JP4430310B2 - ステータの製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウタロータ型のステータの製造方法および製造装置に関し、特に、ヨークとティースとが個別に形成されるステータの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に示すように、一般的なアウタロータ型のステータ５００は、ヨーク５０２とティース５０４とを一体に打ち抜いた鋼板に形成されている。このようなヨーク５０２とティース５０４とが一体となったステータ５００では、相互のティース５０４の間に、素線を供給するノズルを挿入する空間が必要であり隙間部５０６が大きく、素線の占積率が低くなりトルクが低下する。また、コギングトルクを減少させるためには、スロットの開口部５０８をより狭く設定することが有効であるが、開口部５０８はノズルまたは素線が通過する広い幅が必要である。
【０００３】
さらに、素線の巻終わりが外側になる場合で同相毎のティース５０４の間で素線を渡す際には、他相のティース５０４に対する素線の巻回の障害とならないように内径側に設けたピンを中継する必要がある。
【０００４】
このような問題を考慮して、ヨークとティースとを別体型としたステータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３４１８８８号公報（図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記の特許文献１で開示されている技術では、ボビンに夫々コイルを形成してティースに装着した後に、各ボビン間の渡り線の処理を行っている。従って、素線の占積率を向上させることができる一方、渡り部の結線工程が増えることとなる。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ヨークとティースとが分割型のステータの製造方法および製造装置において、同相のボビン間における渡り線を切断することなく連続して巻回することを可能とし、しかも素線により形成されるコイルの占積率を向上させることを可能にするステータの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るステータの製造方法は、環状のヨークと、該ヨークに対して放射状に結合する複数のティースと、前記ティースの周囲に設けられるボビンと、該ボビンに素線が巻回されて形成されるコイルとを備えるステータの製造方法において、中央部に前記ヨークが挿入され得る間隔で、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように配設する第１ステップと、ボビンの１つに素線を巻回して前記コイルを形成した後、前記ボビンの一側面で前記素線を経由し、次のボビンに素線を巻回して前記コイルを形成する処理を繰り返し、同相のボビンの全てに前記コイルを形成する第２ステップと、少なくとも一相のボビンに囲まれた中央部で、前記素線が経由される面の反対側から前記ヨークを挿入する第３ステップと、前記ボビンの孔の外側から前記ティースを挿入して、前記ティースの一部を前記ヨークに結合させる第４ステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
このように、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように配設して、各ボビンに対してコイルを形成し、この後、中央部にヨークを挿入してボビンの外側からティースを挿入することによって、同相の渡り線を切断することなく連続して巻回することができる。また、素線の占積率を向上させることができる。
【００１０】
この場合、前記第１ステップでは、前記ヨークより大径のブロックに対して、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように取り付け、前記第２ステップでは、前記素線が供給されるボビンの軸を中心として、前記ブロックを回転させることにより前記素線をボビンに巻回させて前記コイルを形成した後、前記ブロックの一側面に沿って次のボビンに素線を経由し、前記第３ステップでは、ボビンに囲まれた中央部で、前記素線が経由される面の反対側から前記ブロックを取り外した後、前記ヨークを挿入するようにしてもよい。
【００１１】
このように、ヨークより大径のブロックを用いることにより、同相のボビンの位置を適切かつ容易に設定することができ、しかもボビンに対する素線の巻回処理が容易である。また、各ボビン間における素線の渡りを容易に設定することができる。
【００１２】
