JP4259323B2 - モータの製造方法 - Google Patents
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Description
ところで,複数相のコイル群をステータコアに配設する場合には,各コイルのコイルエンド部の一部を重なり合わせる必要がある。そのため,各コイルのコイルエンド部は,他の相をよけるために大きく外方に変形させている。このとき,必要以上に長いコイルエンド部が存在する場合には,変形させたコイルエンド部の重なり合った部分も必要以上に大きなものとなってしまう。
このコイルのコイルエンド部及びその重なり部分のはみ出しは,モータコアにコイルを組み込んだ部品全体,ひいてはモータ全体の軸方向の寸法の大型化につながる。この問題は,上記のごとくモータコアがステータコアである場合だけでなくロータコアである場合にも同様である。
近年,自動車における電動モータの採用,ハイブリッドシステムの採用等が積極的に検討され,モータの軸方向の短尺化が強く望まれている。
電線を複数回巻回することによって,上記スロットに挿入されるコイル挿入部を2箇所に有すると共に,該コイル挿入部を結ぶように上記モータコアの外部に配置される上記コイルエンド部を2箇所に有し,かつ,上記コイル挿入部に平行な高さ方向の寸法が,巻回中心軸線方向に沿って上記モータコアの径方向に対応する内周側が外周側よりも大きくなるよう変化した形状を呈する上記単極コイルを形成するコイル形成工程と,
上記単極コイルにおける上記2つのコイル挿入部を上記スロットに挿入するコイル挿入工程と,
上記モータコアの軸方向両端面と上記コイルエンド部との間に,位置決め具を挿入することにより,上記単極コイルの上記モータコアの軸方向の両端面から突出する両端の突出寸法が略同一になるように整える軸方向位置決め工程とを含むことを特徴とするモータの製造方法にある。
この場合には,上記軸方向位置決め工程を行うことによって,上記単極コイルを上記モータコアに装着した後に,上記単極コイルの上記モータコアの軸方向の両端面から突出する両端の突出寸法が略同一になるように整える。そのため,挿入後における上記モータコアの両端面からそれぞれはみ出しているコイルエンド部の長さが略均一となる。そのため,両端面からはみ出しているコイルエンド部は,それぞれ他の相のコイルエンド部と重なり合いに最適な必要最小限の長さに調整することができる。それ故,コイルをモータコアに装着してなる部品の軸方向の長さ,ひいてはモータ全体の軸方向の長さを短くすることができる。
また,本発明においては,上記コイル挿入工程においては,上記単極コイルのみを上記モータコアの上記スロットに挿入することが好ましい。即ち,いわゆるホビン等にコイルを巻回させた状態でホビンごとモータコアに移動させるのではなく,コイルのみを移動させることが好ましい。これにより,モータコアと各コイル(単極コイル)との距離を接近させることができ,効率の良い磁気回路構成に有利となる。
また,上記コイル形成工程において形成する上記単極コイルは,上記巻回中心軸線方向に見た形状が上記コイル挿入部及び上記コイルエンド部の略直線部分を4つの辺とする略四角形状を呈しており,かつ,隣り合う上記コイルエンド部の略直線部分を結んで形成される仮想面が上記巻回中心軸線に対して傾斜したテーパ形状を有していることが好ましい。
また,上記位置決め具は,上記単極コイルのテーパ形状と傾き方向が同じテーパ形状を有していることが好ましい。これにより,上記単極コイルがテーパ形状である場合の上記位置決め工程をより精度良く行うことができる。
また,上記位置決め具のテーパ形状の傾きは,上記単極コイルのテーパ形状の傾きよりも大きいことが好ましい。この場合には,モータコアに装着されている単極コイルの上記コイルエンド部をモータコアの内周側から外周側へ押圧して成形する作用をも得ることができる。
また,上記コイル挿入工程においては,上記単極コイルのコイル挿入部を配置しうるコイル保持溝を有すると共に,両面に上記位置決め具を進退可能に有するマガジンを上記コイル保持手段として用い,該マガジンの上記コイル保持溝に上記単極コイルの上記コイル挿入部を配置すると共に,上記マガジンを上記モータコアの内部に配置して上記単極コイルを上記モータコアのスロットに挿入し,上記軸方向位置決め工程は,上記マガジンが有する上記位置決め具を移動させて上記単極コイルに当接させることにより行うことができる。この場合には,上記位置決め具の移動を上記マガジンに沿って安定的に行うことができる。
また,上記モータコアは,ステータコアであることが好ましい。即ち,モータコアとしては,ステータコアとロータコアとがあるが,特にステータコアの場合には軸方向の長さをコンパクトにする要求が強く,本発明の作用効果が非常に有効である。
また,上記マガジンを用いる場合には,上記コイル挿入工程においては,コイル挿入手段を上記単極コイルに当接させてその当接部を上記マガジンの中心から外周に向かう方向に前進させることにより,上記単極コイルを上記コイル保持溝から上記モータコアの上記スロットに移動させることが好ましい。この場合には,単極コイルの直線的な移動を容易に実現することができる。
また,上記コイル挿入手段は,上記マガジンの上記コイル保持溝に挿入可能な挿入ブレードよりなり,該挿入ブレードを上記コイル保持溝に挿入して中心から外周に向かう方向に前進させることにより,上記コイル挿入部を上記コイル保持溝から上記モータコアの上記スロットに移動させることが好ましい。
即ち,上記マガジンへコイルを装着した時には,上記コイル保持溝の底部と上記コイルとの間に空隙が残るように行う。これにより,上記挿入ブレードをコイル保持溝内に配置することができる。そして,挿入ブレードをコイル保持溝に挿入することにより,該挿入ブレードとコイル保持溝内に位置するコイル挿入部とを全面的に当接させることができ,安定したコイルの移動を実現することができる。なお,挿入ブレードのコイル保持溝への挿入のタイミングは,上記マガジンのモータコア内への配置と同時あるいはその前後のいずれの時期でも良い。
また,上記挿入ブレードとしては,上記マガジンの表側面又は裏側面のいずれか一方から挿入する構成とすることが好ましい。これにより,挿入ブレードの移動機構を簡単にすることができる。
また,上記コイル挿入手段は,上記マガジンの表面側及び裏面側からそれぞれ上記コイル保持溝に挿入可能な一対の分割挿入ブレードよりなり,該一対の分割挿入ブレードを上記マガジンの表面側及び裏面側からそれぞれ上記コイル保持溝に挿入して上記コイル挿入部に当接させ,その当接部を中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記コイル挿入部を上記コイル保持溝から上記モータコアの上記スロットに移動させることも好ましい。この場合には,マガジンの表裏からコイル保持溝に差し込んだ上記一対の分割挿入ブレードを中心から外周に向けて移動させる方法をとることもできるし,後述する実施例にも示すように,テーパ部分を有する一対の分割挿入ブレードを上下から差し込むだけで,コイルの直線移動を実現する方法をとることもできる。
また,上記コイル挿入手段は,上記マガジンの表面側及び裏面側に分割された一対の分割挿入フックよりなり,該一対の分割挿入フックを上記マガジンの表面側及び裏面側に突出している上記コイルエンド部にそれぞれ当接させて上記マガジンの中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記コイル挿入部を上記コイル保持溝から上記モータコアの上記スロットに移動させることもできる。
この場合には,コイル保持溝へのコイル挿入手段の差し込みを行う必要がなく,より簡単に,かつ,安定的に,コイルをマガジンの表裏から支持することができる。
また,上記コイル保持溝から上記スロットへの上記コイル挿入部の移動と同時あるいはその後に,隣接する上記コイル保持溝の間に配設された仮成形手段を上記マガジンの中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記コイルエンド部を押圧して変形させる仮成形工程を行うことが好ましい。
この場合には,コイルをモータコアに装着するたびに上記仮成形手段によってコイルのはみ出し部分であるコイルエンド部を外方に押圧して変形させる仮成形工程を容易に行うことができる。これによりはみ出し部分がモータコアの表面に近づき,はみ出し部分の軸方向の長さをさらに小さくすることができる。また,上記マガジンと上記仮成形手段を用いて仮成形を実施できるので,装置及び工程の簡易化を図ることもできる。
また,上記マガジンには上記コイル保持溝に並んで仮成形用溝を設けておき,上記仮成形手段としては上記仮成形用溝に挿入可能な仮成形ブレードを用い,該仮成形ブレードを上記仮成形用溝に挿入して中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記仮成形工程を行うことが好ましい。
この場合には,上記仮成形用溝と上記仮成形ブレードとの組み合わせにより,装置構成を簡単にすることができる。
また,上記仮成形手段は,上記マガジンの表面側及び裏面側に分割された一対の分割仮成形ブレードよりなり,該一対の分割仮成形ブレードを上記マガジンの表面側及び裏面側において上記マガジンの中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記仮成形工程を行うこともできる。
