JP3934232B2 - ステータコアへのコイル巻線方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーロータ型のモータに用いられるステータコアに導線を直接巻付けてコイルを形成するためのステータコアへのコイル巻線方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモータのステータコアは、一般に、円環状の薄い電磁鋼板を必要な枚数だけ重ね、これら電磁鋼板の１枚１枚をカシメ、溶接等によって固定した鉄芯構造をなしている。そして、ステータコアの内周には、複数の内歯が突設されており、これら各内歯に導線を直接巻き付け、モータの励磁方式や出力特性に合った必要数のコイルを形成している。
【０００３】
図８には、上記従来のステータコア１００に巻線を施す状態が示されている。すなわち、ステータコア１００は、内周に複数の内歯１２２を有し、これらの内歯１２２の間にスロット１１１が形成されている。そして、ステータコア１００の中心には、内部に導線を通されたガイド筒１４２が配置され、このガイド筒１４２の上端にはヘッド１４３が取付けられ、ヘッド１４３の外周にはノズル１４１が半径方向外方に突設されている。
【０００４】
導線は、ガイド筒１４２の下端から導入され、ガイド筒１４２内を通り、ノズル１４１の先端から導出されるようになっている。そして、ガイド筒１４２は、図示しない駆動機構により、軸方向に往復移動すると共に所定の周期で往復回動し、それによってノズル１４１を対応する内歯１２２の外周に周回させ、ノズル１４１の先端から導出される導線を内歯１２２の外周に巻付けてコイル１４０を形成する。
【０００５】
なお、図示を省略したが、ノズル１４１は実際にはヘッド１４３から複数個突設されており、各ノズル１４１から導線を繰り出して、複数個の内歯１２２に対して同時に巻線を行うことができる。
【０００６】
しかしながら、上記従来のステータコア１００では、隣接しあう内歯１２２に巻線されるコイル１４０どうしの間に、ノズル１４１が通れる隙間を残さなければならず、スロット１１１内のコイル占有率を高めることに限界があった。
【０００７】
このため、近年、図５〜７に示すような新しいタイプのステータコアが開発された（特開平９−１９１５８８号参照）。図５はこのステーコアの部分拡大図、図６は組み上がったステータコアの平面図、図７は各コア片への巻線方法の一例を示す説明図である。
【０００８】
このステータコ１１０は、スロット１１１の中心線Ｃから前記スロット１１１に隣り合うスロット１１１の中心線Ｃまでを単位として各コア片１２０…１２０に分割された構造を有している。各コア片１２０の周方向端部は、薄肉のヒンジ部１２１を介して隣接するコア片１２０と折曲可能に連結されている。
【０００９】
そして、上記コア片１２０が、複数個連結されてユニットコア１３０が構成されている。そして、各コア片１２０にそれぞれ巻線を施した後、このユニットコア１３０を円環状に連結することにより、ステータコア１１０が形成されるようになっている。例えば、図５，６に示す場合では、各３個のコア片１２０，１２０，１２０からなる３個のユニットコア１３０，１３０，１３０（各矢示線の位置で別れる）によって１つのステータコア１１０が構成されている。
【００１０】
このステーコア１１０の各コア片１２０に巻線する方法としては、例えば図７に示すように、各コア片１２０を連結した状態で互いに隣接する２つのコア片１２０，１２０の間が十分に開くように支持し、導線を繰り出すノズル１４１を内歯１２２の回りに周回させ、内歯１２２に導線を巻付けてコイル１４０を形成するようにしている。こうして、コイル１４０を形成した後、図６に示すようにユニットコア１３０を環状に連結してステータコア１１０を形成する。
【００１１】