前記ティースは、ティース本体と、前記ヨークに設けられ前記ボビンが結合す突出部とからなり、前記第４ステップでは、前記突出部に前記ボビンを結合した後、前記ボビンの孔の外側から前記ティース本体を挿入して、前記突出部に結合させるようにしてもよい。
【００１３】
このように、ボビンを突出部に係合させることによって、ボビンとヨークとを堅固に係合させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るステータの製造装置は、環状のヨークと、該ヨークに放射状に結合する複数のティースと、前記ティースの周囲に設けられるボビンと、該ボビンに素線が巻回されて形成されるコイルとを備えるステータの製造装置において、前記ヨークより大径のブロックに対して、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように取り付けた状態で、前記ブロックを回転可能に保持する保持アームと、前記素線を供給する素線供給部と、前記素線が供給されるボビンの軸を中心として、前記保持アームおよび前記ブロックを回転させるモータと、各ボビンの軸を前記モータの回転軸と一致するように係止するインデックス部と、前記コイルが形成された少なくとも一相のボビンから前記ブロックを取り外した状態で、中央部に前記ヨークが挿入され得る間隔で、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように保持する組立機構部と、前記中央部に前記ヨークを挿入した後、前記ボビンの孔を介して前記ヨークにティースを結合させるティース結合部と、を有することを特徴とする。
【００１５】
このように、ブロックを用いて、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように配設して、各ボビンに対してコイルを形成し、組立機構部において、中央部にヨークを挿入してボビンの外側からティースを挿入することによって、同相の渡り線を切断することなく連続して巻回することができる。また、素線の占積率を向上させることができる。
【００１６】
この場合、一部が前記ボビンの孔に挿入されて先端部が前記ブロックに係合され、前記ボビンを前記ブロックに取り付けるとともに、一部が前記インデックス部に係止可能なボビンガイドと、前記組立機構部に設けられ、前記ボビンガイドを引き抜き可能な引抜治具とにより、ボビンに対する素線の巻回処理およびボビンのインデックスが確実に行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るステータの製造方法および製造装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１５を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る製造方法は図１に示すステータ１０を製造する方法であり、製造工程の一部に図２に示す製造装置５０を用いて製造する。
【００１９】
図１に示すように、ステータ１０は、積層鋼板からなる円環状のヨーク１２と、該ヨーク１２に対して放射状に設けられた１２個の突極部１４とを有する。突極部１４は、ヨーク１２に結合されるティース本体１６と、該ティース本体１６に対してボビン１８を介して巻回されるコイル２０とからなる。
【００２０】
ヨーク１２には、２つで１組であってティースの一部となる突出対部２２が１２組設けられ、それぞれ外方向に突出している。それぞれの突出対部２２を構成する２つの突出部は略平行に突出しており、その間にティース本体１６の先端部１６ａが結合可能である。
【００２１】
ボビン１８は、絶縁材の機能を有し、薄い硬質樹脂により成形されている。ボビン１８の中央には四角の孔１８ａが設けられ、該孔１８ａには突出対部２２が挿入される。ティース本体１６は、孔１８ａの反対側から挿入され、１組の突出対部２２の間に結合する。
【００２２】
突極部１４はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に分かれており、各相それぞれ４つの突極部１４からなる。また、素線１９は４本ずつまとめて巻回されてコイル２０を形成している。ボビン１８間における素線１９は連続しており、途中に圧着やハンダ付けなどの処理はなされていない。
【００２３】
製造装置５０はステータ１０を製造する装置であって、図２に示すように、同相の４つのボビン１８に素線１９を巻回するためのコイル巻回機構部５０ａと、素線１９が巻回されコイル２０が形成されたボビン１８およびティース本体１６をヨーク１２に装着する組立機構部５０ｂとを有する。
【００２４】
