JP4084083B2 - ステータコアの巻線方法及びその装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、家庭用電気製品や自動車等に使用されるモータ用ステータコアの巻線方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のステータコアは、コイル巻線機の巻枠に螺旋状に巻線されたコイルを、同一円周上に所定の間隔をおいて植設した複数のブレードを有するコイル挿入治具に預けた後、上記コイル挿入治具に装着された固定子の所定のスロットに挿入して移し換えるインサータ方式が広く用いられている。
図6は、従来から用いられている周知のコイル挿入治具40に、図示しないコイル巻線機により巻線された複数組の同一周長の1周目,2周目,3周目,4周目,5周目のコイル30a,30b,30c,30d,30eをそれぞれ複数のブレード41間に預けた状態を模式的に示す正面図である。
この状態で、コイル挿入治具40の外周部に設けたウエッジガイド44の上部にステータコア1を装着し、ストリッパ43を上昇させて1周目〜5周目のコイル30a〜30eをステータコア1の所定のスロット1a間に挿入する。これにより、スロット1aの外径側から内径側に向かって順次5周目〜1周目のコイル30e〜30aが位置することになる。
【0003】
このような従来のステータコアの製造装置を用いて、複数組例えば3相のコイルを順次所定のスロットに挿入するようにした多極(例えば8極)のステータコアを製造する場合には、コイル挿入治具に預けられた8組の1相目のコイル(いずれも1周目〜5周目のコイルからなる)がまず所定のスロットにそれぞれ挿入される。
この状態では挿入された1相目のコイルが2相目のコイル挿入用のスロットを塞いでいるので、1相目のコイルのコイルエンドをスロット外径側へ成形機を用いて拡張成形した後、2相目のコイルが所定のスロットに挿入され、同様に2相目のコイルのコイルエンドを拡張成形した後、3相目のコイルが残りのスロットに挿入される。
【0004】
このように挿入された各相のコイル周長は、そのコイルの挿入及び成形に際して最も長いコイルを必要とする部位に合わせて1周目から5周目まですべて同一の周長に巻線されていたため、1相目のコイルエンドを拡張成形して、2相目のコイルが挿入されるスロットを開放させた状態では、スロット外径側に挿入された5周目のコイルは必要以上にスロット外径側に膨出して弛緩状態になっている。
また、先に挿入され且つ成形された1相目のコイルは、スロット内径側が低くスロット外径側が高くなっているため、1相目のコイルを跨いで成形される2相目のコイルは、スロット外径側の5周目のコイルと同一周長の1周目のコイルが弛緩状態になる。さらに、1相目及び2相目のコイルを共に跨いで最後に挿入される3相目のコイルも、2相目のコイルと同様に、スロット外径側の5周目のコイルに合わせた周長を持つスロット内径側の1周目のコイルが弛緩状態になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなインサータ方式のステータコアの製造方法及びその装置にあっては、コイルの周長が長くなりコイルエンドの寸法が大きくなってステータコアが大形化すると同時に、余分な銅損が発生してモータの効率が低下するという問題点があり、さらに、コイル巻線機のほかにインサータ及び成形機が必要となり、設備費が高くなるという点にも問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、コイルの周長を短くしてモータを小型化し、銅損を減少させてモータの効率を向上させると共に設備費の低廉化を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、複数本が帯状に配列されたワイヤを供給するノズルを、ステータコアの軸線方向に直交する軸心の回りに回動するノズル台にその軸心に対して傾斜させて固設し、前記ノズル台を上記ステータコア内径部を挿通して上記軸線方向に往復移動させると共にその両移動端で前記軸心の回りに回転させることにより前記ノズルを上記ステータコアの巻線すべきスロットをウィングと協同して案内するフォーマの回りを旋回させ、このフォーマをガイドにしながら上記ノズルから供給される上記ワイヤを上記フォーマと上記ウィングとの隙間から挿通させて巻線するステータコアの巻線方法を提供するものである。