このステータコア１１０によれば、内歯１２０に巻線を施してからステーコア１１０を組み立てるため、巻線ノズル等を挿入するためのスペースを残しておく必要がなく、スロット１１１内におけるコイル１４０の占有率を高めてモータの性能を向上させることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示すような巻線方法では、内歯１２２の１個ずつに巻線をしなければならず、巻線の作業効率が悪く、生産性を高められないという問題点があった。また、図６に示すように環状に連結した状態では、内歯１１１どうしの間隙が狭くてノズルを挿入できないため、図８に示すような巻線方法を採用することはできなかった。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、複数のコア片を連結して構成されるステータコアの複数の内歯に対して同時に巻線を行えるようにし、巻線作業性を向上させるようにしたステータコアへの巻線方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のステータコアへの巻線方法は、ステータコアの軸心に配置され、軸方向に往復移動すると共に、所定の周期で往復回動しながら、導線を一端から導入し、他端から繰り出すガイド筒と、このガイド筒の他端に取付けられたヘッドを介して、前記ガイド筒と直角にかつ放射状に取付けられ、前記導線を前記ガイド筒に対してほぼ直交する方向に繰り出す複数のノズルとを備えた巻線装置を用いて、ステータコアの内歯に巻線する方法において、
前記ステータコアとして、１つのスロットの中心線から前記スロットに隣り合うスロットの中心線までを単位として分割された複数個のコア片を有し、これらのコア片の周方向端部どうしを連結して構成されるものを用い、これらのコア片を鎖状に連結してコア片連続体を構成し、
このコア片連続体を円弧状経路を有する搬送手段で間欠的に搬送しつつ、前記円弧状経路の中心に前記ガイド筒を配置し、前記コア片とコア片との間に形成されたスロットに前記ノズルを挿入して、前記ガイド筒を作動させることにより、前記コア片連続体の複数の内歯に対して同時に巻線を行い、
その後に前記コア片連続体を１個のステータコアに必要な数毎に分離し、１個のステータコアに必要な数で連結されたコア片を環状に連結してステータコアとすることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、コア片を鎖状に連結してコア片連続体とし、このコア片連続体を円弧状経路を有する搬送手段で間欠的に搬送するようにしたので、円弧状経路の半径を大きくとることにより、隣接するコア片の内歯どうしの間隙（スロット開口部）を広くして巻線ノズルを挿入することが可能となると共に、内歯一杯に線を巻いてもノズルが当らないような形状になる。したがって、円弧状経路の中心に巻線装置のガイド筒を配置し、円弧状経路に配置されたコア片連続体の複数の内歯に対して同時に巻線を行うことが可能となると共に、コア片連続体を間欠的に搬送しながら連続的に巻線操作を行うことができるので、作業性を飛躍的に高めることができる。
【００１６】
また、各コア片の内歯に巻線を施した後、コア片連続体を１個のステータコアに必要な数毎に分離し、１個のステータコアに必要な数で連結されたコア片を環状に連結することにより、図６に示すように、スロット開口部が狭く、スロット内のコイル占有率の高いステータコアを製造することができる。
【００１７】
本発明の好ましい態様においては、前記コア片連続体として、前記コア片の一側端辺に形成した突条と、前記コア片の他側端辺に形成した溝とを嵌合して、屈曲可能に連結したものが用いられる。これによれば、コア片を必要な数だけ自由に連結することができ、各コア片がスムーズに屈曲でき、また、作業中に繰り返し屈曲させても連結部分の強度を十分に保つことができる。
【００１８】