図３および図４に示すように、コイル巻回機構部５０ａは、一相分の４つのボビン１８が９０°の間隔で取り付けられる円環状のブロック５２と、該ブロック５２の中心孔に挿入されて固定されるシャフト５４と、ボビン１８をそれぞれブロック５２に固定するボビンガイド５６とを有する。また、コイル巻回機構部５０ａは、対向する２つのボビンガイド５６の端部をボールプランジャ（インデックス部）５８によって支持する第１支持部６０および第２支持部６２と、第１支持部６０に連結され、シャフト５４の一端を回転自在に保持する保持アーム６４と、２つのボールプランジャ５８のボール５８ａを中心とする軸Ｃで第１支持部６０および保持アーム６４を回転させるモータ６８と、第２支持部６２に支持されるボビン１８に素線１９を供給する素線供給部７０とを有する。軸Ｃは、モータ６８の回転軸と一致し、かつ、シャフト５４の軸と直交している。素線供給部７０は同時に４本の素線１９を供給することが可能であり、さらに素線１９を供給する際、モータ６８の回転と同期して軸Ｃと平行にガイド部７１に沿って移動可能である。
【００２５】
ブロック５２はヨーク１２よりやや大きい外径を有し、外周面にはボビンガイド５６の先端が挿入される孔５２ａが設けられている。ボビンガイド５６は、ボビン１８の孔１８ａを通して先端部が孔５２ａに挿入されることによってボビン１８をブロック５２に固定することができる。ボビンガイド５６の外側端面の中央部には、ボール５８ａに適合する大きさの穴５６ａが設けられており、該穴５６ａの中心部にはねじ穴５６ｂが設けられている。
【００２６】
シャフト５４の一端は、保持アーム６４の回転部７４に着脱自在な構造となっており、モータ６８の回転による遠心力によって抜けることがないように堅固に結合される。回転部７４はベアリング７６によって滑らかに回転可能である。シャフト５４の他端の延出部５４ａにはレンチなどの工具７２が装着可能となっている。ブロック５２、シャフト５４、ボビン１８およびボビンガイド５６は、工具７２の操作によって回転可能であり、９０°回転する毎にボールプランジャ５８のボール５８ａがボビンガイド５６の穴５６ａに係止して位置決めされる。ボビンガイド５６が位置決めされた状態でモータ６８を回転させるとともに素線供給部７０から素線１９を供給することによって、第２支持部６２に支持されたボビン１８に対して素線１９を巻回してコイル２０を形成することができる。
【００２７】
第２支持部６２にはボビンガイド５６の端面を支持する４つのローラ７８が設けられており、ボビン１８に素線１９が巻回される際に、素線１９の張力によってボビン１８およびボビンガイド５６が移動してしまうことを防止する。ローラ７８はロッド８０によって進退可能であり、ブロック５２およびシャフト５４を回転させる際には、第２支持部６２の内部に収納しておく。これによりボビンガイド５６がローラ７８に干渉することなく回転可能である。
【００２８】
次に、組立機構部５０ｂについて図５および図６を参照しながら説明する。組立機構部５０ｂは、ブロック５２、シャフト５４、ボビンガイド５６およびコイル２０が形成されたボビン１８が載置され、ボビンガイド５６およびブロック５２を引き抜き、ヨーク１２を挿入した後に、ボビン１８を突出対部２２に結合させるための機構部である。
【００２９】
組立機構部５０ｂは、シャフト５４の延出部５４ａが挿入される回転部１０２を底部に備える本体１０４と、該本体１０４の外周部に設けられ上方にやや突出したボビンガイド引抜ベース部１０６と、該ボビンガイド引抜ベース部１０６の下部から本体１０４の中心方向へ向かって延在するガイドピン１０８と、該ガイドピン１０８の下に配置され、一端が本体１０４の外部に突出しているボルトシャフト１１０と、該ボルトシャフト１１０の端部に設けられたハンドル１１２とを有する。
【００３０】
ボビンガイド引抜ベース部１０６には、本体１０４の周方向の一端に開口するＵ字状の切欠部１０６ａが設けられている。また、組立機構部５０ｂでは、ねじ孔１１４にボルトシャフト１１０が螺合するとともにガイド孔１１６にガイドピン１０８が案内挿入される移動部材１１８と、該移動部材１１８の上面に開口している２つの穴１２０に挿入される逆Ｕ字状のボビン押圧部材１２２と、本体１０４の上部に設けられ、本体１０４の中心方向に対して進退自在なロックピン１２４（図５参照）とを有する。さらに、組立機構部５０ｂでは、ボビンガイド引抜ベース部１０６の切欠部１０６ａに挿入され、先端部１２６ａがボビンガイド５６のねじ穴５６ｂに螺合し、略中間部の基準面１２６ｂがボビンガイド引抜ベース部１０６の端面に当接する引抜治具１２６が用いられる。
【００３１】
回転部１０２およびボルトシャフト１１０は、それぞれベアリング１２８および１３０によって軸支されていて滑らかに回転可能である。
【００３２】
