JP3923537B2 - 固定子ワイヤ形成ツール - Google Patents

Description

関連出願に対する相互参照
この出願は、１９６年１１月１５日付でなされた米国予備出願No. 60/030,978に基づく利益をクレームするものである。
本発明の技術背景
１．発明の技術分野
本発明は、概して固定子巻線に関するものであり、より詳しくは、固定子巻回時に使用して巻回工程の際に固定子の歯部にワイヤを押しつけることを容易にするためのツール及び方法に関するものである。
２．関連する従来技術
固定子用の界磁巻線コイルは、概して、コイルを前形成しかつこの前形成されたコイルを固定子歯部に押しつけることによって、あるいは、コイルを固定子歯部に直接巻き付けることによって、半径方向内側に延びている固定子歯部に配置されている。コイルが前形成されるこの工程において、各コイルが、（コイルを固定子歯部上に強制的に押しつける）コイルプッシャにより固定子上に押しつけられる。さらに、固定子上にコイルをコンパクトに位置づけるために、形成ツール（あるいは複数の形成ツール）が設けられて、ワイヤを固定子の各スロット内で、各歯部の端部周りに形成してもよい。このような構成においては、コイルが固定子歯部上及び固定子歯部周りに押しつけられる際に、コイルの必要な歪みに適応するために、余分なワイヤが前形成されるコイルに設けられねばならない。従って、このような構成は非効率なワイヤ量を提供することが判明しており、さらに、端部周りで延びている余剰コイルワイヤが固定子用歯部に面する結果となり、より大きな固定子サイズとなる。
界磁巻線を提供するための別の工程において、ワイヤは巻回スピンドルから固定子上に直接供給される。ここで、ワイヤは固定子歯部に連続的に巻き付けられ、巻回工程の効率は、ワイヤが巻回スピンドルから供給された際に、歯部上の望ましい位置にワイヤを方向付ける能力に実質的に依存している。例えば、巻回工程はしばしば様々な構造を組み込んでおり、巻回工程を通して、スロット内の所望位置にワイヤを案内する。しかしながら、ワイヤをスロット内の所望位置に案内するものであっても、各スロットに形成される隣接する歯部の周りに形成されたワイヤが、各歯部に配置される巻線数が各スロット内に効率的にワイヤを位置づけるために制限されているというように、必ずしも各歯部と密着して配置されないということが判明している。
発明の概要
本発明は、固定子巻回工程時に使用するためのツールを提供する。ここで、このツールは、巻回工程の所定の段階で、固定子の歯部に対してワイヤコイルを上方に押しつけるように構成されている。特に、本ツールは巻回工程時に使用されるように構成されている。ここで、個々のワイヤコイルは、個別の固定子歯部の周りに巻きつけられ、かつ巻回工程の際に、各歯部間にスロットを介して間隙を提供している。
本発明の一態様において、ツールは、基端部及び先端部を有する延長されたフィンガを有している。このフィンガは幅寸法とこの幅寸法に垂直な半径方向寸法を有する断面を形成している。複数の長手方向に延びている部分が、フィンガの長さに沿って形成されている。ここで、各部分は隣接する部分の幅寸法とは異なる幅寸法を有している。さらに、各部分の幅寸法あるいは断面積は、ツールの先端部から基端部の方向に向けて、隣接する部分よりも連続して大きくなっている。
よって、歯部の周りに位置づけられたワイヤを円周方向に押しつけて、スロットの領域が開けた状態とし、追加のワイヤをスロット内に通して歯部に巻き付けることができるようにするために、ツールの延長されたフィンガが各歯部間のスロットを介して移動される。スロットの形状に合わせるために、フィンガは幅寸法方向に離間した一対の側面を有して形成されており、この各側面は半径寸法方向に互いに収歛している。このため、フィンガの断面は実質的にくさび形状とされている。
好ましい実施形態において、複数の延長されたフィンガが固定部に支持されている。リニアアクチュエータが設けられ、固定部を固定子に近づけかつ固定子から遠ざけるように駆動するために、固定部を支持するバスケットを有している。ここで、フィンガは、固定子内部の各歯部間に挿入されて、歯部に巻かれたワイヤが歯部に対して押しつけられるようにする。
最初に、最大幅寸法の延長されたフィンガが固定子を介して挿入され、固定子内部でワイヤと係合する。続く巻回工程の段階において、さらにワイヤが歯部に巻かれるにつれて、減少しているスロット領域に対応するように各フィンガのより連続的に小さな幅部分が挿入される。