また、本発明の別の好ましい態様においては、前記コア片連続体として、前記コア片の端部どうしを薄片状のヒンジ部によって屈曲可能に連結したものが用いられる。これによれば、簡単な構造で各コア片を屈曲でき、より安価な製品とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１〜４には本発明の１実施形態によるステータコアへの巻線方法が示されている。図１（ａ）はコア片連続体に巻線を行う状態を示す平面図、図１（ｂ）は１個のステータコアに必要なコア片を環状に連結した状態を示す平面図、図２は巻線装置の縦断面図、図３は図２のII−II’矢示線に沿った断面図である。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、この巻線方法が適用されるステータコア１１０は、複数個のコア片１２０を有している。各コア片１２０には、内歯１２２と、周方向の一方の端部に形成された突条１２３と、他方の端部に形成された上記突条１２３が嵌合する溝１２４とが設けられている。そして、コア片１２０の突条１２３を隣接するコア片１２０の溝１２４に嵌合することにより、１個のステータコアに必要な数、この例では１２個のコア片１２０を環状に連結することにより、上記ステータコア１１０が構成されている。しかしながら、１個のステータコアに必要な数のコア片１２０を環状に連結した状態では、内歯１２２どうしの間隙が極めて狭くなっているので、巻線ノズルを挿入することができない。
【００２１】
このため、本発明では、図１（ａ）に示すように、コア片１２０を鎖状に連結してコア片連続体１５０を構成する。そして、このコア片連続体１５０を図示しない搬送手段によって円弧状経路を有する搬送ガイド１４４に沿って間欠的に搬送する。搬送ガイド１４４の円弧状経路は、その部分を通るコア片連続体１５０の各内歯１２２どうしの間隙が、巻線ノズル１４１を挿入できる程度に開くような半径の円弧とされている。
【００２２】
本発明で用いる巻線装置は、従来の巻線装置と同じであるが、念のためその駆動機構について簡単に説明する。
この巻線装置本体Ａは、内部にオイルが充填された箱形のフレーム１１を有している。このフレーム１１の底面と上面に固設した軸受１３，１４を介して、ガイド筒１２が上下方向に貫通して、軸方向に移動可能かつ回動可能に支持されている。このガイド筒１２の下端には、導線を引き入れる導入口１２ａが開口し、また、ガイド筒１２の上端には、ヘッド１５が装着されて、このヘッド１５の外周から半径方向外方に３本のノズル１４１が放射状に延出しており、前記導入口１２ａから引き入れられた３本の導線が、ガイド筒１２内を通って各ノズル１４１先端部の開口から導出されるようになっている。
【００２３】
また、前記フレーム１１の内部には、前記ガイド筒１２を図２の上下方向へ往復動作させる往復動作部１６を内装する往復動作室１１ａと、この往復動作室１１ａの上部に設けられてガイド筒１２を軸周方向へ揺動させる揺動部１７を内装する揺動室１１ｂとが形成されている。
【００２４】
前記往復動作部１６の回転軸１８が、図２の紙面の奥の方へ延出されて、図示しないタイミングベルトを介して、図示しない駆動装置に連動して回転するように構成されており、また、この回転軸１８の先端部にクランク盤１９が軸着されている。一方、ガイド筒１２の両側には、平行なガイド棒２０，２０が併設され、これらのガイド棒２０にスライダ２１がスライド自在に装着されている。このスライダ２１の中央にガイド筒１２が貫通し、スライダ２１に対する軸方向移動を規制されて支持され、更にこのスライダ２１と前記クランク盤１９とがクランクアーム２２を介して連設されている。
【００２５】
また、ガイド筒１２の前記揺動室１１ｂに位置する部分には、揺動スリーブ２３がスプライン嵌合して装着されている。この揺動スリーブ２３は、揺動室１１ｂの底壁から立設されたブラケット１１ｃに回転可能に保持されている。また、前記揺動室１１ｂには、前記ガイド筒１２に直交する方向（図２では、紙面の手前から奥の方向）へカム軸２４が配置され、このカム軸２４が図示しないタイミングベルトを介して前記回転軸１８に連動するようになっている。
【００２６】