【0007】
また、この発明による巻線装置は、巻線すべきステータコアにノズルから供給されるワイヤを直接巻き付けてコイルを形成するステータコアの巻線装置であって、
複数本が帯状に配列されたワイヤを供給するノズルと、
上記ステータコアの巻線すべきスロットに上記ノズルから供給される上記ワイヤを案内するフォーマと、
このフォーマの両側に配設され上記フォーマとの隙間から上記ワイヤを上記スロットに導く一対のウィングと、
上記ステータコアの軸線方向に直交する軸心の回りに回動するノズル台に上記ノズルを上記軸心に対して傾斜させて固設し、上記ノズル台を上記ステータコアの内径部を挿通して上記軸線方向に往復移動させると共にその両移動端で上記軸心の回りに回転させることにより上記ノズルを上記フォーマの回りに旋回させるノズル旋回手段とを設けたものである。
そして、上記のステータコアの巻線装置において、上記ノズル旋回手段は、上記ノズル台を回転自在に装着した直進部材と、この直進部材を上記ステータコアの軸線方向に直進駆動する直進モータと、上記直進部材に設けられ上記ノズル台を回転駆動する回転モータとからなるようにするとよい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図1はこの発明によるステータコアの巻線装置の一実施形態を示す全体の正面図、図2はそのコイル巻線部を拡大して示す平面図、図3は図2の側面図である。
まず、図1を参照して、このステータコアの巻線装置の概略を説明する。上部に巻線しようとするステータコア1を着脱可能に支持する支持枠2には、図示しないワイヤボビンから供給されるワイヤ3に所定のテンションを与える磁粉式電磁クラッチ等からなるテンション装置4が固設され、このテンション装置4を介して複数本が帯状に配列されたワイヤ3がノズル5に給送される。なお、図示のように、ノズル5はノズル台5aにその軸心 Y に対して傾斜して固設されている。
支持枠2には周知のリニアガイド機構により、ステータコア1の内径部を挿通してその軸線Xに沿って往復移動可能な直進部材6が装着され、下端部に設けた直進モータ7により上下に駆動される。直進部材6の上端部にはノズル台5aがボールベアリング8により上記軸線Xに直交する軸心Yの回りに回動自在に装着され、直進部材6の両移動端で、その直進部材6の中部に設けた回転モータ9によりタイミングベルト10を介して回転駆動される。これらによって、ノズル旋回手段を構成している。
また、ステータコア1の上下から複数の結合部材により一体的に固定されて所要のスロットにワイヤ3を案内するフォーマ11を設ける。なお、図1で13はワイヤ3のガイドローラである。
【0009】
一方、図2に示すように、フォーマ11によりガイドされるスロット1a,1bより外側のスロットを1対のウィング12a,12bでステータコア1の内周側からカバーするようにし、スロット1a,1bをガイドしている上下のフォーマ11と、スロット1a,1bより外側のスロットを内周側からカバーしている一対のウィング12a,12bとの隙間からワイヤ3を一列状態で挿通させ、フォーマ11をガイドにしながらノズル5から複数本が帯状に配列されたワイヤ3を供給して巻線を行う。図3はフォーマ11の回りをノズル5が旋回しながら上下する状態を模式的に示す側面図である。
【0010】
このような構成で、直進モータ7及び回転モータ9によりノズル5を図3に示すようにフォーマ11の回りに旋回させると、ワイヤ3(図1)は、フォーマ11とウィング12a,12bの隙間を通過し、フォーマ11をガイドにしながら巻線される。これにより、図4に示すように、例えば48スロットのステータコアの場合、まずフォーマ11及びウィング12a,12bにカバーされない6スロット間にU相の第1のコイルU1を巻線することができる。その後、ステータコア1を45度ずつインディクス回転させることによりU相の第8のコイルU8(図5参照)までを順次巻線する。
U相の巻線が終了すると、フォーマ11の外径を縮小させて図5に示すようにV相の第1のコイルV1から第8のコイルまでを巻線し、U,V2相の巻線が終了する。