よって、本発明の目的は、固定子内の各スロットを介して通過させ、かつワイヤを所望の位置に押しつけるための延長されたフィンガ部を有するツールを提供することである。
さらなる本発明の目的は、明確に区分された部分を備える延長されたフィンガを有するツールを提供することである。この明確に区分された部分は、固定子の各スロット内に位置づけられたワイヤ間の異なる間隔に対応して異なる断面積を備えている。
さらに本発明の別の目的は、上記ツールを使用する方法を提供することである。ここで、このツールの連続した各部分は、各固定子歯部間のスロットを占めるワイヤ量に応じて、固定子のスロット内でワイヤと接触するようにされる。
本発明の他の目的及び優位点は、以下の記載、添付の図面、及びクレームから明らかにされよう。
【図面の簡単な説明】
図１は、固定子巻回装置内に位置づけられた本発明のツールを示す側立面図である。
図２は、本発明のツールの下面図である。
図３は、ツールの延長されたフィンガ部の斜視図である。
図４は、延長されたフィンガ部の下端部である。
図５は、固定子に挿入する直前のツールを示す斜視図である。
図６乃至図８は、一連のワイヤ形成工程を通して、固定子の巻回に対するツールのフィンガの一つとの関係を示す部分切取内部図である。
好ましい実施形態の詳細説明
図１を参照すると、本発明は半径方向に延びている各固定子歯部間に形成された固定子スロット内に位置づけられるワイヤ巻線を形成するためのツール１０を備えている。ここで、このツールは固定子巻回装置と関連させて示している。この巻回装置は、巻回工程の間に固定子１４を支持する固定子支持部（図には符号１２で示されている）を有している。
本発明のツール１０は、基端部１８と先端部２０とを構成する筒状固定部１６を有している。複数の延長されたフィンガ２２はこの固定部１６の基端部１８から延びている。ここで、各フィンガ２２はそれぞれ固定部１６の基端部にて支持された基端部２４を有し、かつ基端部２４とは反対側に先端部２６を有している。
固定部１６は、リニアアクチュエータ３２の垂直方向移動可能なリフトブラケット３０上に支持されたブラケット２８に取り付けられている。リフトブラケット３０は親ねじ３４と螺合しており、かつこの親ねじ３４はコンピュータ制御されたサーボモータ３６により回転移動用に駆動されている。よって、サーボモータ３６の駆動により、リフトブラケット３０の垂直方向移動が作用され、かつ結果として固定部１６の垂直方向位置決めがなされる。ここで、延長されたフィンガ２２は、固定子１４へ近づく正確な移動、及び固定子１４から離れる正確な移動のために駆動される。
図２〜図４を参照すると、延長された各フィンガ２２は固定部１６の周りに周方向離間されて位置づけられている。フィンガ２２は、第一の部分３８、第２の部分４０、及び第３の部分４２を有する複数の長手方向に位置した部分からなる。ここで、第１の部分３８は基端部２４と一体形成されており、この基端部２４は、固定部１６の基端部１８内の対応する孔内へ取り付けるために、円形断面を有している。各部分３８，４０，４２の長さは、固定子１４の高さと事実上等しい。さらに、フィンガ２２は、固定部１６の長手方向中心軸に向けて内側へとテーパが付けられているくさび形状の断面でそれぞれ成形されていおり、かつ示した実施形態ではフィンガ２２は台形状断面を有している。
図４から分かるように、フィンガ２２は幅寸法ｗと（幅寸法ｗと垂直な）半径方向寸法ｒとを有しており、部分３８，４０，４２のそれぞれは側壁の各対４４ａ，４６ａ、４４ｂ，４６ｂ、及び４４ｃ，４６ｃから構成されている。各部分３８，４０，４２の各側壁４４，４６は、それぞれフィンガ２２の長手方向軸に実質的に平行であり、かつ、半径方向寸法ｒの方向に互いに収歛している。さらに、第２部分４０の幅寸法ｗ（もしくは断面積）は、第１の部分３８の幅寸法ｗ（もしくは断面積）よりも小さく、かつ、第３の部分４２の幅寸法（もしくは断面積）は第２の部分４０の幅寸法（もしくは断面積）よりも小さい。よって、フィンガ２２の長手方向への各連続部分３８，４０，４２の各幅寸法は、フィンガ２２の基端部２４から先端部２６へと連続して減少している。