次に、このように構成される製造装置５０を用いてステータ１０を製造する方法について、図７〜図１３を参照しながら説明する。この製造方法においてはＵ相の４つのボビン１８に素線１９を巻回し、このボビン１８をヨーク１２に取り付け、さらにティース本体１６を結合する。この後、Ｖ相およびＷ相についても同様の処理を繰り返してステータ１０を製造する。
【００３３】
まず、図７のステップＳ１において、ブロック５２の４つの孔５２ａにそれぞれボビン１８の一端を合わせて、ボビン１８の他端からボビンガイド５６を挿入する。ボビンガイド５６の先端部は孔５２ａに係合して取り付けられる。また、ブロック５２の中心孔にシャフト５４を挿入して固定した後、シャフト５４の一端を保持アーム６４に取り付ける。ブロック５２に取り付けられた４つのボビン１８はステータ１０における同相として形成される。
【００３４】
さらに、シャフト５４の延出部５４ａに工具７２を差し込んでブロック５２を回転させ、対向する２つのボビンガイド５６の穴５６ａにボールプランジャ５８を係止させるとともに、４本の素線１９の端部をブロック５２のクランパ１３２（図３参照）に係止する。
【００３５】
次に、ステップＳ２において、モータ６８を回転させるとともに素線供給部７０から４本の素線１９を供給し、第２支持部６２によって支持されたボビン１８に素線１９を巻回させる。つまり、モータ６８を回転させることにより保持アーム６４および該保持アーム６４に保持されたブロック５２とシャフト５４が軸Ｃを中心として一体的に回転する。これにより、第２支持部６２によって支持されたボビン１８も軸Ｃを中心として回転し、素線供給部７０がガイド部７１に沿って移動しながら素線１９を供給することによってボビン１８に素線１９が巻回されることとなる。素線１９は、ボビン１８の外側ほど巻回数を多くし、素線１９の巻終わりはボビン１８の外側となる。
【００３６】
ボビン１８にコイル２０が形成された後、モータ６８の回転と素線１９の供給を停止させる。４本の素線１９を同時に巻回させることにより、巻回に要する時間を短縮することができる。素線１９の本数はボビン１８のサイズ等に合わせて適当な本数に設定すればよい。
【００３７】
次いで、ステップＳ３において、４つのボビン１８の全てに素線１９を巻回して、コイル２０を形成したか否かを確認する。未巻回のボビン１８が存在する場合にはステップＳ４に移り、４つのボビン１８の全てに素線１９を巻回した場合には、ステップＳ５に移る。
【００３８】
ステップＳ４においては、シャフト５４の延出部５４ａに工具７２を差し込んでシャフト５４およびブロック５２を９０°回転させる。このとき、４本の素線１９をブロック５２の一端面５２ｂに沿って渡らせて２つのボビン１８間の渡り線とすれば、素線１９の切断または接続の処理は不要となる。なお、ブロック５２を回転させる際には、ロッド８０によってローラ７８を引き抜いて待避させておく。
【００３９】
この場合、素線１９の巻終わりはボビン１８の外側となるために、上面から見た際、渡り線は他相の領域を通る領域重複部１３４（図３参照）を有することとなるが、各相は個別に巻回するので、領域重複部１３４が他相の巻回の際に障害となることはない。従って、中継ピン等によって渡り線をブロック５２からはみ出ないようにする処理は不要である。
【００４０】
このステップＳ４の処理後ステップＳ２に戻り、未巻回のボビン１８に素線１９を巻回する。
【００４１】
ステップＳ５においては、素線１９を素線供給部７０の近傍で切断した後、シャフト５４を回転部７４から取り外す。すなわち、コイル巻回機構部５０ａから取り外す。シャフト５４にはブロック５２、ボビンガイド５６およびコイル２０が形成された４つのボビン１８が一体的に結合している。また、４つのボビン１８の間の渡り線は、ブロック５２の一端面５２ｂに沿って配設されている。
【００４２】
次に、ステップＳ６において、シャフト５４の延出部５４ａを下向きにして組立機構部５０ｂに取り付ける。シャフト５４の延出部５４ａは回転部１０２に挿入され、シャフト５４、ブロック５２、ボビンガイド５６およびボビン１８は一体的に回転可能となる。シャフト５４を回転させ、ボビン１８の１つをボビンガイド引抜ベース部１０６の位置に合わせ、ボビン押圧部材１２２の２つの先端部を移動部材１１８の穴１２０に挿入する。このとき、ハンドル１１２を回転することによって移動部材１１８を本体１０４の外周側に移動させておく。ボビンガイド５６の突出部はボビン押圧部材１２２によって挟まれ、ボビン押圧部材１２２の一側面はボビン１８の外周側面に接する。
【００４３】
次いで、ステップＳ７において、ボビンガイド引抜ベース部１０６の切欠部１０６ａに引抜治具１２６の先端部１２６ａを挿入してボビンガイド５６のねじ穴５６ｂに螺合させ、ボビンガイド５６をブロック５２の孔５２ａから引き抜く。このとき、ボビン１８はボビン押圧部材１２２によって押さえられているので、ボビン１８がボビンガイド５６と共に外径方向にずれることがなく、ボビンガイド５６のみが確実に引き抜かれる。
