JP4262377B2 - ステータの巻線装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ティース毎に分割されたステータコアを円環状に組み立てるとともに、前記ステータコアに巻線処理を施してステータを形成するステータの巻線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、モータや発電機では、円環状に組み立てられたステータコアの内部にロータを配設した構造が採用されている。この種のステータコアには、略円筒体の内周面に半径方向に指向した凸部が複数形成されており、その凸部の溝に導線を巻き付けるように構成されている。このため、導線の巻き付け作業が極めて煩雑であるという不具合があった。
【０００３】
そこで、例えば、特開平９−１９１５８８号公報に開示されている回転電機およびその製造方法が知られている。この従来技術では、図１２に示すように、３つの固定子片１ａ、１ｂおよび１ｃが一つのユニットコア２として構成されており、３つの前記ユニットコア２を組み合わせることによって一つの固定子が構成されている。固定子片１ａ〜１ｃは、それぞれの巻線作業に干渉することがないように互いに角度を有して構成されている。
【０００４】
固定子片１ａ〜１ｃが図示しない鉄心保持治具に保持された状態で、フライヤ（図示せず）を介して巻線処理が施され、図１３に示すように、前記固定子片１ａ〜１ｃにコイル３ａ〜３ｃが巻線される。さらに、固定子片１ａ〜１ｃは、治具（図示せず）に沿って内方に折り曲げられてユニットコア２が構成され、前記ユニットコア２が３つ組み合わされることによって固定子が製造されている（図１４参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、固定子片１ａ〜１ｃに鉄心保持治具およびフライヤを介して巻線処理を行った後、前記固定子片１ａ〜１ｃを治具に沿って折り曲げる処理を、例えば、３個のユニットコア２について行うとともに、これらを一体的に組み付ける作業が必要となる。これにより、複数の治具を要するとともに、固定子の製造作業全体が相当に煩雑でかつ時間のかかるものになるという問題が指摘されている。
【０００６】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、ステータの巻線作業を容易かつ効率的に行うことが可能なステータの巻線装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るステータの巻線装置では、基台に対して円環状に装着される各保持機構に対し、ティース毎に分割されたステータコアが保持されるとともに、前記ステータコアのロータ側端部が鉛直上方向に指向した鉛直姿勢に配置される。この状態で、巻線機構を介してステータコアにコイルが巻回された後、前記ステータコアが鉛直姿勢から水平姿勢に回動されるとともに、保持機構が円環状の中心に向かって移動し、該ステータコア同士が互いに係合される。
【０００８】
これにより、ステータコアを保持機構に装着した状態で、そのロータ側端部を鉛直姿勢に配置させることができ、前記ステータコアに対する巻線作業が容易かつ円滑に遂行される。しかも、巻線処理後のステータコアを垂直姿勢から水平姿勢に回動させ、さらに保持機構を円環状の中心に向かって移動させるだけで、各ステータコア同士が互いに係合されて円環状に配置される。このため、ステータの巻線作業全体が、簡単な構成で効率的かつ迅速に遂行されることになる。しかも、構成が簡素化することにより、部品点数を削減しかつ製造コストを有効に低減することが可能になる。
【０００９】
また、保持機構が、基台に対して移動可能に配置される可動台を備えており、この可動台に水平軸回りに揺動自在に設けられる揺動支持部材が、ステータコアを保持するとともに、クランプ手段を介して前記ステータコアが前記揺動支持部材に対し押圧保持される。従って、極めて簡単な構成で、ステータコアを鉛直姿勢と水平姿勢とに容易に姿勢変換させることができ、巻線作業全体の効率化が容易に遂行される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るステータの巻線装置１０が適用されるステータ１２の斜視説明図である。ステータ１２は、外径リング１３内に円環状に配設保持されるティース毎に分割された複数の、例えば、９個のステータコア１４と、前記ステータコア１４に巻き付けられる複数の巻線コイル１６と、前記巻線コイル１６が巻線される整流子部材１８とを備える。
