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

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２記載のステータコアの巻線装置。

Images