この場合には,上記コイルの表裏から安定的に仮成形を行うことができる。
また,上記コイル挿入手段は,上記マガジンの表面側及び裏面側に分割された一対の分割挿入ブレードよりなり,該分割挿入ブレードと上記分割仮成形ブレードとは連動するよう構成されていることが好ましい。
即ち,上記コイル挿入手段と仮成形手段とが,いずれもマガジンの表裏両面側に分割されている場合には,同一面側に存在するものを連動するようリンクさせることが好ましい。これにより,コイル挿入手段及び仮成形手段の移行機構を一体化することができ,装置構成を簡単にすることができる。
また,上記コイル挿入工程と上記仮成形工程とを複数回繰り返した後,上記コイルエンド部を所望形状に整えるための型面を有するフォーマーを上記モータコアに押圧することにより上記コイルエンド部を成形する本成形工程を行うことが好ましい。
この場合には,上記フォーマーをモータコアに押圧するだけで,仮成形されたコイル全体を一度に所望形状に成形することができる。それ故,本成形工程を簡単に行うことができる。そして,この本成形工程によって,モータコアからはみ出しているコイルエンド部をモータコアに近づくように成形することができるので,より一層上記の軸方向寸法を小さくすることができる。
また,上記フォーマーには,上記コイル挿入手段及び上記仮成形手段との干渉を防止する切り欠き部が設けられており,上記コイル挿入手段及び上記仮成形手段を前進させた状態を維持したまま上記フォーマーを上記モータコアに押圧することが好ましい。
この場合には,上記コイル挿入手段及び仮成形手段の存在によって,コイルの本成形工程時にコイルを固定することができ,安定して本成形を行うことができる。また,上記仮成形工程完了後に連続的に本成形工程を行うこともできるので,さらに製造工程の合理化を図ることができる。
また,上記モータは三相DCブラシレスモータであり,上記コイル挿入工程においては,一相分の単極コイルを同時に上記モータコアの上記スロットに挿入することが好ましい。
この場合には,上記マガジンを用いて一相分のコイルを一度に扱うことができる。そして,マガジンとモータコアの相対位置をずらすことにより,3相すべての相に対応することができ,3回の作業によってモータコアへのコイルの挿入作業を完了することができる。
また,上記マガジンとして,上記コイル形成工程において使用する巻き取り治具を用いることもできる。
すなわち,上記コイル形成工程は,ベースホルダーと,該ベースホルダーの外周面に放射状に配設された複数の巻枠とを有し,該巻枠が上記ベースホルダーに対して進退可能に配設された巻き取り治具を用い,
上記複数の巻枠のうち1つの巻枠を他の巻枠よりも突出するよう前進させる巻枠突出工程と,
上記突出した巻枠に電線を一方向から供給すると共に,上記巻枠の軸線を中心に上記巻き取り治具全体を回転させて上記巻枠に上記電線を巻回して単極コイルを形成する巻回工程と,
上記単極コイルを形成した上記巻枠を後退させる巻枠後退工程とを含み,
上記巻枠突出工程と上記巻回工程と上記巻枠後退工程とを隣接する巻枠に順次繰り返し行うと共に,上記巻回工程においては上記巻き取り治具の回転方向を順次逆転させることにより行い,
上記コイル挿入工程においては,上記マガジンとして上記巻き取り治具を用い,上記コイルを保持した上記巻き取り治具を上記モータコアの内部に配置すると共に,上記各単極コイルを上記巻枠から直接上記モータコアの上記スロットに移動させることもできる。
この場合には,上記コイル形成工程において,複数の巻枠を放射状に備えた巻き取り治具を用いて上記コイルを形成する。そして,上記コイル挿入工程においては,この巻き取り治具をモータコアの内部に配置する。このとき,上記のごとく巻き取り治具が有する巻枠が放射状に配置されているので,リング状のモータコア内に巻き取り治具を配置した際に,各単極コイルを,挿入すべきスロットに対面させることが容易となる。そして,そのため,巻き取り治具から他の移載装置等に単極コイルを移すことなく,巻枠から直接上記モータコアのスロットに単極コイルを移動させることができる。
また,上記コイル形成工程において,上記ベースホルダーと巻枠とを有する独特の構成の巻き取り治具を用いる。そして,上記のごとく,巻枠突出工程,巻回工程,巻枠後退工程を,上記巻枠ごとに順次行う。
ここで,上記巻回工程は,上記巻き取り治具全体を上記突出した巻枠の軸心周りに回転させて行う。そのため,上記のごとく,電線を一方向から供給することができ,従来のように電線自体を回す必要がない。それ故,電線に捩りを発生させることなく巻枠に単極コイルを形成することができる。
また,上記巻回工程は上記巻枠突出工程の後に行い,巻回工程の後には上記巻枠後退工程を行う。すなわち,巻回工程を行う対象の巻枠を変更する場合には,上記巻枠突出工程及び巻枠後退工程における巻枠の前進及び後退を行って変更することができ,隣り合う巻枠の間に,電線供給のためのスペースを特別に設ける必要がない。それ故,得られる単極コイル間の渡り線の長さも十分に短く抑えることができる。
また,上記ベースホルダーは円盤形状を呈しており,上記複数の巻枠は,上記ベースホルダーの中心点から放射状に伸びる軸線に沿って進退可能に配設されていることが好ましい。この場合には,上記コイル形成工程において,巻き取り治具全体を回転させる場合の回転中心を巻枠ごとに変更する場合に,上記ベースホルダーの中心点を中心に,巻き取り治具全体を少し回動させればよい。そのため,巻き取りを行う巻枠を交代させた際の回転中心の変更作業が容易となる。
また,上記各巻枠は,上記軸線に沿って幅が広がる扇形形状を有していることが好ましい。この場合は,各巻枠に形成される単極コイルの形状を,上記軸線に沿って幅が広がる形状とすることができる。そのため,モータコアの内周面から装着する場合に適したコイル形状を容易に得ることができる。
また,上記各巻枠は,巻回される単極コイルの形状を整えるための成形ブロックを着脱可能に備えていることが好ましい。この場合には,異なる形状の成形ブロックを使用することにより,単極コイルの形状の変更を容易に行うことができる。そして,この成形ブロックは,上述した位置決め具としての機能を発揮することができる。
また,上記巻き取り治具は,上記巻枠のすべてを後退させた状態における該巻枠の先端が形成する外形線が,上記ベースホルダーの中心点を中心とする円形状となることが好ましい。この場合には,リング状のモータコアの内面側に上記巻き取り治具を配置する際に,巻き取り治具とモータコアの内面との間隙を小さくすることができ,コイルの移動をよりスムーズに行うことができる。
また,上記各巻枠の両側には,上記ベースホルダーの外周面から延設されたセパレートプレートが配設されており,該セパレートプレートと上記巻枠との間には所定の間隔が保持されていることが好ましい。この場合には,巻枠に単極コイルを形成した後に巻枠を後退させた際に,上記セパレートプレートと巻枠との間の所定間隔のスペースにコイルを配置することができ,コイル形状を良好に維持した状態で巻き取り治具にコイルを保持することができる。
本発明の参考例に係るモータの製造方法につき,図1〜図15を用いて説明する。
本例のモータの製造方法は,内周面に複数のスロット10を設けたリング状のモータコア(ステータコア)1(図9〜図12)を有すると共に,三相(U相,V相,W相)のコイル群を有する(図16,図18)。各相のコイル群は一極分を構成する単極コイル8複数により構成されており,各単極コイル8をそれぞれ2つの上記スロット10に跨るように通して上記ステータコア1に挿入配置し,かつ,異なる相のコイル群に属する単極コイル8同士は,上記ステータコア1に装着された状態において互いのコイルエンド部802の一部を重ね合わせてあるモータを製造する方法である。
本例の製造方法は,コイル形成工程とコイル挿入工程とを含んでいる。
コイル形成工程は,図1〜図3に示すごとく,電線88を複数回巻回することによって,スロット10に挿入されるコイル挿入部801を2箇所に有すると共に,コイル挿入部801を結ぶようにステータコア1の外部に配置されるコイルエンド部802を2箇所に有し,かつ,コイル挿入部801に平行な高さ方向の寸法が,巻回中心軸線方向に沿って上記モータコアの径方向に対応する内周側が外周側よりも大きくなるよう変化した形状を呈する単極コイル8を形成す工程である。
また,コイル挿入工程は,図9〜図11に示すごとく,上記単極コイル8における上記2つのコイル挿入部801がそれぞれ上記スロット10の内周開口部に対面すると共にステータコア1の軸方向に略平行となるように単極コイル8を配置し,上記ステータコア1の軸方向の両端面位置から突出する両端の突出寸法が略同一に維持されるよう保持しながら,上記単極コイル8をステータコア1に向けて略直線的に移動させることにより,上記単極コイル8の上記コイル挿入部801をスロット10に挿入する工程である。
そして,本例のコイル挿入工程では,図8に示すごとく,ステータコア1の内周面の内側に配置可能な円盤形状を有すると共に,その外周面において上記ステータコア1のスロット10に対向する位置にコイル保持溝20を設けたマガジン2を用いる。
そして,該コイル保持溝20に上記コイル8(コイル挿入部801)を挿入配置し,上記マガジン2の上記コイル保持溝20が上記ステータコア1の上記スロット10に対面するように上記マガジン2を上記ステータコア1の内部に配置する。