【００１１】
ステータコア１４は、同一形状の弾性力を有する鉄系材料で形成された板体を所定枚数積層して構成され、または鉄系材料で鋳造により一体成形される。ステータコア１４は、頭部２０と脚部２２とを備えた略Ｔ字状に形成され、この頭部２０の円周方向の一端側には円弧状の空間からなる凹部２４が設けられるとともに、円周方向の他端側には円弧状の凸部２６が設けられる。頭部２０には、孔部２７が形成されている。整流子部材１８は、リング状に形成されており、その外周部には、等角度間隔ずつ離間して巻線用係止ピン２８が設けられている。
【００１２】
図２は、本発明の実施形態に係る巻線装置１０の概略構成を示す斜視説明図であり、図３は、前記巻線装置１０の一部断面側面図である。
【００１３】
巻線装置１０は、ステータコア１４を保持するとともに、前記ステータコア１４のロータ側端部である脚部２２を鉛直上方向に配置可能な複数の、例えば、９台の保持機構３０と、複数の前記保持機構３０が円環状にかつ前記円環状の中心（矢印Ａ方向）に向かって移動可能に装着されるインデックステーブル（基台）３２と、前記脚部２２を鉛直上方向に配置した状態で前記ステータコア１４に巻線コイル１６を形成する巻線機構３４と、前記巻線コイル１６が施された前記ステータコア１４を鉛直姿勢から水平姿勢に回動させるとともに、該ステータコア１４同士を互いに係合させるために、前記保持機構３０を前記円環状の中心に向かって押圧する駆動機構３６とを備える。
【００１４】
インデックステーブル３２はリング状を有しており、所定の角度間隔ずつ離間して、例えば、９個の開口部３８が形成される。インデックステーブル３２の中央部には、整流子部材１８を保持してこの整流子部材１８を矢印Ｂ方向（鉛直下方向）に移動させる移動手段４０が配置される。
【００１５】
この移動手段４０は、インデックステーブル３２と一体的に間欠回転可能な回転軸４２を備え、この回転軸４２の途上にフランジ部４４が形成される。フランジ部４４上に整流子部材１８が載置されるとともに、前記整流子部材１８上に押さえナット４６が配置される。この押さえナット４６は、回転軸４２に形成された図示しないねじ部に螺合するねじ孔を有している。回転軸４２は、アクチュエータ、例えば、シリンダ４８から延在するロッド５０に連結されている。
【００１６】
図４および図５に示すように、保持機構３０は、インデックステーブル３２に対して矢印Ａ方向に進退動作可能に配置される可動台５２と、前記可動台５２に鉛直方向に揺動自在に設けられるとともに、ステータコア１４を保持する揺動支持部材５４と、前記揺動支持部材５４に対して前記ステータコア１４を押圧するクランプ手段５６とを備える。
【００１７】
可動台５２は、インデックステーブル３２の上面３２ａに沿って矢印Ａ方向に進退可能であり、この可動台５２の下部には、前記インデックステーブル３２の開口部３８を貫通して該インデックステーブル３２の裏面側には、係合する従動カム部材５８が固着される。この従動カム部材５８の矢印Ａ方向先端側に鉛直下方向に向かって矢印Ａ方向とは逆方向に傾斜するテーパ面６０が設けられている。可動台５２上には、一対の支柱部６２が上方に向かって膨出形成されており、前記支柱部６２に支軸６４を介して揺動支持部材５４が設けられる。
【００１８】
揺動支持部材５４は、外力が付与されていない状態では、図４に示すように、水平方向に延在しており、その端部から上方に突出する屈曲部６６には、ステータコア１４の孔部２７に嵌合するピン６８が設けられる。揺動支持部材５４には、ステータコア１４の頭部２０の湾曲形状に対応する湾曲受け部７０が設けられている。
【００１９】
揺動支持部材５４には、屈曲部６６と反対側の端部にクランプ手段５６を構成するクランプ部材７２が支軸７４を介して揺動自在に装着される。支軸７４にはスプリング７６が巻回されており、クランプ部材７２は、このスプリング７６を介してクランプ方向に付勢されている。揺動支持部材５４には、アンクランプ状態のクランプ部材７２が当接支持される突き当て部７８が設けられている。