各フィンガ２２の収歛形状（つまりくさび形状）は、各フィンガが固定子１４の半径方向に延びる各歯部５０により形成されたスロット４８（図５）の形状に一致するように、設けられている。図５から分かるように、フィンガ２２は固定子１４の各スロット４８内に位置づけられるように設けられている。これは各歯部５０の周りに配置された巻回ワイヤ５２を整形し（すなわち隣接する巻回ワイヤ５２間の間隔を拡げ）、これにより固定子１４に追加のワイヤを巻回するための追加の空間をスロット４８内に提供するためである。
図６〜図８を参照すると、本発明のツールを使用するための各段階が示されている。図６から分かるように、巻回ワイヤ５２の初期層が各歯部５０に設けられた後、第２の部分４０及び第３の部分４２がスロット４８を越えて延びかつより幅広の第１の部分３８がスロット内に位置づけられるように、延長されたフィンガ２２が挿入される。この第１の部分は巻線５２と接触する各側面４４ａ，４６ａを有し、これにより巻線を各歯部５０と密着係合させて巻線を位置づけている。続いて、延長されたフィンガ２２が引き出され、かつ追加の巻線が巻回装置により歯部５０の周りに装着される。図７に示したように、所定量の追加の巻線が歯部５０の周囲に配置された後、延長されたフィンガ２２がスロット４８内へのリニア移動のために再び駆動されて、第２の部分４０をスロット内に位置づけ、側面４４ｂ、４６ｂを巻線５２と係合させる。
最後に、ツール２２がスロット４８から引き出されかつ各歯部５０の周りにさらなる巻線が装着された後に、フィンガ２２を再度固定子１４へと移動して、第３の部分４２をスロット４８内に位置させ、側面４４ｃ，４６ｃを巻線５２に当接させて、巻線を歯部５０に対してコンパクトな位置に押し込む。
このような手順において、巻回装置のスロット充填許容量は増大される。これにより固定子１４に巻回されうる巻線数は増大する。さらに、本発明のツールが各段階で使用されてもよいように構成されるということが、明らかである。ここで、異なる複数幅を有するツールが、装着される巻線数に依存して、固定子１４に対応して駆動されてもよい。さらに、固定子１４内のスロット４８数に対応してフィンガ２２の数を具備することで、巻回工程の所定の時間間隔で、固定子の全ての巻回を同時に作動させることが可能である。
ここで記載された装置の形態は、本発明の好ましい実施形態を構成しているが、本発明がこの装置の正確な形態に限定されないこと、及び、請求項にて定められた本発明の範囲から逸脱することなく、変形がなされてもよいことは、理解されるべきである。

Claims (14)

1. 半径方向に延びる複数の固定子歯部間に形成された複数の固定子スロット内に配置されるワイヤ巻線を形成するためのツールであって、
   幅寸法と該幅寸法に垂直な半径方向寸法とを有する断面を有し、基端部及び先端部を有する延長されたフィンガと、
   隣接する部分の幅寸法とは異なる幅寸法を有し、該フィンガの長さ方向に沿って形成された複数の部分と、
   を備え、
   前記各部分が、幅寸法の方向に離間された複数の側面により構成されており、かつ前記側面が半径方向寸法の方向に互いに収歛することを特徴とするツール。
2. 前記各部分が前記フィンガの長さに沿って長手方向寸法を有し、かつ前記部分が全て実質的に同一の長手方向寸法を有していることを特徴とする請求項１記載のツール。
3. 連続する前記各部分が、前記端部から前記基端部の方向に向かうにつれて、より大きな幅寸法を有していることを特徴とする請求項１記載のツール。
4. 前記フィンガの前記基端部は固定部の基端部により支持されていることを特徴とする基端部及び先端部を有する筒状固定部を備える請求項１記載のツール。
5. 前記固定部の前記先端部を支持するブラケットを有し、前記固定部を固定子に近づく方向に及び固定子から遠ざかる方向に駆動するためのリニアアクチュエータを有することを特徴とする請求項４記載のツール。
6. 半径方向に延びる複数の固定子歯部間に形成された複数の固定子スロット内に配置されるワイヤ巻線を形成するためのツールであって、
   基端部及び先端部を有する固定部と、
   基端部及び先端部を有する少なくとも一つの延長されたフィンガと、
   を有してなり、
   前記フィンガの前記基端部が前記固定部の前記基端部に取り付けられ、前記フィンガは前記固定部の前記基端部から垂直に延びる長手方向軸線を有しているとともに、前記フィンガは幅寸法と該幅寸法に垂直な半径方向寸法とを有する断面を有しており、
   前記少なくとも一つのフィンガが幅寸法の方向に離間された複数の側面を有し、これらの側面が前記半径方向に互いに収歛することを特徴とするツール。