次に,図9に示すごとく,コイル挿入手段としての挿入ブレード3を上記コイル8に当接させて上記マガジン2の中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記コイル8を上記コイル保持溝20から上記ステータコア1の上記スロット10に移動させる
以下,さらに詳説する。
本発明において製造するモータは三相DCブラシレスモータである。そして本例におけるステータコア1は,リング状の電磁鋼板を積層して作製したものであり,図9〜図12及び図16に示すごとく,その内周面に全部で72箇所のスロット10を有している。
ここで,本例におけるステータコア1の各スロット10へのコイル8の配設例を簡単に説明する。
本例では,ステータコア1に対して,合計36個の単極コイル8を,一相分に相当する12個ずつの3グループに分ける。
各スロット10に第1〜第72まで順次番号をつけて考えると,まず,最初のグループについては,第1スロットと第6スロットを通って輪を作るように1つの単極コイルを挿入すると共に,その隣には,第7スロットと第12スロットを通って輪を作るように単極コイルを挿入する。さらにその隣にも,6つのスロット毎に1つの単極コイルが配置されるようにする。これにより,図16に示すごとく,ステータコア1の内周面に,まずU相に属するコイル群である12個の単極コイル8が隣接した状態で挿入配置される。
第2及び第3のグループ(V相及びW相)に属する単極コイル8は,最初のグループの配設状態からそれぞれ2スロット分及び4スロット分円周方向にずらして配設する。これにより,すべてのスロット10を利用して合計36個の単極コイル8がステータコア1に配設される。これにより,図16に示すごとく,ステータコア1には,U相に属する単極コイル8のコイルエンド部802にV相に属する単極コイル8のコイルエンド部802の一部がステータコア1の内周側から重なり,さらに,V相に属する単極コイル8のコイルエンド部802にW相属する単極コイル8のコイルエンド部802の一部がステータコア1の内周側から重なった状態で,すべての単極コイル8がステータコア1に装着される。最終的には図17に示すごとく,後述する仮成形工程及び本成形工程を施すことによって,各相のコイルエンド部802は,スロット10から外方に変形させた状態でコンパクトに収められる。
そして,本例では,上記マガジン2を用いて,一度に1グループ分(一相分),即ち12個の単極コイル8を取り扱い,3回の作業によって合計36個の単極コイル8をステータコア1に装着する。
本例のマガジン2は,図8に示すごとく,左右一対のコイル保持溝20と,これらの間に位置する深さの浅い左右一対の予備溝22と,さらにこれらの間に位置する左右一対の仮成形用溝24とを有する。そしてこれら6つの溝を1組とすると,マガジン2の外周面全体にはこの組が12組隣接して設けられている。また,すべての隣接する溝は,ステータコア1におけるスロット10に対向するように設けられている(図8〜図12中においては一部省略)。
また,上記各予備溝22は,すべて半径方向に沿って設けられ,すべての溝が放射状に異なる方向を向いている。一方,上記コイル保持溝20は,隣の単極コイル8を挿入する隣接配置されたコイル保持溝20と一対となって互いに平行となるよう設けられている。また,上記一対の仮成形用溝24も,お互いが平行となるように設けられている。
このような構成のマガジン2を用いて作業を行う前に,本例では,コイルを形成するワインダー工程を行う。このワインダー工程では3個ずつ単極コイル8を形成する。
本例のワインダー工程を行うに当たっては,図1に示すごとく,3個並べて配設した巻枠5と,この巻枠5にワイヤー(電線)88を供給して巻き付ける巻き付けアーム59を用いる。
各巻枠5は,同図に示すごとく,上下左右の4つの爪部51を有しており,その左右側面には後述する移載機6を挿入しやすいように切り欠き部52を設けてある。また,爪部51は,左右に開閉するよう構成されており,ワイヤー巻き付け時には左右に開いて外径を大きくした状態となる。また,各巻枠5は,全体的に前進後退が可能であり,さらに各巻枠5は,左右に旋回できるよう構成されている。
巻き付けアーム59は,前進した状態の巻枠5の周りを回動しながらワイヤー88を供給するよう構成されている。また,回動方向は変更できるよう構成されている。
そして,まず,向かって左端の巻枠5を他のものよりも前進させ(図示略),左端の巻枠5を中心として,巻き付けアーム59を時計回り方向に回動させながらワイヤー88を供給する。これにより,第1の単極コイル8が形成される。
次いで,左側の巻枠5を後退させると共に中央の巻枠5を前進させる(図示略)。そして,今度は,中央の巻枠5を中心として,巻き付けアーム59を時計回り方向と反対方向に回動させながらワイヤー88を供給する。これにより第2の単極コイル8が形成される。
さらに,図1に示すごとく,中央の巻枠5を後退させると共に右端の巻枠5を前進させる。そして,今度は,右端の巻枠5を中心として,再び巻き付けアーム59を時計回り方向(矢印A方向)に回動させながらワイヤー88を供給する。これにより第3の単極コイル8が形成される。
次に,図2に示すごとく,上記右端の巻枠5を後退させて,上記3つの巻枠5を1列に整列させる。次いで,図3に示すごとく,左右の巻枠5を少し外側へ旋回させ,3つの単極コイル8に張力を与えて形状を整える。
ここで,上記巻枠5は,図1〜図3に示すごとく,断面略四角形状であって,巻回中心軸線に対して傾いたテーパ状の外形状を有している。そのため,得られる各単極コイル8は,巻回中心軸線方向に見た形状がコイル挿入部801及びコイルエンド部802を4つの辺とする略四角形状を呈しており,かつ,隣り合うコイルエンド部802の略直線部分を結んで形成される仮想面が巻回中心軸線に対して傾斜したテーパ形状を有したものとなる。
次に,本例では,図4〜図8に示すごとく,上記3つの巻枠5に形成された3つの単極コイル8を,移載機6を用いて巻枠5からマガジン2へと移載する。
図4〜図7に示すごとく,移載機6は,2枚のベース板61と,その外方にそれぞれ配設されたクランプ板62とを有している。上記ベース板61及びクランプ板62は,それぞれ水平方向に旋回あるいは開閉動作可能に設けられている。
この移載機6を用いて実際にコイルの移載動作を行うに当たっては,図4に示すごとく,まず,巻枠5の爪部51を左右方向において閉じ,その外径を小さくする。これにより,巻枠5とその周囲に形成されている単極コイル8との間に隙間が形成される。
また,移載機6は,ベース板61の間隔を巻枠5と単極コイル8との間の隙間の位置に合わせて平行に位置させる。また,クランプ板62は,ベース板61との間が開くように先端側を左右に開く。
次に,図5に示すごとく,移載機6のベース板61を,巻枠5と単極コイル8との間隙に挿入する。そして,図6に示すごとく,クランプ板62を閉じて,単極コイル8をクランプ板62とベース板61との間に挟持する。
そして,図7に示すごとく,移載機6を後退させることにより,単極コイル8の巻枠5からの取り外しが完了する。
次に,図8に示すごとく,移載機6をマガジン2の外周面に対面させると共に,そのベース板61の外側面610が,コイル保持溝20の内側の面と略平行となるように配置する。そして,クランプ板62を少し開いて単極コイル8を移動可能にすると共に,図示しないプッシャーによって,単極コイル8を押し,マガジン2のコイル保持溝20内へと単極コイル8を移載する。このとき,単極コイル8は,コイル保持溝20の奥まで押し入れるのではなく,単極コイル8とコイル保持溝20の底部29との間に後述する挿入ブレード3を挿入可能な空隙を設けておく。
このような動作を3つの移載機6を用いて一度に行うことにより,3つの巻枠5に形成された3つの単極コイル8を一度にマガジン2側へ移載することができる。なお,各単極コイル8を切り離してもよいばあいには,一つの移載機6を用いて一つずつ単極コイル8を移載することももちろん可能である。
そして,上記のような巻枠5を用いた3つのコイルの形成及び移載作業を4回繰り返すことにより,12個の単極コイル8がマガジン2の外周面に配置される。
なお,コイルの形成からマガジン2への移載までの作業は,上記巻枠5,巻き付けアーム59,移載機6の設備を増やして平行して作業を進めることにより工程の合理化を図ることも可能である。
次に,マガジン2からステータコア1へとコイルを移動させる。
まず,図9に示すごとく,マガジン2のコイル保持溝20がステータコア1のスロット10に対面するようにマガジン2をステータコア1の内部に配置する。このとき,マガジン2上のすべての単極コイル8は,そのコイル挿入部801がそれぞれ対応するスロット10の内周開口部に略平行となるように配置されている。また,上記移載機6からの単極コイル8の移動においては,移載機6とマガジン2とを対面させて直線的に単極コイル8を移動させているので,マガジン2に単極コイル8を保持させた状態において,マガジン2の軸方向の両端面位置から突出する両端の突出寸法が略同一に維持されている。
マガジン2のコイル保持溝20における上記空隙には挿入ブレード3を挿入する。また,マガジン2の仮成形用溝24には,仮成形ブレード34を挿入する。