【００４４】
さらに、ステップＳ８において、ブロック５２の４つ全てのボビンガイド５６を引き抜いたか否かを確認する。ボビンガイド５６が引き抜かれていない孔５２ａが存在する場合にはステップＳ９に移り、４つの孔５２ａの全てからボビンガイド５６を引き抜いた場合には、図８のステップＳ１０に移る。
【００４５】
ステップＳ９においては、シャフト５４を時計方向に９０°回転させる。このとき、引抜治具１２６はボビンガイド引抜ベース部１０６の切欠部１０６ａから離脱して、ボビンガイド５６のねじ穴５６ｂに螺合したまま一体的に移動する。シャフト５４を回転させる際には、ボビン押圧部材１２２およびロックピン１２４を引き抜いておく。この後、ステップＳ７に戻り、ボビンガイド引抜ベース部１０６の軸上に位置することになる孔５２ａからボビンガイド５６を引き抜く。
【００４６】
図８のステップＳ１０においては、ブロック５２を上方に取り外した後、シャフト５４にヨーク１２を取り付ける（図９参照）。ヨーク１２はブロック５２より小径であることからブロック５２に取り付けられていたボビン１８に干渉することなく挿入可能である。
【００４７】
なお、この時点でＶ相のボビン１８の組立を行っているときには、ヨーク１２にはＵ相の４組のボビン１８およびティース本体１６が装着済みであり、Ｗ相のボビン１８の組立を行っているときには、Ｕ相およびＶ相の８組のボビン１８およびティース本体１６が装着済みである。
【００４８】
また、ロックピン１２４を本体１０４の中心方向へ進出させることにより突出部に係合させてヨーク１２の位置決めを行うとともに、各ボビンガイド５６から引抜治具１２６を取り外す。
【００４９】
次に、ステップＳ１１において、ハンドル１１２を回転操作することによって移動部材１１８を本体１０４の中心方向へ移動させ、移動部材１１８と一体に移動するボビン押圧部材１２２によってボビン１８をヨーク１２の突出対部２２に圧入して結合させる（図１０および図１１参照）。ボビン１８は突出対部２２に結合されることによって、ヨーク１２に対して確実に固定される。この操作の後、移動部材１１８を本体１０４の外径側に戻す。
【００５０】
次いで、ステップＳ１２において、４つのボビン１８の全てを突出対部２２に結合したか否かを確認する。結合されていないボビン１８が存在する場合にはステップＳ１３に移り、４つのボビン１８の全ての結合が終了した場合には、ステップＳ１４に移る。
【００５１】
ステップＳ１３においては、ロックピン１２４を外側に一度待避させた状態でシャフト５４を９０°回転させ、再度ロックピン１２４でヨーク１２の位置決めを行う。この後、ステップＳ１１に戻り、ボビン１８の結合の処理を行う。
【００５２】
ステップＳ１４においては、４つのボビンガイド５６を取り除くとともに、４つのボビン１８の外側からティース本体１６を仮挿入する。
【００５３】
次に、ステップＳ１５において、前記のステップＳ１１と略同様に、ハンドル１１２を回転操作することによってティース本体１６を本体１０４の中心方向へ移動させ、ティース本体１６の先端部１６ａを１組の突出対部２２の間に圧入して結合する（図１２参照）。この操作の後、移動部材１１８を本体１０４の外径側に戻す。
【００５４】
ティース本体１６を結合する処理は、例えば、引抜治具１２６によって押し込むようにしてもよい。
【００５５】
次いで、ステップＳ１６において、４つのボビン１８の全てに対してティース本体１６を結合したか否かを確認する。ティース本体１６が結合されていないボビン１８が存在する場合にはステップＳ１７に移る。４つのボビン１８の全てにティース本体１６の結合処理を終了した場合、すなわち、同相の４つの突極部１４が組み立てられた場合にはステップＳ１８に移る。
【００５６】
ステップＳ１７においては、ロックピン１２４を外側に一度待避させた状態でシャフト５４を９０°回転させ、再度ロックピン１２４でヨーク１２の位置決めを行う。この後、ステップＳ１５に戻り、ティース本体１６の結合処理を行う。
【００５７】
ステップＳ１８においては、ヨーク１２をシャフト５４から取り外すとともに、シャフト５４も回転部１０２から取り外す。
【００５８】
次に、ステップＳ１９においてＵ、Ｖ、Ｗ相の３相全てについてボビン１８およびティース本体１６の取り付けを終了したか否かを確認する。未処理の相が存在する場合にはステップＳ１に戻る。３相全てについてボビン１８およびティース本体１６の取り付けを終了した場合には、ステータ１０の製造を終了する。
【００５９】
