とブレード小４５が併設されており、各コイルエンドの形態に応じて各ブレードを組合せ構成する。ブレード大４４はスロット１１に挿入されており、巻装されるコイルをガイドすることで後に巻装されるスロット１１を遮蔽されないよう保護するとともに、巻装されるコイルエンドのための巻枠を構成している。ブレード大４４はスロットに挿入された後はスロット内側壁をガイドにして摺動することで、コア積厚の大小に関わらずブレード大４４とブレード小４５の摺動機構を確保して２段併設構造を成り立たせている。
【００２３】
なおコア寸法の小さなものが対象の場合など前記２段構造ブレードが困難な場合は、２段併設にせず差し替え方式でブレードを切り替えることも可能である。
【００２４】
（実施例２）
図５ａ、ｂ、ｃに三相６極１８スロット固定子巻線におけるブレードの配置の事例を示す。
【００２５】
図５ａは第一のコイル２０１巻装におけるブレード配置を示していて、第一のコイルが巻装されるスロット以外のスロットには全てブレード大４４が挿入されて他のコイルが巻装されるスロットを保護するとともに、第一のコイルをガイドして規定のコイルエンドを形成する巻枠を構成している。
【００２６】
図５ｂは第二のコイル２０２巻装におけるブレード配置を示していて、第一のコイル２０１が巻装されたスロットについてはブレード小４５が挿入されて、上にコイルが巻装されることの影響を防止するため第一のコイル２０１をスロット内に保持するとともに、巻装される第二のコイルをガイドして規定のコイルエンドを形成する巻枠を構成している。また第三のコイルが巻装されるスロットについてはブレード大４４が挿入されてスロットを保護するとともに、第二のコイルをガイドして規定のコイルエンドを形成する巻枠を構成している。
【００２７】
図５ｃは第三のコイル２０３巻装におけるブレード配置を示していて、第一、第二のコイル２０１、２０２が巻装されたスロットについてはブレード小４５が挿入されて、上にコイルが巻装されることの影響を防止するため第一、第二のコイル２０１、２０２をスロット内に保持するとともに、巻装される第三のコイルをガイドして規定のコイルエンドを形成する巻枠を構成している。
【００２８】
前記図５ａ、ｂ、ｃの配置は、上側フォーマ４１、下側フォーマ４２それぞれに内蔵されたブレード大４４、ブレード小４５を適時出し入れすることにより組み合わされ形成される。ブレード大４４は前記のように後に巻装されるスロットを遮蔽されないように保護するため、後で巻装されるコイルはスロットを十分に活用できるため高占積率の巻線が可能となる。
【００２９】
（実施例３）
図６は、三相６極１８スロットの固定子巻線における第三のコイル２０３の巻線でのコイル供給ノズル５１とスロット整形ユニット６０の構成を示す。
【００３０】
コイル供給ノズル５１はコア１０の半径方向に摺動するとともに、コア軸方向に摺動する。またスロット整形ユニット６０にはスロット整形ブレード６１がコイル供給ノズル５１に対して６０度の角度で装備され半径方向に摺動する。
【００３１】
通常のフォーマを介しての巻線はスロット内でのコイル弛みやクセ等が起因しての巻太り現象が回避できず、自然の巻き上がりのままでは高占積率の巻線は困難である。また通常ノズルは巻装すべき２スロット間を閉鎖型の軌跡で移動してコイルの巻装を行う。
【００３２】
一方、波型巻線の場合は、同相のコイルを巻装するスロットを巻き渡って巻線するため、１ターン巻装されたスロットに再び１ターン巻装されるまでに順次移動型軌跡でコイルを巻装するという特徴を持つ。前記順次移動型の特徴を利用して、スロット整形ブレード６１を１ターン巻装されたスロットに挿入し、巻装されたコイルをノズルと同期させて順次スロット内へ押さえ込んでいくことで、スロット内のコイル弛みやクセ等を整形しつつ、次に巻装されるコイルの収納スペースを確保していき高占積率の巻線を可能にする。
【００３３】
コイルは、コイル供給ノズル５１により１ターンごとにスロット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを経てふたたび１１ａに巻装される。
スロット１１ａに１ターン巻装した後、コイル供給ノズル５１がスロット１１ｂに移動してコア１０軸方向に移動中に、コイル供給ノズル５１に対して６０度の角度で装備されたスロット整形ブレード６１がスロット１１ａのスロットオープンより挿入されて、巻装されたコイルを整形する。前記工程を順次繰り返しながら所定の巻数を巻装することで、１相分の高占積率で波型形状のコイルが形成される。
【００３４】
（実施例４）
図７に本発明の巻線装置の概略図を示す。
【００３５】
巻線されるコア１０は絶縁物３０を帯しており、コア受け部４６に位置決め固定される。またコア受け部４６は回転駆動４６ａを持つ。
【００３６】