そして,図10,図11に示すごとく,挿入ブレード3をコイル保持溝20内において中心から外周に向かう方向に前進させると同時に,仮成形ブレード34を仮成形用溝24内において中心から外周に向かう方向に前進させる。これにより,単極コイル8は上記挿入ブレード3に押されて,コイル保持溝20から上記ステータコア1のスロット10に移動する。
また,単極コイル8におけるステータコア1からはみ出ている上下のコイルエンド部802は,上記仮成形ブレード34により押圧され外方に変形する仮成形が施される。
このような挿入ブレード3及び仮成形ブレード34の前進動作は,12個の単極コイル8に対してすべて同時に行われ,1つのグループの12個の単極コイル8が同時にステータコア1のスロット10に挿入される。
そして,このコイル挿入工程では,マガジン2のコイル保持溝20に単極コイル8のコイル挿入部801を配置することにより,コイル挿入部801とコイル保持溝20との間の摩擦力により,単極コイル8のマガジン2の軸方向の位置関係を保持してある。そしてこの摩擦力を利用して,単極コイル8の移動中における姿勢を保持し,単極コイル8のステータコア1からの両端の突出寸法を略同一に維持される。
次に,本例では,本成形工程においても使用する上下一対のフォーマー66を用いて,第2の仮成形工程を行う。
フォーマー66は,図12に示すごとくリング形状を有し,ステータコア1に対面する側に,コイルを所望形状に整えるための型面660を有する。具体的には,上下の各フォーマー66は,その内周部分がステータコア1に向かって突出するようなテーパ形状の型面660を有する。そして,フォーマー66をステータコア1に向かって前進させることにより上記コイル8を型面660のテーパ形状に沿って外方へ成形するように構成されている。
また,各フォーマー66には,上記挿入ブレード3及び上記仮成形ブレード34との干渉を防止する切り欠き部665が設けられている。そして,挿入ブレード3及び仮成形ブレード34を前進させた状態を維持したままフォーマー66をステータコア1に押圧することができるようになっている。
このような構造の上下一対のフォーマー66を,ステータコア1に向けて上下からそれぞれ前進させ,ステータコア1に押圧する。これにより,上記のごとくステータコア1に配設されている12個の単極コイル8のステータコア1の上下からからはみ出しているコイルエンド部がステータコア1に向かって倒れるように,第2の仮成形がなされる。
なお,上記仮成形工程においては,ステータコア1へ挿入された単極コイル8のテーパ状に配置されたコイルエンド部802を上記仮成形ブレード34により押圧して変形させる。そのため,コイルエンド部802のうち,ステータコア1の内周側に位置していた最も高さ方向の寸法が大きいコイルエンド部802が最も外周側に移動し,最も高さ方向の寸法が小さいコイルエンド部802が最も内周側に位置するよう変形する。そして,コイルエンド部802のすべてが外周側に向けて変形され,次の相の単極コイル8のコイルエンド部802の配置スペースが形成される。そして,このような作用効果が,上記第2の仮成形によって助長される。
次に,本例では,上述した巻枠5及び巻き付けアーム59を用いたコイルの形成及び移載機6を用いたコイルの移載作業を行って,第2のグループの12個の単極コイル8をマガジン2に挿入配置する。
そして,上記と同様に,マガジン2のコイル保持溝20がステータコア1のスロット10に対面するようにマガジン2をステータコア1の内部に配置する。このとき,上述した第1のグループである第1相のコイルと第2のグループのコイルとがずれるように,マガジン2とステータコア1との相対的な位置をずらして配置する。次いで,挿入ブレード3を用いたコイル8の移動及び仮成形ブレード34を用いた仮成形を行う。
そしてさらに,上記と同様に上下一対のフォーマー66を用いて第2の仮成形を行う。
次に,第3のグループの12個の単極コイル8についても,上記第1,第2のグループの場合と同様に作業する。ただし,コイルのマガジン2からステータコア1への移動の際には,第1のグループ(第1相)と,第2のグループ(第2相)に対して,第3のグループ(第3相)がずれるように,マガジン2とステータコア1との相対的な位置をずらす。
また,第3のグループに対する第2の仮成形は,結果的に本成形工程となる。即ち,第3のグループのコイルがステータコア1に挿入された段階で,36個すべての単極コイル8がステータコア1に装着された状態となる。そして,上記仮成形ブレード34による仮成形は,直接的には第3のグループの12の単極コイル8だけに対して行われる。一方,第2の仮成形として行うフォーマー66による成形は,36個すべての単極コイル8に対して行われ,コイル全体の形を整える本成形工程となる。
このようにして,ステータコア1には,合計36個の単極コイル8が挿入配置されていると共に,本成形が完了した状態となる。
なお,本例では,各グループの12個の単極コイルの形成から第2の仮成形までを一連の作業として行ったが,3組のマガジン2を用いて,コイル形成からマガジン2へのコイルの挿入配置までを3組平行して行い,作業の合理化を図ることももちろん可能である。
以上のように,本例では,上記マガジン2及び挿入ブレード3を利用することによって,容易かつ安定的に,いわゆる直線挿入工法を実施できる。即ち,図13,図14に示すごとく,コイル8の姿勢を変えることなく,上記の両端の突出寸法が略同一に維持されるように保持しながら,直線的にスロット10に挿入することができる。そのため,コイル8の上下方向の長さを必要以上に長くする必要がない。具体的には,図15に示すごとく,ステータコア1に挿入されたコイル8の上下方向の寸法L1は,従来の図51に示す上下方向の寸法L0よりも十分に短くすることができる。
また,本例の単極コイル8は,巻回軸線方向に沿って殆ど形が変化しない従来の単極コイルではなく,巻回軸線方向に沿ってコイルの形状がテーパ状に変化しており,異なる相同士の単極コイル8のコイルエンド部801の一部を重ね合わせた場合に最適な形状を有している。
そのため,ステータコア1からの余分なコイル8のはみ出しを防止することができ,コイル8をステータコア1に装着してなる部品の軸方向の長さ,ひいてはモータ全体の軸方向の長さを短くすることができる。
また,特に本例では,マガジン2に上記仮成形用溝24を設け,仮成形ブレード34の移動による仮成形を行う。これにより,各単極コイル8をステータコア1に装着するたびにコイルのはみ出し部分であるコイルエンド部を外方に押圧して変形させる仮成形を容易に行うことができる。また,この作業をコイルの移送と同時に行うことができ,装置及び工程の簡易化を図ることができる。
また,本例では,上記フォーマー66を用いて,これをステータコア1に押圧することにより上記コイル2の第2の仮成形及び本成形を行う。これにより,フォーマー66をステータコア1に押圧するだけで,仮成形されたコイル全体を一度に所望形状に成形することができる。そして,上記第2の仮成形及び本成形によって,ステータコア1からはみ出しているコイルエンド部をステータコア1に近づくように成形することができるので,より一層上記の軸方向寸法を小さくすることができる。
また,上記フォーマー66には,上記切り欠き部が設けられており,上記挿入ブレード3及び仮成形ブレード34を前進させた状態を維持したままフォーマー66をステータコア1に押圧することができる。そのため,上記のごとく,コイル8のステータコア1への挿入,仮成形に続いて連続的にフォーマー66による第2の仮成形及び本成形を実施することができ,製造工程の合理化を図ることができる。
なお,本例では,上記コイル挿入手段として上記挿入ブレード3を用い,上記仮成形手段として仮成形ブレード34を用いたが,これらに代えて,マガジン2の表側面及び裏側面に分割した構造の分割挿入ブレード又は分割挿入フック及び分割仮成形ブレード又は分割仮成形フックを用いることもできる。そしてこの場合,分割挿入ブレード又は分割挿入フックと分割仮成形ブレード又は分割仮成形フックとを上記マガジン2の表側面及び裏側面においてそれぞれ一体化することもでき,装置の簡素化を図ることもできる。
また,本例では三相DCブラシレスモータの例を示したが,その他の構造のモータに上記方法を適用することもできる。
本例では,図18,図19に示すごとく,参考例1におけるマガジン2からステータ1にコイルを挿入するコイル挿入装置の一例をより詳細に示したものである。
本例のコイル挿入装置9は,図18に示すごとく,底板部91から延設された図示しない支柱を介して固定された上板部92を有し,その上部にマガジン2を載置するマガジン受け台93を設けてなる。
マガジン受け台93は,フランジ部931と,該フランジ部931よりも小径の円柱形状を有する中央突起部932とよりなる。
また,上記底板部91には,支点941を中心に揺動可能に配設された複数の第1アーム94と,支点951を中心に揺動可能に配設された複数の第2アーム95とを設けてある。第1アーム94は,同図に示すごとく,その上端に挿入ブレード3を有しており,一方,第2アーム95は,その上端に仮成形ブレード34を有している。
第1アーム94は,昇降プレート961に設けたピン963に係合可能な長穴部942を有している。また,第2アーム95は,同図に示すごとく,第2昇降プレート962に設けたピン964に係合可能な長穴部952を有している。