図３に示すように、前記カム軸２４にはカムスリーブ２５が軸着され、このカムスリーブ２５にカム２６が形成されている。このカム２６は、前記カムスリーブ２５の外周に周回状に形成されており、カム曲線部２６ａとカム直線部２６ｂとが交互に連続されている。このカム２６には、前記揺動スリーブ２３に二股に取付けられた一対のカムフォロワ２７，２７が摺接されている。
【００２７】
一対の前記カムフォロワ２７は、前記カム２６のテーパリブ２６ｃを、常に当接した状態、すなわちバックラッシがない状態で挟持しており、このカム２６に対して常に拘束された状態にある。そして、カム軸２４が回転すると、カムフォロワ２７がカム曲線部２６ａ上にあるときガイド筒１２が回動し、カム直線部２６ｂ上にあるとき回動を停止する。
【００２８】
したがって、ガイド筒２４は、クランク盤１９が回転してクランクアーム２２を介してスライダ２１が上下移動することにより軸方向に往復動作し、また、カム軸２４が回転してカム２６に沿ってカムフォロワ２７、２７が揺動することにより回動動作する。その結果、図１（ａ）に示すように、ガイド筒１２のヘッド１５に設けられたノズル１４１がコア片連続体１５０の内歯１２２を周回し、内歯１２２に導線１４２を巻付けてコイル１４０を形成する。
【００２９】
この場合、ヘッド１５には、３本のノズル１４１が放射状に突設されており、各ノズル１４１によって隣接する３つのコア片１２０の内歯１２２に対して同時に巻線がなされる。そして、コア片連続体１５０を図示しない搬送手段によって間欠的に搬送しながら巻線操作を繰り返すことにより、搬送されてくるコア片１２０の内歯１２２に対して連続的に巻線を施すことができる。
【００３０】
こうしてコア片連続体１５０の各コア片１２０の各内歯１２２に巻線を施した後、コア片連続体１５０を１個のステータコアに必要な数ずつ、すなわち１２個ずつのコア片１２０からなるユニットに分割し、各ユニットを環状に連結することにより、図１（ｂ）に示したステータコア１１０にコイルが形成されたものを製造することができる。
【００３１】
本発明の巻線方法は、図４に示すようなステータコアへの巻線にも適用することができる。すなわち、図４（ａ）はコア片連続体に巻線を行う状態を示す平面図、図４（ｂ）は１個のステータコアに必要なコア片を環状に連結した状態を示す平面図である。
【００３２】
図４（ｂ）に示すように、このステータコア１１０ａは、内歯１２２を有する複数個のコア片１２０を薄片状のヒンジ部１２１…１２１によって屈曲可能に連結して構成されている。そして、１個のステータコアに必要な数、この例では１２個のコア片１２０を環状に連結することにより、ステータコア１１０ａが構成されているが、この状態では、前記実施形態と同様に内歯１２２どうしの間隙が狭くて巻線ノズル１４１を挿入できない。
【００３３】
そこで、図４（ａ）に示すように、コア片１２０を薄片状のヒンジ部１２１…１２１によって鎖状に連結し、コア片連続体１５０を構成する。そして、このコア片連続体１５０を図示しない搬送手段によって円弧状経路を有する搬送ガイド１４４に沿って間欠的に搬送する。搬送ガイド１４４の円弧状経路は、その部分を通るコア片連続体１５０の各内歯１２２どうしの間隙が、巻線ノズル１４１を挿入できる程度に開くような半径の円弧とされている。したがって、円弧状経路の中心に巻線装置のガイド筒１２を配置し、前記実施形態と同様な方法で複数の内歯１２２に対して同時に巻線を行うことができる。
【００３４】
巻線終了後、図４（ａ）の矢印ｂで示すように、コア片連続体１５０を１個のステータコアに必要な数ずつ、すなわち１２個ずつのコア片１２０からなるユニットに分割し、各ユニットを環状に連結することにより、図４（ｂ）に示したステータコア１１０にコイルが形成されたものを製造することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コア片を鎖状に連結してコア片連続体とし、このコア片連続体を円弧状経路を有する搬送手段で間欠的に搬送するようにしたので、円弧状経路の半径を大きくとることにより、隣接するコア片の内歯どうしの間隙を広くして巻線ノズルを挿入することが可能となる。