【0011】
このような巻線工程において、複数(例えば10本)の銅線を帯状に形成したワイヤ3の縒りは図1に示したテンション装置4とノズル5との間に発生する。このとき、巻線が右巻きと左巻きとを交互に同一回巻線する場合には、巻線による縒りは残らないが、右巻きと左巻きの巻数が異なったり右巻きか左巻きかのどちらかだけの場合は1コイル巻線終了後に縒りが残存する。この場合には、1コイル巻線終了後にノズル5をフォーマ11と干渉しない位置まで移動させた後、回転モータ9を作動させてノズル5を回転させることにより縒りを除去して次の巻線に支障がないようにすることができる。
ここでU相及びV相の巻線が終了した後に、3相目のW相の巻線をするが、このとき、V相のコイルによって巻線すべきスロット外周側が隠れてしまっているので、W相はそのスロットの内周側に巻線する。
【0012】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のステータコアの巻線方法及びその装置によれば以下に記載する効果を奏する。
複数本のワイヤで並列に直巻きで多相巻線をすることができ、それにより多相コイルの周長を短くして銅損を減少させ、モータの効率向上を図ることができる。
【0013】
また、巻線機のみでコイル形成が可能になり、従来のインサータ方式に比し、コイル挿入治具やコイル成形機等が不要になって設備費を大幅に低減することができる。
しかも、簡単な構成でノズルをフォーマの回りに旋回させることができる
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態を示す全体の構成図である。
【図2】 同じくそのコイル巻線部を拡大して示す平面図である。
【図3】 同じくその側面図である。
【図4】 同じくそのU相の巻線状態を示す平面図である。
【図5】 同じくそのV相の巻線状態を示す平面図である。
【図6】 従来のステータコアのコイル形成状態を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
1:ステータコア 3:ワイヤ
4:テンション装置 5:ノズル
6:直進部材 7:直進モータ
9:回転モータ 11:フォーマ
12a,12b:ウィング 14:ワイヤガイド

Claims (3)

  1. 複数本が帯状に配列されたワイヤを供給するノズルを、ステータコアの軸線方向に直交する軸心の回りに回動するノズル台に前記軸心に対して傾斜させて固設し、前記ノズル台を前記ステータコア内径部を挿通して前記軸線方向に往復移動させると共にその両移動端で前記軸心の回りに回転させることにより前記ノズルを前記ステータコアの巻線すべきスロットをウィングと協同して案内するフォーマの回りを旋回させ、該フォーマをガイドにしながら前記ノズルから供給される前記ワイヤを前記フォーマと前記ウィングとの隙間から挿通させて巻線することを特徴とするステータコアの巻線方法。
  2. 巻線すべきステータコアにノズルから供給されるワイヤを直接巻き付けてコイルを形成するステータコアの巻線装置であって、
    複数本が帯状に配列されたワイヤを供給するノズルと、
    前記ステータコアの巻線すべきスロットに前記ノズルから供給される前記ワイヤを案内するフォーマと、
    該フォーマの両側に配設され前記フォーマとの隙間から前記ワイヤを前記スロットに導く一対のウィングと、
    前記ステータコアの軸線方向に直交する軸心の回りに回動するノズル台に前記ノズルを前記軸心に対して傾斜させて固設し、前記ノズル台を前記ステータコアの内径部を挿通して前記軸線方向に往復移動させると共にその両移動端で前記軸心の回りに回転させることにより前記ノズルを前記フォーマの回りに旋回させるノズル旋回手段と
    を設けたことを特徴とするステータコアの巻線装置。
  3. 前記ノズル旋回手段は、前記ノズル台を回転自在に装着した直進部材と、該直進部材を前記ステータコアの軸線方向に直進駆動する直進モータと、前記直進部材に設けられ前記ノズル台を回転駆動する回転モータとからなることを特徴とする請求項記載のステータコアの巻線装置。
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