また,上記昇降プレート961は,底板部91上に配設された,シリンダ971,昇降ロッド972,ベースプレート973,連結ロッド974等と連結されており,シリンダ971によって駆動される昇降ロッド972の昇降に伴って昇降するように構成されている。
また,上記第1アーム94及び第2アーム95に設けた長穴部942,952は,傾斜した長穴部分を有している。そして,ピン963,964の垂直方向の移動によってピン963,964と長穴部942,952との係合位置がずれることにより,第1アーム94及び第2アーム95は,支点941及び951を中心に揺動するように構成されている。なお,第1アーム94の長穴部942と第2アーム95の長穴部952の形状は若干変更してあり,第1アーム94と第2アーム95の揺動量等に違いを持たせてある。
また,図19に示すごとく,各第1アーム94には,2枚の挿入ブレード3が平行に配設されており,2枚の挿入ブレード3が一緒に第1アーム94の揺動方向に平行に移動するように構成されている。なお,すべての第1アーム94の揺動方向は,ステータ1の2つのスロット10間に位置するティース15の中央を通る半径方向Aに沿った方向である。
また,同様に,各第2アーム95には,2枚の仮成形ブレード34が平行に配設されており,2枚の仮成形ブレード34が一緒に第2アーム95の揺動方向に平行に移動するように構成されている。また,すべての第2アーム95の揺動方向は,ステータ1の2つのスロット10間に位置するティース15の中央を通る半径方向Bに沿った方向である。
そして,このコイル挿入装置9において注目すべき点は,図18に示すごとく,挿入ブレード3の揺動開始位置での垂直方向に対する傾き角αが5°以内に設定されており,かつ,揺動終了位置での垂直方向に対する傾き角は0°に設定されていることである。
そのため,コイル挿入装置9を用いてマガジン2からステータ1にコイルを移動する際には,挿入ブレード3に当接するコイル挿入部801とステータ1のスロット10とのなす角度を常時5°以内に維持した状態で,すべての単極コイル8を同時にステータコア1に向けて略直線的に移動させることができる。そして,それ故,単極コイル8の上下方向の位置ずれもほとんどなく,ステータコア1の軸方向の両端面位置から突出する両端の突出寸法を略同一に維持しながら単極コイル8を移動することができる。
その他は参考例1の記載の通りである。
本例は,参考例1におけるマガジン2に位置決め具25を設けた例である。
即ち,図20〜図23に示すごとく,マガジン2の軸方向両面に,全体形状が略扇形であり,その断面形状が内周側から外周側に向かうにつれて徐々に高さが低くなるテーパ形状の位置決め具25を設けた。この位置決め具25は,進退することなく固定状態で配設してあり,単極コイル8を移載機6から移載した際に,その形状を保持する役割を担っている。
また,図21〜図23に示すごとく,単極コイル8を保持した状態における周長は,図21におけるA−A断面部分をLr,B−B断面部分をLfとした場合,Lr>Lfの関係となる。これは,上記テーパ形状の効果によるものである。
そして,上記コイル挿入工程においては,図20にも示すごとく,上記挿入ブレード3を単極コイル8のコイル挿入部801に当接させて内周側から外周側へ移動させる。これにより,上記単極コイル8を上記位置決め具25によって上記コイル形状を保持した状態から上記単極コイル8の移動を開始することができる。
この場合には,移動開始時における単極コイル8の姿勢を最適な状態とすることができ,より精度良い寸法状態を維持することができる。
その他は参考例1と同様の作用効果が得られる。
本例は,参考例1におけるマガジン2に,進退可能な位置決め具26を設けた例である。
即ち,図24〜図27に示すごとく,マガジン2の軸方向両面に,全体形状が略扇形であり,その断面形状が内周側から外周側に向かうにつれて徐々に高さが低くなるテーパ形状の位置決め具26を設けた。この位置決め具26は,進退することなく固定状態で配設された本体部260と,その中央部において進退可能に配設された中央ブロック265とを有している。この中央ブロック265は,挿入ブレード3の前進に伴って内周側から外周側に向けて移動するよう構成されている。
また,図26,図27に示すごとく,単極コイル8を保持した状態における周長は,実施例1の場合と同様に,図25におけるA−A断面部分をLr,B−B断面部分をLfとした場合,Lr>Lfの関係となる。これも,上記テーパ形状の効果によるものである。
そして,上記コイル挿入工程においては,図28,図29に示すごとく,上記単極コイル8を上記位置決め具26全体によってコイル形状をテーパ形状に保持した状態から上記単極コイル8の移動を開始する。
即ち,上記挿入ブレード3を単極コイル8のコイル挿入部801に当接させて内周側から外周側へ移動させると同時に,中央ブロック265を内周側から外周側へと移動させる。
これにより,まず,移動開始時における単極コイル8の姿勢を最適な状態とすることができる。さらに,単極コイル8の移動中においては,上記中央ブロック265によって,単極コイル8の高さ方向の寸法関係が常時維持される。それ故,より精度良い寸法状態で単極コイル8をステータコア1へと移動させることができる。
その他は参考例1と同様の作用効果が得られる。
また,本例では,コイル挿入工程時に上記中央ブロック265を移動させたが,これに代えて,コイル挿入工程完了後に,上記中央ブロック265を移動させて,ステータコア1の軸方向両端面とコイルエンド部802との間に,位置決め具26の中央ブロック265を挿入することにより,単極コイル8のステータコア1の軸方向の両端面から突出する両端の突出寸法が略同一になるように整える軸方向位置決め工程を行うこともできる。
本例では,図30〜図48に示すごとく,上記マガジンとして,コイル形成工程において使用する巻き取り治具としても機能する特殊な構造を有するマガジン(巻き取り治具)7を用いてコイル形成工程を行った例である。
本例においては,図30,図31に示すごとく,電線88をループ状に巻回してなる単極コイル8を3つ連ねてなるモータ用のコイル(図43参照)を形成するコイル形成装置として,巻き取り治具(マガジン)7と回転装置74とを用いる。
巻き取り治具7は,図30〜図32に示すごとく,ベースホルダー70と,該ベースホルダー70の外周面に配設された複数の巻枠4とを有する。各巻枠4はベースホルダー70に対して進退可能に配設されており,いずれか1つの巻枠4が他の巻枠よりも突出した状態が得られるよう構成されている。
回転装置74は,図30,図31に示すごとく,巻き取り治具7全体を,突出した巻枠4の進退方向の軸線Cを中心に回転させるよう構成されている。
以下,さらに本例のコイル形成装置について詳説する。
巻き取り治具7においては,図32に示すごとく,ベースホルダー70が円盤形状を呈している。すなわち,ベースホルダー70は,上下一対のリング状プレート71,72を有しており,それぞれ中央貫通穴710,720及びその周囲に複数の位置決め穴712,722を有している。この中央貫通穴710,720及びその周囲の位置決め穴712,722は,後述する回転装置74との係合位置を決定するためのものである。
また,上下一対のリング状プレート71,72は,これらの中心から放射状に伸びる方向に沿って配設されたセパレートプレート79を介して連結されている。本例では,内角30°のピッチで4枚のセパレートプレート79を配設し,さらに,これらに対向する位置にも内角30°ピッチで4枚のセパレートプレート79を配設した。そして,隣り合うセパレートプレート79の間に設けられた内角約30°の空間に,それぞれ巻枠4を配置した。本例では,対向する位置にそれぞれ3つの巻枠4を隣接させ,合計6つの巻枠4を設けてある。
なお,図32に示すごとく,本例の巻き取り治具7は,円盤状の上記ベースホルダー70の外周面において空いている位置に,さらにセパレートプレート79及び巻枠4を配設することができるよう構成してあり,最大12個の巻枠4を備えることができる。
また,巻枠4は,図32に示すごとく,ベースホルダー70の中心点から放射状に伸びる軸線に沿って進退可能に配設されている。また,各巻枠4は,上記軸線に沿って幅が広がる扇形形状を有している。
すなわち,図32に示すごとく,各巻枠4は,上記ベースホルダー70のリング状プレート71,72に平行な面をそれぞれ表面及び裏面とすると,その表面及び裏面から見た全体形状が略扇形であると共に,その中央部に切り欠き部420を設けた枠本体部42を有する。また,枠本体部42の両側面には,段部425を設けてあり,単極コイル8を形成した場合にその位置決めがなされるようにしてある。
また,枠本体部42の表面及び裏面には,巻回される単極コイルの形状を整えるための,成形ブロック43,44が着脱可能に配設されている。この成形ブロック43,44も略扇形を呈しており,中央部に切り欠き部430,440を有している。なお,成形ブロック43,44の枠本体部42への固定は,図示していないビスのねじ込みにより行っている。この成形ブロック43,44は,上述した位置決め具として機能する。
また,本例の成形ブロック43,44は,図32に示すごとく,外周側から内周側に近づくにつれて,厚みを厚くしてあり,成形される単極コイルの高さが内周側に来るほど高くなるようにしてある。