このようにして製造されたステータ１０は、図１３に示すように、突極部１４間におけるコイル２０の占積率が高く、隙間部１３６を非常に小さくすることができる。従って、このステータ１０が組み込まれる回転電機は高いトルクを発生することができる。また、ティース間の幅１３８を非常に小さく設定することができるのでコギングトルクの影響が小さい。さらに、同相のコイル２０間の渡り線には圧着やハンダ付けなどの処理が不要であって、容易に製造できるとともに、簡便な構成であることから信頼性が高い。
【００６０】
なお、上記の例ではボビン１８をステップＳ１１で結合し、ティース本体１６をステップＳ１５で挿入するものとしたが、ボビン１８とティース本体１６とをボビン押圧部材１２２によって一体的に結合するようにしてもよい。引抜治具１２６およびハンドル１１２等は手動操作で行うものとして説明したが、これらの操作部は適当なアクチュエータによって自動的に操作してもよい。
【００６１】
また、図７および図８に基づくステータ１０の製造方法においてはＵ、Ｖ、Ｗ相毎のボビン１８にコイル２０を巻回し、このボビン１８をヨーク１２に取り付けさらにティース本体１６を結合するという例について説明したが、Ｕ相のボビン１８にコイル２０を巻回してブロック５２から取り外した後にＶ、Ｗ相の８個のコイル２０についてもそれぞれコイル２０を形成するようにしてもよい。すなわち、図１４に示すように、まず１２個のボビン１８のそれぞれにコイル２０を形成した後に、これらをまとめてヨーク１２に対して位置合わせを行い、順に突出対部２２に結合するようにしてもよい。
【００６２】
さらに、上記のヨーク１２は、ボビン１８が結合される突出対部２２を有するものとしたが、図１５に示すように、突出部を設けずに、ボビン１８毎に対応する凹部１４０を有するものとしてもよい。この場合、ティース１７をボビン１８の孔１８ａに挿入し、先端部１７ａを凹部１４０に圧入して結合することによって突極部１４を形成することができる。なお、ヨーク１２（図１参照）における突出対部２２に相当する部分がないことから、突出対部２２にボビン１８を結合する処理、つまり前記のステップＳ１１〜Ｓ１３は不要である。
【００６３】
ステータ１０の各相はそれぞれ４つのコイル２０からなる、所謂４スロットの例を示したが、このスロット数は任意の数に設定可能である。
【００６４】
本発明に係るステータの製造方法および製造装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至ステップを採り得ることはもちろんである。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るステータの製造方法および製造装置によれば、ヨークとティースとが分割型のステータを製造する際に、同相のボビン間における渡り線を切断することなく連続して巻回することができ、しかも素線により形成されるコイルの占積率を向上させるという効果を達成することができる。
【００６６】
また、ティース間の幅を狭く設定することができるのでコギングトルクの影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る製造方法で製造されるステータを示す分解斜視図である。
【図２】本実施の形態に係るステータの製造装置の平面図である。
【図３】ステータの製造装置におけるコイル巻回機構部の平面図である。
【図４】ステータの製造装置におけるコイル巻回機構部の一部断面側面図である。
【図５】ステータの製造装置における組立機構部の一部断面平面図である。
【図６】ステータの製造装置における組立機構部の断面側面図である。
【図７】本実施の形態に係るステータの製造方法の手順を示すフローチャート（その１）である。
【図８】本実施の形態に係るステータの製造方法の手順を示すフローチャート（その２）である。
【図９】組立機構部においてブロックを取り外した後にヨークを挿入する工程を示す断面側面図である。
【図１０】組立機構部においてヨークにボビンを圧入する工程を示す一部断面平面図である。
【図１１】組立機構部においてヨークにボビンを圧入する工程を示す断面側面図である。
【図１２】組立機構部においてヨークにティースを圧入する工程を示す断面側面図である。
【図１３】本実施の形態に係る製造方法により製造されるステータを示す一部拡大断面図である。
【図１４】組立機構部において１２個のボビンを順にヨークに挿入する工程を示す一部断面平面図である。
【図１５】本実施の形態に係る製造方法により製造される、凹部にティースが圧入される型のステータを示す分解斜視図である。
【図１６】従来のヨークとティースが一体型のステータを示す一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０…ステータ １２…ヨーク
１４…突極部 １６…ティース本体
１８…ボビン １９…素線
２０…コイル ２２…突出対部
５０…製造装置 ５０ａ…コイル巻回機構部
５０ｂ…組立機構部 ５２…ブロック