7. 前記少なくとも一つのフィンガが、長さ方向に沿って形成された複数の部分を有し、
   これら各部分が隣接する部分の幅寸法とは異なる幅寸法を有し、かつこれら各部分が半径方向に互いに収歛する一対の側面により形成されることを特徴とする請求項６記載のツール。
8. 前記固定部に取り付けられた前記複数のフィンガを有し、該フィンガのそれぞれが少なくとも一つのフィンガと同一であることを特徴とする請求項６記載のツール。
9. 半径方向に延びる複数の固定子歯部間に形成された複数の固定子スロット内に配置されるワイヤ巻線を形成するためのツールであって、
   基端部及び先端部を有する固定部と、
   前記固定部の前記基端部に接続された基端部及び対向する先端部を有し、該固定部の該基端部から延びている複数の延長されたフィンガと、
   前記固定部を固定子に近づく方向へ及び固定子から遠ざかる方向へと駆動するための前記固定部の前記先端部を支持するブラケットを有し、かつ前記フィンガが前記固定子内の各歯部の間に挿入され、該歯部周りに巻回されたワイヤが該歯部に対して押し付けられる、リニアアクチュエータと、
   を有してなり、
   前記フィンガが、幅寸法及び該幅寸法に垂直な半径方向寸法を有する断面を形成し、かつ前記フィンガが該フィンガに沿って長手方向に離間された複数の部分を備え、前記各部分は隣接する部分の幅寸法とは異なる幅寸法を有し、かつ前記各部分の該幅寸法は前記フィンガの前記先端部から基端部に向かって増加し、
   前記各部分が、前記幅寸法の方向に離間された各側面により形成され、前記各部分の前記各側面が半径方向寸法の方向に互いに収歛していることを特徴とするツール。
10. 前記固定部が筒状であり、かつ前記複数のフィンガが該固定部の周りに円周方向に離間されて配置されていることを特徴とする請求項９記載のツール。
11. 半径方向に延びる複数の固定子歯部間に形成された複数の固定子スロット内に配置されるワイヤ巻線を形成するための方法であって、
    基端部及び先端部を有する少なくとも一つの延長されたフィンガであり、幅寸法及び該幅寸法に垂直な半径方向寸法を有する断面を形成し、かつ前記基端部に隣接して配置された第１の延長された部分と該第１の部分に隣接して配置された第２の延長された部分とを有し、該第２の部分の前記幅寸法が前記第１の部分の前記幅寸法よりも小さい、フィンガを有するツールを提供する段階と、
    固定子上の歯部の周りにワイヤを所定回転数だけ巻回する段階と、
    前記少なくとも一つのフィンガのうち、少なくとも一つのフィンガを長手方向に移動させる段階と、
    前記第２の部分を固定子を越えて移動させ、かつ前記第１の部分を前記固定子の２つの歯部間のスロット内に位置づけ、これによりワイヤ巻線を各歯部に対して押し付ける段階と、
    前記少なくとも一つのフィンガを前記固定子から離れる長手方向に移動させる段階と、
    前記固定子歯部の周りに追加のワイヤを所定巻回数だけ巻回する段間と、
    前記少なくとも一つのフィンガのうち、少なくとも一つのフィンガを長手方向に移動させ、前記歯部間の前記スロット内に前記第２の部分を位置づけ、これにより巻回されたワイヤを該歯部に押し付ける段階と、
    を備えることを特徴とする方法。
12. 前記各部分が前記幅寸法の方向に離間された各側面により形成され、かつ該側面が前記半径方向寸法の方向に互いに収歛することを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 前記少なくとも一つのフィンガが前記第２の部分の幅寸法よりも小さい幅寸法を有する第３の部分を有してなる方法であって、
    前記第２の部分が前記歯部に対してワイヤ巻線を押し付ける段階の後に、前記固定子の歯部の周りにワイヤを所定の巻回数だけ巻回する段階と、
    前記スロットを介して少なくとも一つのフィンガを挿入し、前記第３の部分がワイヤと係合し、かつ該ワイヤを前記歯部に対して押し付ける段階と、
    を備える請求項１１記載の方法。
14. 前記ツールが、前記少なくとも一つのフィンガと同一の複数のフィンガを備えており、
    これら複数のフィンガは、前記少なくとも一つのフィンガが前記固定子に対して動かされた際に固定子の各スロット内に同時に移動するように固定部に取り付けられていることを特徴とする請求項１１記載の方法。

Images