また,図32に示すごとく,上記枠本体部42は,上記切り欠き部420からベースホルダー70に向かう軸方向に,長方形状の貫通穴429を有している。また,貫通穴429の上下には,円形状の貫通穴であるロッド穴428が設けられている。そして,巻枠4は,上記貫通穴429を通したガイドプレート41をベースホルダー70に固定することによって,ベースホルダー70に進退可能に配設される。
より具体的には,ガイドプレート41は,図32に示すごとく,ベースホルダー70に固定される基端部415と,巻枠4の前進位置を規制するために略T字状に上下方向の寸法を大きくした先端部410とを有している。そして,このガイドプレート41の基端部415を,上記枠本体部42の切り欠き部420の底部に開口している上記貫通穴429に通し,かつ,スプリング46を装着したロッド45を枠本体部42の貫通穴429の上下に設けられたロッド穴428に通す。そして,ガイドプレート41の基端部415をベースホルダー70の上下一対のリング状プレート71,72間に挟持して固定し,また,2本のロッド45の一端をリング状プレート71,72に固定すると共に他端をガイドプレート41の先端部410に固定する。これにより,巻枠4は,ベースホルダー70に対して進退可能に固定される。
また,図44〜図46に示すごとく,巻枠4には,ピン頭部480を摘んで操作することによってピン先端部481を進退させることができる位置決め用ピン48を上下に有している。また,ガイドプレート41には,上記ピン先端部481と係合可能なピン穴418,419を有している。そして,図44に示すごとく,位置決めピン48のピン先端部481をピン穴418に係合させている状態においては,巻枠4が後退してベースホルダー70に近づいた状態が維持される。また,巻枠4を前進させる場合には,位置決めピン48を後退させて,そのピン先端部481とピン穴418との係合状態を解除し,巻枠4をスプリング46に抗して前進させる。そして,図46に示すごとく,再び位置決めピン48を前進させてピン先端部481をピン穴419に係合させる。これにより,巻枠4は,その軸方向に前進してベースホルダー70から離れた位置に固定させるように構成されている。
上記のごとく配設された各巻枠4の両側には,ベースホルダー70の外周面から延設されたセパレートプレート79が存在している。そして,セパレートプレート79と巻枠4との間には,後述するコイル保持溝として機能する所定の間隔が保持されている。
また,本例の巻き取り治具7は,上記巻枠4のすべてを後退させた状態における巻枠4の先端が形成する外形線が,ベースホルダー70の中心点を中心とする円形状となっている。すなわち,本例の巻き取り治具7は,後述するモータコアの内周面に各巻枠4を対面させて配置できる形状となっている。
次に,本例の回転装置74は,図30,図31に示すごとく,図示しない駆動軸から延設されたストレート部741と該ストレート部741にフランジ751,752を介して接続された屈曲部76とを有し,屈曲部76の先端に巻き取り治具7との接続用フランジ77を有している。
屈曲部76は,同図に示すごとく,ストレート部741と同軸線上に伸びる第1部位761と,この第1部位から90度折れ曲がって延設された第2部位762と,さらに第2部位762から90度折れ曲がり上記ストレート部741と平行な第3部位763と,さらに第3部位763から90度折れ曲がった第4部位764とを有する。そして,第4部位764の先端に上記接続用フランジ77が配設されている。
接続用フランジ77は,図30,図31に示すごとく,巻き取り治具7のベースホルダー70と接続した場合に,ベースホルダー70の厚み方向及び径方向の中心点が,上記ストレート部741の軸線上に来るように位置調整されている。
また,上記接続用フランジ77と,巻き取り治具7の周方向の固定位置は,巻枠4の軸心Cと回転装置74のストレート部741の回転中心C2とが一致する位置において適宜変更可能に構成されている。
次に,上記巻き取り治具7及び回転装置74を有するコイル形成装置により,単極コイル8を複数連ねてなるモータ用のコイルを形成する方法について,図33〜図43を用いて説明する。なお,これらの図においては,回転装置74の記載を省略してある。
まず,図33に示すごとく,巻き取り治具7におけるすべての巻枠4を後退させた状態で,巻き取り治具7を回転装置74に固定し,その回転中心C2(図30,図31参照)と第1の巻枠4aの軸線Cとを一致させる。
次に,この状態から,図34に示すごとく,第1の巻枠4aを他の巻枠4よりも突出するよう前進させる巻枠突出工程を行う。このとき,巻枠4aを後退位置で固定していた位置決めピン48(図44〜図46)による固定を解除して,巻枠4aをスプリング46に抗して前進させ,再び位置決めピン48によりその前進位置で固定する。
そして,図34に示すごとく,電線88を上方の一方向から供給すると共に,その先端を巻き取り治具7に固定する。固定方法は,特別な固定装置を用いて決められた位置に固定しても良いし,巻き取り治具7の任意の位置に結びつける方法をとることもできる。本例では,後者の方法をとった。
次に,図34,図35に示すごとく,突出した巻枠4aに電線88を一方向から供給すると共に,回転装置74を駆動して,巻枠4aの軸線Cを中心に巻き取り治具7全体を回転させる巻回工程を行う。これにより,図36に示すごとく,突出した巻枠4aに電線88が巻回されて第1の単極コイル8の形成が完了する。
次に,図37に示すごとく,単極コイル8を形成した上記第1の巻枠4aを後退させる巻枠後退工程を行う。このとき,巻枠4aは,再び位置決めピン48(図44〜図46)を操作して,後退位置で固定する。
同図に示すごとく,巻枠4aの周囲に形成された単極コイル8は,そのループの上下に位置するコイルエンド部802を巻枠4の表裏にむき出しにし,かつ,左右に位置するコイル挿入部801をセパレートプレート79と巻枠4との間の空隙に収容した状態となる。
次に,図38に示すごとく,単極コイル8を形成した第1の巻枠4aの隣の第2の巻枠4bを軸心Cに沿って前進させ,他の巻枠4よりも外方に突出させ,上記と同様に前進位置で固定する。
また,この巻枠突出工程の前後いずれかにおいて,巻き取り治具7と回転装置74との係合位置を変更し,回転装置74の回転中心と,第2の巻枠4bの軸心とを一致させる。
また,同図に示すごとく,第1の巻枠4aが保持する単極コイル8から繋がっている渡り線885は,第2の巻枠4bの下方に渡し,これに続く電線88を先程と同様上方の一方向から供給する。
次に,図38,図39に示すごとく,突出した巻枠4bに電線88を一方向から供給すると共に,巻枠4bの軸線Cを中心に巻き取り治具7全体を回転させる巻回工程を行う。このときの回転方向は,第1の巻枠4aの場合と逆方向とする。これにより,図40に示すごとく,突出した巻枠4bに電線88が巻回されて,第1の単極コイル8とは巻き方向が逆の第2の単極コイル8の形成が完了する。
次に,図40に示すごとく,単極コイル8を形成した上記第2の巻枠4bを後退させ,上記と同様に後退位置で固定させる。
同図に示すごとく,巻枠4bの周囲に形成された第2の単極コイル8も,そのループの上下に位置するコイルエンド部802を巻枠4の表裏にむき出しにし,かつ,左右に位置するコイル挿入部801をセパレートプレート79と巻枠4との間の空隙に収容した状態となる。
次に,図41に示すごとく,第2の巻枠4bの隣の第3の巻枠4cを軸心Cに沿って前進させ,他の巻枠4よりも外方に突出させ,上記と同様に前進位置で固定する。また,この場合にも,巻枠突出工程の前後いずれかにおいて,巻き取り治具7と回転装置74との係合位置を変更し,回転装置74の回転中心C2(図30,図31)と,第3の巻枠4cの軸心Cとを一致させる。
また,同図に示すごとく,第2の巻枠4bが保持する単極コイル8から伸びる渡り線885に続く電線88を,上記と同様に上方の一方向から供給する。
次に,図41,図42に示すごとく,突出した巻枠4cに電線88を一方向から供給すると共に,巻枠4cの軸線Cを中心に巻き取り治具7全体を回転させる巻回工程を行う。このときの回転方向は,第2の巻枠4cの場合と逆方向とする。これにより,図42に示すごとく,突出した巻枠4cに電線88が巻回されて,第2の単極コイル8と巻き方向が逆の第3の単極コイル8の形成が完了する。
次に,図43に示すごとく,単極コイル8を形成した上記第3の巻枠4cを後退させ,上記と同様に後退位置で固定させる。
同図に示すごとく,巻枠4cの周囲に形成された第3の単極コイル8のコイル挿入部801もセパレートプレート79と巻枠4との間の空隙に収容した状態となる。
これにより,3つの単極コイル8を交互に巻き方向が逆となるように連ねたコイルが完成する。
次に,図43に示すごとく,上記コイルを形成した3つの巻枠4a〜3cに対向する3つの巻枠4d〜3fに対しても,上記と同様の手順によって,3つの単極コイル8を交互に巻き方向が逆となるように連ねたコイルを形成することができる。
このように,本例のコイル形成方法においては,上記ベースホルダー70と巻枠4とを有する上記の構造の巻き取り治具7と回転装置74とを用いる。そして,上記のごとく,巻枠突出工程,巻回工程,巻枠後退工程を,上記巻枠ごとに順次行う。
ここで,上記巻回工程は,上記巻き取り治具全体を上記突出した巻枠4の軸心Cを中心に回転させて行う。そのため,上記のごとく,電線88を一方向から供給することができ,電線88に捩りを発生させることなく巻枠4に単極コイル8を形成することができる。