【００２０】
図２および図３に示すように、巻線機構３４は、図示しない回転駆動源に連結されて鉛直軸回りに回転可能な回転軸８０を備え、この回転軸８０の下部側にフライヤ本体８２が装着される。フライヤ本体８２の先端に設けられたノズル８４から巻線コイル１６を構成する線状コイル１６ａが供給可能である。
【００２１】
駆動機構３６は、ステータコア１４が供給される位置に対応して配置されるプッシュロッド８６を備え、このプッシュロッド８６は、揺動支持部材５４が立位姿勢に保持された状態で、クランプ部材７２をスプリング７６の弾性力に抗して開放側に支持する。このステータコア１４の供給位置あるいは別のステーションに配置された巻線機構３４に対応し、この巻線機構３４による巻線作業時に揺動支持部材５４およびクランプ部材７２を保持する第１駆動カム部材８８が、矢印Ａ方向に進退可能に配置される。
【００２２】
インデックステーブル３２の下部側には、駆動機構３６を構成する第２駆動カム部材９０が矢印Ｂ方向に進退自在に配置される。この第２駆動カム部材９０はリング状に構成されており、その上部外周側に各保持機構３０を構成する従動カム部材５８のテーパ面６０に当接するテーパ面９２が周回形成されている。第２駆動カム部材９０の外周側には、保持機構３０の数に対応して９個のプッシュロッド９４が鉛直方向に進退自在に設けられる。このプッシュロッド９４は、各揺動支持部材５４を水平軸回りに９０゜回転させることにより、巻線処理後のステータコア１４を鉛直姿勢から水平姿勢に姿勢変換させる機能を営む。
【００２３】
駆動機構３６は、インデックステーブル３２の上方に配置された昇降テーブル９６を備え、この昇降テーブル９６には、各保持機構３０を構成するクランプ部材７２を上方から押圧する９個の押圧ロッド９８が設けられるとともに、各押圧ロッド９８は、スプリング１００を介して鉛直下方向に押圧されている。昇降テーブル９６の下面側には、押圧ロッド９８を囲繞して９個の（あるいはリング状の）第３駆動カム部材１０４が設けられ、この第３駆動カム部材１０４の下部側内面には、揺動支持部材５４を矢印Ａ方向に押圧するためのテーパ面１０６が形成されている。
【００２４】
このように構成される巻線装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２５】
まず、所定枚数の板体が積層されてステータコア１４が構成される一方、保持機構３０を構成する揺動支持部材５４が立位姿勢に保持される。そして、図６に示すように、駆動機構３６を構成するプッシュロッド８６が突き出され、このプッシュロッド８６によりクランプ部材７２がスプリング７６の弾性力に抗して鉛直上方向（開放方向）に強制的に支持される。この状態で、ステータコア１４が揺動支持部材５４に配置される。その際、ステータコア１４は、頭部２０の円弧状外周面を揺動支持部材５４の湾曲受け部７０に案内されながら孔部２７にピン６８を挿入されるため、前記揺動支持部材５４に対して正確に保持される。
【００２６】
次に、プッシュロッド８６が退避され、クランプ手段５６を構成するクランプ部材７２がスプリング７６の弾性力を介して鉛直下方向（閉動方向）に揺動し、前記クランプ部材７２がステータコア１４を揺動支持部材５４を構成する屈曲部６６側に押圧する。このため、ステータコア１４は、保持機構３０に対して押圧保持される。揺動支持部材５４は、ステータコア１４を保持した後、支軸６４を介して垂直姿勢から水平姿勢に姿勢変換する。これにより、ステータコア１４は、水平姿勢から鉛直姿勢、すなわち、ロータ側端部である脚部２２を鉛直上方向に指向させて配置される（図５参照）。
【００２７】
ステータコア１４が鉛直姿勢に回動された状態で、あるいはこの状態からインデックステーブル３２がインデックスされた後、巻線機構３４が駆動される。この巻線機構３４では、フライヤ本体８２の先端部に設けられたノズル８４から線状コイル１６ａが繰り出されるとともに、図示しない回転駆動源の作用下に前記フライヤ本体８２が回転軸８０と一体的に回転する。このため、ステータコア１４の脚部２２に巻線コイル１６が形成される。
【００２８】