したがって、円弧状経路の中心に巻線装置のガイド筒を配置し、円弧状経路に配置されたコア片連続体の複数の内歯に対して同時に巻線を行うことが可能となると共に、コア片連続体を間欠的に搬送しながら連続的に巻線操作を行うことができるので、作業性を飛躍的に高めることができる。そして、各コア片の内歯に巻線を施した後、コア片連続体を１個のステータコアに必要な数毎に分割し、分割したコア片連結体を環状に連結することにより、スロット内のコイル占有率の高いステータコアを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態によるステータコアへの巻線方法を示し、（ａ）はコア片連続体に巻線を行う状態を示す平面図、（ｂ）は１個のステータコアに必要なコア片を環状に連結した状態を示す平面図である。
【図２】本発明に用いられる巻線装置本体の縦断面図である。
【図３】図１のII-II ’断面図である。
【図４】本発明の巻線方法を適用できるステータコアの他の例を示し、（ａ）はコア片連続体に巻線を行う状態を示す平面図、（ｂ）は１個のステータコアに必要なコア片を環状に連結した状態を示す平面図である。
【図５】従来のステータコアの一例を示す部分拡大図である。
【図６】同ステータコアにおいてコイルを装着した状態を示す平面図である。
【図７】同ステータコアに巻線を行う従来方法の一例を示す説明図である。
【図８】一般的な従来のステータコアに巻線する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ 巻線装置本体
１２ ガイド筒
１３，１４ 軸受
１５ ヘッド
１６ 往復動作部
１７ 揺動部
１８ 回転軸
１９ クランク盤
２０ ガイドレール
２１ スライダ
２２ クランクアーム
２３ 揺動スリーブ
２４ カム軸
２５ カムスリーブ
２６ カム
２６ａ カム曲線部
２６ｂ カム直線部
２７ カムフォロワ
１１０ ステータコア
１１１ スロット
１２０ コア片
１２１ ヒンジ部
１２２ 内歯
１２３ 突条
１２４ 溝
１４０ コイル
１４１ ノズル
１４２ 導線
１５０ コア片連続体

Claims (3)

1. ステータコアの軸心に配置され、軸方向に往復移動すると共に、所定の周期で往復回動しながら、導線を一端から導入し、他端から繰り出すガイド筒と、このガイド筒の他端に取付けられたヘッドを介して、前記ガイド筒と直角にかつ放射状に取付けられ、前記導線を前記ガイド筒に対してほぼ直交する方向に繰り出す複数のノズルとを備えた巻線装置を用いて、ステータコアの内歯に巻線する方法において、
   前記ステータコアとして、１つのスロットの中心線から前記スロットに隣り合うスロットの中心線までを単位として分割された複数個のコア片を有し、これらのコア片の周方向端部どうしを連結して構成されるものを用い、これらのコア片を鎖状に連結してコア片連続体を構成し、
   このコア片連続体を円弧状経路を有する搬送手段で間欠的に搬送しつつ、前記円弧状経路の中心に前記ガイド筒を配置し、前記コア片とコア片との間に形成されたスロットに前記ノズルを挿入して、前記ガイド筒を作動させることにより、前記コア片連続体の複数の内歯に対して同時に巻線を行い、
   その後に前記コア片連続体を１個のステータコアに必要な数毎に分離し、１個のステータコアに必要な数で連結されたコア片を環状に連結してステータコアとすることを特徴とするステータコアへの巻線方法。
2. 前記コア片連続体は、前記コア片の一側端辺に形成した突条と、前記コア片の他側端辺に形成した溝とを嵌合して、屈曲可能に連結したものである請求項１記載のステータコアへの巻線方法。
3. 前記コア片連続体は、前記コア片の端部どうしを薄片状のヒンジ部によって屈曲可能に連結したものである請求項１記載のステータコアへの巻線方法。

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