フォーマユニット４０は上側フォーマ４１と下側フォーマ４２により構成され、各フォーマ４１、４２はそれぞれブレード大４４、ブレード小４５を持ち、摺動装置４４ａ、４５ａによりそれぞれを出し入れする。また各フォーマ４１，４２はそれぞれを上下させる摺動装置４１ａ，４２ａを持ち、コアに対するフォーマの着脱を行う。また各フォーマ４１、４２はコアに組み込まれた後、コア受け部回転駆動４６ａに従動してコア軸を中心に回転する機能を持ち、回転位置決め４１ｂ、４２ｂにより回転方向の位置を保持することで、コア受け部４６から各フォーマ４１、４２が離脱後の回転方向の位置を保つ。
【００３７】
コイル供給ノズルユニット５０は、コイル供給ノズル５１と半径方向への摺動装置５０ａ、コア軸方向への摺動装置５０ｂにより構成されている。コイルはコイル供給ノズルユニット５０の下方より、ノズルシャフト５２の内部を通りコイル供給ノズル５１に供給される。
【００３８】
スロット整形ユニット６０は、スロット整形ブレード６１とブレード摺動装置６０ａにより構成される。
【００３９】
工程としては、絶縁物３０を帯したコア１０をコア受け部４６に位置決め固定した後、フォーマユニット４０が上下摺動装置４１ａ、４２ａによりコア１０に装着される。このとき各フォーマ内のブレード大４４、ブレード小４５の形態は前記図４ａで示した第一のコイルの状態に組み合わされる。上下フォーマ４１，４２の回転位置決め４１ｂ、４２ｂの解除によりフォーマユニット４０とコア受け部４６が一体化される。
【００４０】
フォーマユニットが装着され一体化したコア受け部４６は、コア受け部回転駆動４６ａによりコイル供給ノズルに対して規定の相対位置へ移動する。図示していない端末保持装置により端末を固定されたコイルを供給するため、コイル供給ノズル５１は、コア軸方向への摺動装置５０ｂによりフォーマユニット内側空間８３を通り、半径方向への摺動装置５０ａによりフォーマ上部外周側に移動することで巻装されるスロット内にコイルを誘導し、コア受け部回転駆動４６ａによりフォーマユニットが装着され一体化したコア受け部４６を次の巻装されるスロットまで移動することでフォーマを介してコイルエンド部に巻装される。
【００４１】
再び半径方向への摺動装置５０ａによりフォーマ上部内周側に移動しながらコア軸方向への摺動装置５０ｂによりフォーマユニット４０内側の空間を通り、再び半径方向への摺動装置５０ａによりフォーマ上部外周側に移動することで巻装されるスロット内にコイルを誘導する。
【００４２】
前記コア軸方向の移動の間に、スロット整形ユニット６０にコイル供給ノズル５１に対して６０度の角度で装備されたスロット整形ブレード６１が半径外周方向に摺動することで、巻装されたばかりのコイルをスロット内に整形する。
【００４３】
前記のコイル供給ノズル４１とスロット整形ブレード６１の同期工程を繰り返して、１相分の所定のコイルを巻装した後、図示されていない端末コイル保持装置で端末線の切断、保持を行い、上下フォーマ４１，４２の回転位置決め４１ｂ、４２ｂにより位置を保持させながらコアスロット内に挿入されている全てのブレードを抜き、次の巻装されるスロットへとコア受け部４６を回転させて、フォーマユニットとコアの相対位置を移動させる。この後各フォーマ内のブレード大４４、ブレード小４５の形態は前記図４ｂで示した第二のコイルの状態へと組替えられ、上下フォーマ４１，４２の回転位置決め４１ｂ、４２ｂ解除により、ふたたびフォーマユニット４０とコア受け部４６が一体化される。再度コイル供給ノズル５１が移動し前記の工程を繰り返すことで、次の相のコイル巻装を連続して行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上、本発明の製造方法により、直に巻装されるため無駄なコイル長さを必要とせず、コイルエンド部の高さを最小限に抑制した波型形状コイルを巻装することができる。
【００４５】
そして、スロットオープン部にコイル供給ノズルを通さずに巻線できることで、それに通るコイルの線径選択が大幅に広がり、かつノズルによるコイルダメージが軽減できる巻線が可能となる。
【００４６】
また、次に巻装されるスロットをブレードの挿入により一の波型形状のコイル巻装から保護することで、高占積率のコイルの巻装が可能となる。
【００４７】
また、波型形状のコイルを巻装するのと同期して、一巻ごと他スロットへ順次渡っていくコイル供給ノズルに同期して、巻装されるスロットに一巻巻装されるたびにスロット内整形をすることで、高占積率のコイルの巻装が可能となる。
【００４８】
また、スロット全体に高占積率に巻線されたコイルを整形し、その後他の波型形状のコイルを巻装する間、既に巻装された前記コイルを保持することで、高占積率のコイル巻線およびウェッジ挿入などの後工程の作業が可能となる。
【００４９】
また、フォーマユニットを一連の連続動作の中で各相コイル形状に合わせていくことで、連続して所定数分の波型形状のコイル全てを巻装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す巻線装置の巻線部外観図
【図２】巻線部を示す部分平面図
【図３】（ａ）コイル供給ノズルの移動軌跡を示す正面図
（ｂ）コイル供給ノズルの移動軌跡を示す平面図
【図４】ブレード構造を示す図