また,上記巻回工程は上記巻枠突出工程の後に行い,巻回工程の後には上記巻枠後退工程を行う。すなわち,巻回工程を行う対象の巻枠4を変更する場合には,巻枠突出工程及び巻枠後退工程における巻枠4の前進及び後退を行って変更することができ,隣り合う巻枠4の間に,電線供給のためのスペースを特別に設ける必要がない。それ故,得られる単極コイル8間の渡り線885の長さも十分に短く抑えることができる。
また,本例では,巻き取り治具7の各巻枠4が,上記のごとく略扇形であり,かつ,その表面及び裏面には,上記成形ブロック43,44が配設されている。成形ブロック43,44は,上記のごとく,外方から内方に近づくにつれて厚みが厚くなっている。そのため,巻枠4に巻回された単極コイル8は,これを構成する複数の電線ループの形状が巻枠4の軸線Cに沿って変化している。
すなわち,単極コイル8を構成する複数の電線ループは,外方に行くほど,扇形の巻枠4に沿って幅が広くなり,かつ,成形ブロック43,44の形状に沿って高さが低くなる。これにより,後述するごとく,モータコアにコイルを装着した際のコイルエンド部802の配置を最適な状態にすることができる。この径方向内側から外側に向かって幅が広がると共に,軸方向高さが径方向内側から外側に向かって低くなる構造を取ることによって,電線88の巻き取り時に単極コイル8を構成する各電線(巻線)がずれることを防止することができる。
また,本例の巻き取り治具7は,上記巻枠4のすべてを後退させた状態における巻枠4の先端が形成する外形線が円形状となっており,後述するモータコアの内周面に各巻枠4を対面させて位置できる。
また,各巻枠4の両側には,ベースホルダー70の外周面から延設されたセパレートプレート79が存在している。そして,セパレートプレート79と巻枠4との間の間隙は,コイル保持溝として機能している。そしてこのコイル保持溝に沿って,後述する参考例2に示すごとく,各単極コイル8の直線的な移動によるモータコアへの装着作業を実現することができる。
次に,本例では,上記のコイル形成装置を用いて形成したコイルを,さらに上記巻き取り治具7から直接的にモータコアに挿入する方法の一例を示す。
本例では,図47,図48にすごとく,リング状のステータコア1の内周面に設けたスロット10にコイル(図43参照)を挿入配置する。なお,本例では,後述する挿入ブレード3等の動きを明確化するため,コイル(単極コイル8)の図示を省略する。
上記ステータコア1を用いて構成するモータは三相DCブラシレスモータである。そして本例におけるステータコア1も,リング状の電磁鋼板を積層して作製したものであり,図47,図48に示すごとく,その内周面にコイルを挿入するためのスロット10を有している。
本例では,ステータコア1に対して,合計36個の単極コイル8を配設すべく,72のスロット10を設けてある。そして,一相を担う単極コイル8は12個ずつである。本例では,上記のごとく,3個の単極コイル8を連ねたコイルを1つの巻き取り治具7によって2組作製し,これらを同時にステータコア1に装着する。この作業を6回行うことにより,必要なすべての単極コイル8がステータコア1に装着される。
この作業をさらに具体的に説明すると,まず,図47に示すごとく,巻き取り治具7における巻枠4とセパレートプレート79との間に形成されるコイル保持溝790がステータコア1のスロット10に対面するように,巻き取り治具7をステータコア1の内部に配置する。
また,図47に示すごとく,巻き取り治具7の上記コイル保持溝790には挿入ブレード3を挿入する。また,巻き取り治具7における巻枠4の枠本体部42に設けた切り欠き部420とその上下の成形ブロック43,44に設けた切り欠き部430,440(図32参照)は,仮成形ブレード34を挿入するための仮成形溝795となる。
そして,図48に示すごとく,挿入ブレード3をコイル保持溝790内において中心から外周に向かう方向に前進させると同時に,仮成形ブレード34を仮成形用溝795内において中心から外周に向かう方向に前進させる。これにより,単極コイル8は上記挿入ブレード3に押されて,コイル保持溝790から上記ステータコア1のスロット10に略直線的に移動する。また,単極コイル8におけるステータコア1からはみ出ている上下のコイルエンド部802(図43)は,上記仮成形ブレード34により押圧され外方に変形する仮成形が施される。
このような挿入ブレード3及び仮成形ブレード34の前進動作は,6個の単極コイル8に対してすべて同時に行われ,6個の単極コイル8が同時にステータコア1のスロット10に挿入される。
次に,本例では,参考例1と同様の上下一対のフォーマー66(図12参照)を用いて,第2の仮成形を行う。フォーマー66は,上記のごとく,リング形状を有し,ステータコア1に対面する側に,コイルを所望形状に整えるための型面660を有する。また,各フォーマー66には,上記挿入ブレード3及び上記仮成形ブレード34との干渉を防止する切り欠き部665が設けられている。そして,挿入ブレード3及び仮成形ブレード34を前進させた状態を維持したままフォーマーをステータコア1に押圧することができるようになっている。
このような構造の上下一対のフォーマー66を,ステータコア1に向けて上下からそれぞれ前進させ,ステータコア1に押圧する。これにより,上記のごとくステータコア1に配設されている6個の単極コイル8のステータコア1の上下からからはみ出しているコイルエンド部802がステータコア1に向かって倒れるように,第2の仮成形がなされる。
次に,本例では,上述したコイル形成装置を用い,巻き取り治具7上にあらたに3個の単極コイル8を連ねたコイルを2組形成する。そして,上記と同様に,巻き取り治具7から直接的にステータコア1へのコイルの移動と仮成形及び第2の仮成形を行う。この作業を合計6回繰り返すことにより,合計36個の単極コイル8がステータコア1に装着される。そして,最後の第2の仮成形として行うフォーマーによる成形は,36個すべての単極コイル8に対して行われ,コイル全体の形を整える本成形工程となる。
このようにして,ステータコア1には,合計36個の単極コイル8が挿入配置される。
なお,本例では,6個の単極コイルの形成から第2の仮成形までを一連の作業として行い,これを6回繰り返したが,複数組の巻き取り治具7を用いて,効率を上げることもできる。さらに,上記巻き取り治具7における巻枠4の数を6個から12個に増やして,12個の単極コイル8を一度にステータコア1へ移動させることにより工程の合理化を図ることも可能である。
以上のように,本例でも,上記巻き取り治具7及び挿入ブレード3を利用することによって,容易かつ安定的に,直線的にコイルを移動させる,いわゆる直線挿入工法を実施できる。即ち,単極コイル8の姿勢を変えることなく直線的にスロット10に挿入することができる。そのため,コイルの上下方向の長さを必要以上に長くする必要がない。
さらに,本例では,上記のごとく,コイル形成を行った巻枠4から直接ステータコア1へとコイルの移動を行うことができる。そして,コイルを形成した後,巻枠から他のコイル移載機へとコイルを移す必要がなく,非常に効率的にモータコアへのコイルの装着を行うことができる。これは,すでに詳説したごとく,巻き付け治具2の構造が上記のごとく優れた構造を有しているためである。
そして,巻き取り治具7から直接ステータコア1へコイルを挿入できるので,単極コイル8同士を繋ぐ渡り線の長さが短くてもコイルの移動を容易に実施することができる。
Claims (25)
- 内周面に複数のスロットを設けたリング状のモータコアを有すると共に,複数相のコイル群を有し,各相のコイル群は一極分を構成する単極コイル複数により構成されており,各単極コイルをそれぞれ2つの上記スロットに跨るように通して上記モータコアに挿入配置し,かつ,異なる相のコイル群に属する単極コイル同士は,上記モータコアに装着された状態において互いのコイルエンド部の一部を重ね合わせてあるモータを製造する方法において,
電線を複数回巻回することによって,上記スロットに挿入されるコイル挿入部を2箇所に有すると共に,該コイル挿入部を結ぶように上記モータコアの外部に配置される上記コイルエンド部を2箇所に有し,かつ,上記コイル挿入部に平行な高さ方向の寸法が,巻回中心軸線方向に沿って上記モータコアの径方向に対応する内周側が外周側よりも大きくなるよう変化した形状を呈する上記単極コイルを形成するコイル形成工程と,
上記単極コイルにおける上記2つのコイル挿入部を上記スロットに挿入するコイル挿入工程と,