その際、駆動機構３６を構成する第２駆動カム部材９０が上方に移動しており、そのテーパ面９２が従動カム部材５８のテーパ面６０に当接して可動台５２がインデックステーブル３２の開口部３８内で半径外方向に押圧支持される一方、揺動支持部材５４およびクランプ部材７２が第１駆動カム部材８８を介して矢印Ａ方向（半径内方向）に押圧されている。従って、保持機構３０は、第１および第２駆動カム部材８８、９０を介して半径方向両側から確実かつ強固に保持され、巻線機構３４による巻線作業が円滑にかつ迅速に遂行されることになる。
【００２９】
ステータコア１４による巻線作業が終了した後、巻線機構３４は、一旦、整流子部材１８に設けられた係止ピン２８に巻線処理を施した後、新たな保持機構３０に押圧保持されているステータコア１４に対する巻線作業を行う。ここで、第１駆動カム部材８８は、巻線機構３４による巻線作業が行われている間、保持機構３０を保持しており、巻線処理が終了した後に矢印Ａ方向とは逆方向に移動して所定の退避位置に配置される。
【００３０】
一方、第２駆動カム部材９０は、インデックステーブル３２の回転時に保持機構３０が矢印Ａ方向に移動しないように、全ての保持機構３０に保持されている各ステータコア１４に対する巻線処理が終了するまで、従動カム部材５８に係合されている。
【００３１】
上記のように全ての（本実施形態では、９個の）保持機構３０にステータコア１４が保持され、各ステータコア１４に対し巻線機構３４を介して巻線コイル１６が形成された後（図７参照）、プッシュロッド９４が上方に移動して揺動支持部材５４が支軸６４を中心に９０゜回転する（図８および図９参照）。
【００３２】
プッシュロッド９４の押圧作用下に各保持機構３０を構成する揺動支持部材５４が９０゜回転し、巻線コイル１６が形成されたステータコア１４が全て水平姿勢に保持されると、図１０に示すように、第２駆動カム部材９０が下方向に移動して従動カム部材５８から離間した後、昇降テーブル９６が下降する。このため、まず、押圧ロッド９８がクランプ手段５６を構成するクランプ部材７２を上方から押圧し、このクランプ部材７２を介してステータコア１４が強固に押圧保持される。
【００３３】
次いで、第３駆動カム部材１０４が揺動支持部材５４に当接し、この第３駆動カム部材１０４のテーパ面１０６の押圧作用下に、可動台５２がインデックステーブル３２の開口部３８に沿って矢印Ａ方向に移動する。従って、９個の保持機構３０は、巻線コイル１６を形成した全てのステータコア１４を一体的に円環状の中心に向かって移動させ、前記ステータコア１４同士が互いに係合する（図１１参照）。具体的には、一方のステータコア１４の頭部２０に設けられた凹部２４に、他方のステータコア１４の頭部２０に設けられた凸部２６が嵌合し、９個のステータコア１４が互いに係合して円環状に配設される。
【００３４】
ところで、プッシュロッド９４を介して揺動支持部材５４が９０゜回転される際、巻線コイル１６から整流子部材１８の係止ピン２８に掛け渡された線状コイル１６ａに緩みが発生してしまう。そこで、本実施形態では、図９に示すように、整流子部材１８を保持している回転軸４２が、プッシュロッド９４の上昇動作に同期するシリンダ４８の駆動作用下に鉛直下方向に移動し、線状コイル１６ａに所定のテンションを付与することができる。
【００３５】
さらに、第３駆動カム部材１０４を介して保持機構３０が矢印Ａ方向に移動する際、図１１に示すように、シリンダ４８の作用下に整流子部材１８が下降し、巻線コイル１６から係止ピン２８に掛け渡されている線状コイル１６ａに所定のテンションが付与されることになる。次に、各ステータコア１４が円環状に配置された後、外径リング１３内に配置されることにより、ステータ１２が得られる。
【００３６】
この場合、本実施形態では、ステータコア１４が揺動支持部材５４に保持されると、この揺動支持部材５４の回動作用下に前記ステータコア１４が、一旦、立位姿勢に配置されるため、該ステータコア１４に対し巻線機構３４を介して簡単かつ迅速に巻線処理を施すことができる。さらに、巻線処理後のステータコア１４は、鉛直姿勢から水平姿勢に回動された後、第３駆動カム部材１０４の押圧作用下に円環状の中心に向かって移動されることによって、該ステータコア１４同士が互いに係合して円環状のステータ１２が得られる。
【００３７】