【図５】（ａ）第一のコイル巻線時のブレード構成を示す図
（ｂ）第二のコイル巻線時のブレード構成を示す図
（ｃ）第三のコイル巻線時のブレード構成を示す図
【図６】コイル供給ノズルとスロット整形ブレードの構成を示す図
【図７】本発明の実施例を示す巻線装置の概略図
【符号の説明】
１０ コア
１１ スロット
１１ａ 巻装されるスロットａ
１１ｂ 巻装されるスロットｂ
１１ｃ 巻装されるスロットｃ
１１ｄ 巻装されるスロットｄ
１１ｅ 巻装されるスロットｅ
１１ｆ 巻装されるスロットｆ
１２ コア内径空間
２０ コイル
２０１ 第一のコイル
２０２ 第二のコイル
２０３ 第三のコイル
３０ 絶縁物
４０ フォーマユニット
４１ 上側フォーマ
４１ａ 上側フォーマ摺動装置
４１ｂ、４２ｂ 回転位置決め
４２ 下側フォーマ
４２ａ 下側フォーマ摺動装置
４３ 内径ガイド
４４ ブレード大
４４ａ ブレード大摺動装置
４５ ブレード小
４５ａ ブレード小摺動装置
４６ コア受け部
４６ａ コア受け部回転駆動
５０ コイル供給ノズルユニット
５０ａ 半径方向への摺動装置
５０ｂ コア軸方向への摺動装置
５１ コイル供給ノズル
５２ ノズルシャフト
６０ スロット整形ユニット
６１ スロット整形ブレード
６１ａ ブレード摺動装置
８０ 波型空間
８１ フォーマ上部空間
８２ コイル挿入部
８３ フォーマユニット内側空間
Claims (11)
- 波型形状のコイルを有する固定子を具備した電動機の製造方法において、
固定子鉄心のティースに対向する空間に少なくとも二個のフォーマからなるフォーマユニットにより波型空間を形成し、前記波型空間を介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する電動機の製造方法。 - 所定の一定間隔で内径ガイドが形成された上下二個のフォーマから構成され、一のフォーマの内径ガイド間に他のフォーマの内径ガイドが位置するように配置されたフォーマユニットの、少なくとも上下いずれかのフォーマを固定子鉄心軸方向に移動させることで上下フォーマを固定子鉄心に組み合わせ波型空間を形成し、前記フォーマユニットにより形成された波型空間を介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する請求項１に記載の電動機の製造方法。
- フォーマユニットにより形成された波型空間に沿ってコイル供給ノズルを移動させることで、前記フォーマを介してコイルを供給し、固定子鉄心のティースに直接波型形状のコイルを巻装する請求項２に記載の電動機の製造方法。
- コイル供給ノズルがフォーマユニットにより形成された波型空間に沿い、かつ固定子鉄心内径部ではフォーマユニットより内径側で固定子鉄心端面部では内径ガイド上を移動することを特徴とする請求項１または請求項３に記載の電動機の製造方法。
- 一の波型形状のコイルが巻装されるスロットを除くスロットにブレードを挿入した後、一の波型形状のコイルが巻装されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電動機の製造方法。
- 波型形状のコイルを巻装するのと同期して、順次巻装されたスロット内の前記コイルを整形することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動機の製造方法。
- 波型形状のコイルを巻装した後、巻装されたスロット内の前記コイルを整形し、巻装されたコイルを保持した状態でその後他の波型形状のコイルを巻装することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電動機の製造方法。
- 一の波型形状のコイルを巻装後、固定子鉄心とフォーマユニットの相対的位置関係を変更すべく、少なくとも固定子鉄心またはフォーマユニットの一方を所定の角度回転させ、所定数分の波型形状のコイルを巻装することを特徴とする電動機の製造方法。
- 波型形状のコイルを巻装する巻線装置であって、固定子鉄心を受ける受台と、所定の一定間隔で内径ガイドが形成された上下二個のフォーマから構成され、一のフォーマの内径ガイド間に他のフォーマの内径ガイドが位置するように配置されたフォーマユニットと、固定子鉄心のティースに対向する空間に少なくとも二個のフォーマからなるフォーマユニットにより形成される波型空間をコア軸方向および半径方向に移動するコイル供給ノズルと、前記コイル供給ノズルと同期してスロット内に整形ブレードを挿入するスロット整形ユニットから構成されることを特徴とする波型形状コイル巻線装置。
- ブレードを具備する内径ガイドであることを特徴とする請求項９に記載の波型形状コイル巻線装置。
- ブレードが厚肉部と薄肉部の二段で形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の波型形状コイル巻線装置。
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