上記モータコアの軸方向両端面と上記コイルエンド部との間に,位置決め具を挿入することにより,上記単極コイルの上記モータコアの軸方向の両端面から突出する両端の突出寸法が略同一になるように整える軸方向位置決め工程とを含むことを特徴とするモータの製造方法。 - 請求項1において,上記コイル挿入工程は,上記単極コイルを上記コイル形成工程時又はその後にコイル保持手段によって保持し,上記コイル挿入部がそれぞれ上記スロットの内周開口部に対面すると共に上記モータコアの軸方向に略平行となるように上記単極コイルを配置し,上記単極コイルを上記コイル保持手段から離脱させるように上記モータコアに向けて略直線的に移動させることにより行うことを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項1において,上記コイル挿入工程においては,上記単極コイルのみを上記モータコアの上記スロットに挿入することを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項2において,上記コイル形成工程において形成する上記単極コイルは,上記巻回中心軸線方向に見た形状が上記コイル挿入部及び上記コイルエンド部の略直線部分を4つの辺とする略四角形状を呈しており,かつ,隣り合う上記コイルエンド部の略直線部分を結んで形成される仮想面が上記巻回中心軸線に対して傾斜したテーパ形状を有していることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項2において,上記位置決め具は,上記単極コイルのテーパ形状と傾き方向が同じテーパ形状を有していることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項4において,上記位置決め具のテーパ形状の傾きは,上記単極コイルのテーパ形状の傾きよりも大きいことを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項2において,上記コイル挿入工程においては,上記単極コイルのコイル挿入部を配置しうるコイル保持溝を有すると共に,両面に上記位置決め具を進退可能に有するマガジンを上記コイル保持手段として用い,該マガジンの上記コイル保持溝に上記単極コイルの上記コイル挿入部を配置すると共に,上記マガジンを上記モータコアの内部に配置して上記単極コイルを上記モータコアのスロットに挿入し,上記軸方向位置決め工程は,上記マガジンが有する上記位置決め具を移動させて上記単極コイルに当接させることにより行うことを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項において,上記モータコアはステータコアであることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項7において,上記コイル挿入工程においては,コイル挿入手段を上記単極コイルに当接させてその当接部を上記マガジンの中心から外周に向かう方向に前進させることにより,上記単極コイルを上記コイル保持溝から上記モータコアの上記スロットに移動させることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項9において,上記コイル挿入手段は,上記マガジンの上記コイル保持溝に挿入可能な挿入ブレードよりなり,該挿入ブレードを上記コイル保持溝に挿入し て中心から外周に向かう方向に前進させることにより,上記コイル挿入部を上記コイル保持溝から上記モータコアの上記スロットに移動させることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項9において,上記コイル挿入手段は,上記マガジンの表面側及び裏面側からそれぞれ上記コイル保持溝に挿入可能な一対の分割挿入ブレードよりなり,該一対の分割挿入ブレードを上記マガジンの表面側及び裏面側からそれぞれ上記コイル保持溝に挿入して上記コイル挿入部に当接させ,その当接部を中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記コイル挿入部を上記コイル保持溝から上記モータコアの上記スロットに移動させることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項9において,上記コイル挿入手段は,上記マガジンの表面側及び裏面側に分割された一対の分割挿入フックよりなり,該一対の分割挿入フックを上記マガジンの表面側及び裏面側に突出している上記コイルエンド部にそれぞれ当接させて上記マガジンの中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記コイル挿入部を上記コイル保持溝から上記モータコアの上記スロットに移動させることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項9において,上記コイル保持溝から上記スロットへの上記コイル挿入部の移動と同時あるいはその後に,隣接する上記コイル保持溝の間に配設された仮成形手段を上記マガジンの中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記コイルエンド部を押圧して変形させる仮成形工程を行うことを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項9において,上記マガジンには上記コイル保持溝に並んで仮成形用溝を設けておき,上記仮成形手段としては上記仮成形用溝に挿入可能な仮成形ブレードを用い,該仮成形ブレードを上記仮成形用溝に挿入して中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記仮成形工程を行うことを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項14において,上記仮成形手段は,上記マガジンの表面側及び裏面側に分割された一対の分割仮成形ブレードよりなり,該一対の分割仮成形ブレードを上記マガジンの表面側及び裏面側において上記マガジンの中心から外周に向かう方向に前進させることにより上記仮成形工程を行うことを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項15において,上記コイル挿入手段は,上記マガジンの表面側及び裏面側に分割された一対の分割挿入ブレードよりなり,該分割挿入ブレードと上記分割仮成形ブレードとは連動するよう構成されていることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項15において,上記コイル挿入工程と上記仮成形工程とを複数回繰り返した後,上記コイルエンド部を所望形状に整えるための型面を有するフォーマーを上記モータコアに押圧することにより上記コイルエンド部を成形する本成形工程を行うことを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項17において,上記フォーマーには,上記コイル挿入手段及び上記仮成形手段との干渉を防止する切り欠き部が設けられており,上記コイル挿入手段及び上記仮成形手段を前進させた状態を維持したまま上記フォーマーを上記モータコアに押圧することを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項1〜18のいずれか1項の発明において,上記モータは三相DCブラシレスモータであり,上記コイル挿入工程においては,一相分の単極コイルを同時に上記モータコアの上記スロットに挿入することを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項7において,上記コイル形成工程は,ベースホルダーと,該ベースホルダーの外周面に放射状に配設された複数の巻枠とを有し,該巻枠が上記ベースホルダーに対して進退可能に配設された巻き取り治具を用い,
上記複数の巻枠のうち1つの巻枠を他の巻枠よりも突出するよう前進させる巻枠突出工程と,
上記突出した巻枠に電線を一方向から供給すると共に,上記巻枠の軸線を中心に上記巻き取り治具全体を回転させて上記巻枠に上記電線を巻回して単極コイルを形成する巻回工程と,
上記単極コイルを形成した上記巻枠を後退させる巻枠後退工程とを含み,
上記巻枠突出工程と上記巻回工程と上記巻枠後退工程とを隣接する巻枠に順次繰り返し行うと共に,上記巻回工程においては上記巻き取り治具の回転方向を順次逆転させることにより行い,
上記コイル挿入工程においては,上記マガジンとして上記巻き取り治具を用い,上記コイルを保持した上記巻き取り治具を上記モータコアの内部に配置すると共に,上記各単極コイルを上記巻枠から直接上記モータコアの上記スロットに移動させることを特徴とするモータの製造方法。 - 請求項20において,上記巻き取り治具における上記ベースホルダーは円盤形状を呈しており,上記複数の巻枠は,上記ベースホルダーの中心点から放射状に伸びる軸線に沿って進退可能に配設されていることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項20において,上記巻き取り治具における上記各巻枠は,上記軸線に沿って幅が広がる扇形形状を有していることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項20において,上記巻き取り治具における上記各巻枠は,巻回される単極コイルの形状を整えるための成形ブロックを着脱可能に備えていることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項20において,上記巻き取り治具は,上記巻枠のすべてを後退させた状態における該巻枠の先端が形成する外形線が,上記ベースホルダーの中心点を中心とする円形状となることを特徴とするモータの製造方法。
- 請求項20において,上記各巻枠の両側には,上記ベースホルダーの外周面から延設されたセパレートプレートが配設されており,該セパレートプレートと上記巻枠との間には所定の間隔が保持されていることを特徴とするモータの製造方法。
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