これにより、単一の巻線装置１０を用いて、巻線処理が簡単かつ効率的に遂行され、生産性の向上が容易に図られるとともに、前記巻線装置１０全体の構成を有効に簡素化することが可能になるという効果が得られる。しかも、各ステータコア１４に対して単一の保持機構３０を用いるだけでよく、他種類の治具を用いる従来のものに比べ、部品点数を大幅に削減することができ、巻線装置１０全体の製造費を有効に低減し得るという利点がある。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係るステータの巻線装置では、ステータコアのロータ側端部が鉛直上方向に指向した鉛直姿勢に配置された状態で、コイルの巻線処理が施された後、前記ステータコアが水平姿勢に回動されるとともに、該ステータコア同士が互いに係合することにより、円環状のステータを容易かつ迅速に得ることができる。しかも、構成が簡素化するとともに、部品点数を削減することができ、製造費を有効に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る巻線装置が適用されるステータの斜視説明図である。
【図２】前記巻線装置の概略構成を示す斜視説明図である。
【図３】前記巻線装置の一部断面側面図である。
【図４】前記巻線装置の要部斜視説明図である。
【図５】前記巻線装置の要部側面説明図である。
【図６】前記巻線装置にステータコアを配置する際の動作説明図である。
【図７】前記ステータコアに巻線処理を施す際の平面説明図である。
【図８】巻線処理後の前記ステータコアを水平姿勢に変換させる際の動作説明図である。
【図９】図８に示す巻線処理後の前記ステータコアの概略動作説明図である。
【図１０】巻線処理後の前記ステータコアを互いに係合させる際の動作説明図である。
【図１１】図１０に示す巻線処理後の前記ステータコアの概略動作説明図である。
【図１２】従来技術に係るユニットコアの説明図である。
【図１３】前記ユニットコアに巻線処理を施す際の説明図である。
【図１４】前記ユニットコアを組み合わせて固定子を製造する際の説明図である。
【符号の説明】
１０…巻線装置 １２…ステータ
１３…外径リング １４…ステータコア
１６…巻線コイル １６ａ…線状コイル
１８…整流子部材 ２０…頭部
２２…脚部 ２４…凹部
２６…凸部 ２７…孔部
２８…巻線用係止ピン ３０…保持機構
３２…インデックステーブル ３２ａ…上面
３４…巻線機構 ３６…駆動機構
３８…開口部 ４０…移動手段
４２…回転軸 ４４…フランジ部
４８…シリンダ ５２…可動台
５４…揺動支持部材 ５６…クランプ手段
５８…従動カム部材 ６０、９２、１０６…テーパ面
６２…支柱部 ６４、７４…支軸
６６…屈曲部 ６８…ピン
７０…湾曲受け部 ７２…クランプ部材
７６、１００…スプリング ８０…回転軸
８２…フライヤ本体 ８４…ノズル
８６、９４…プッシュロッド ８８、９０…駆動カム部材
９６…昇降テーブル ９８…押圧ロッド
１０４…駆動カム部材

Claims (2)

1. ティース毎に分割されたステータコアを保持するとともに、前記ステータコアのロータ側端部を鉛直上方向に指向させた鉛直姿勢に配置可能な複数の保持機構と、
   複数の前記保持機構が、円環状にかつ前記円環状の中心に向かって移動可能に装着される基台と、
   前記ロータ側端部を前記鉛直姿勢に配置した状態で、前記ステータコアにコイルを巻回する巻線機構と、
   前記コイルが巻回された前記ステータコアを、前記鉛直姿勢から前記ロータ側端部を水平方向にかつ前記円環状の中心に指向させた水平姿勢に回動させるとともに、該ステータコア同士を互いに係合させるために、前記保持機構を前記円環状の中心に向かって押圧する駆動機構と、
   を備えることを特徴とするステータの巻線装置。
2. 請求項１記載の巻線装置において、前記保持機構は、前記基台に対して移動可能に配置される可動台と、
   前記可動台に水平軸回りに揺動自在に設けられるとともに、前記ステータコアを保持する揺動支持部材と、
   前記揺動支持部材に対して前記ステータコアを押圧するクランプ手段と、
   を備えることを特徴とするステータの巻線装置。

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