５４…シャフト ５６…ボビンガイド
５８…ボールプランジャ ５８ａ…ボール
６０…第１支持部 ６２…第２支持部
６４…保持アーム ６８…モータ
７０…素線供給部 ７４、１０２…回転部
１０４…本体 １０６…ボビンガイド引抜ベース部
１０８…ガイドピン １１０…ボルトシャフト
１１８…移動部材 １２２…ボビン押圧部材
１２６…引抜治具
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウタロータ型のステータの製造方法および製造装置に関し、特に、ヨークとティースとが個別に形成されるステータの製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に示すように、一般的なアウタロータ型のステータ５００は、ヨーク５０２とティース５０４とを一体に打ち抜いた鋼板に形成されている。このようなヨーク５０２とティース５０４とが一体となったステータ５００では、相互のティース５０４の間に、素線を供給するノズルを挿入する空間が必要であり隙間部５０６が大きく、素線の占積率が低くなりトルクが低下する。また、コギングトルクを減少させるためには、スロットの開口部５０８をより狭く設定することが有効であるが、開口部５０８はノズルまたは素線が通過する広い幅が必要である。
【０００３】
さらに、素線の巻終わりが外側になる場合で同相毎のティース５０４の間で素線を渡す際には、他相のティース５０４に対する素線の巻回の障害とならないように内径側に設けたピンを中継する必要がある。
【０００４】
このような問題を考慮して、ヨークとティースとを別体型としたステータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３４１８８８号公報（図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記の特許文献１で開示されている技術では、ボビンに夫々コイルを形成してティースに装着した後に、各ボビン間の渡り線の処理を行っている。従って、素線の占積率を向上させることができる一方、渡り部の結線工程が増えることとなる。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ヨークとティースとが分割型のステータの製造方法および製造装置において、同相のボビン間における渡り線を切断することなく連続して巻回することを可能とし、しかも素線により形成されるコイルの占積率を向上させることを可能にするステータの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るステータの製造方法は、環状のヨークと、該ヨークに対して放射状に結合する複数のティースと、前記ティースの周囲に設けられるボビンと、該ボビンに素線が巻回されて形成されるコイルとを備えるステータの製造方法において、中央部に前記ヨークが挿入され得る間隔で、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように配設する第１ステップと、ボビンの１つに素線を巻回して前記コイルを形成した後、前記ボビンの一側面で前記素線を経由し、次のボビンに素線を巻回して前記コイルを形成する処理を繰り返し、同相のボビンの全てに前記コイルを形成する第２ステップと、少なくとも一相のボビンに囲まれた中央部で、前記素線が経由される面の反対側から前記ヨークを挿入する第３ステップと、前記ボビンの孔の外側から前記ティースを挿入して、前記ティースの一部を前記ヨークに結合させる第４ステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
このように、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように配設して、各ボビンに対してコイルを形成し、この後、中央部にヨークを挿入してボビンの外側からティースを挿入することによって、同相の渡り線を切断することなく連続して巻回することができる。また、素線の占積率を向上させることができる。
【００１０】
この場合、前記第１ステップでは、前記ヨークより大径のブロックに対して、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように取り付け、前記第２ステップでは、前記素線が供給されるボビンの軸を中心として、前記ブロックを回転させることにより前記素線をボビンに巻回させて前記コイルを形成した後、前記ブロックの一側面に沿って次のボビンに素線を経由し、前記第３ステップでは、ボビンに囲まれた中央部で、前記素線が経由される面の反対側から前記ブロックを取り外した後、前記ヨークを挿入するようにしてもよい。
【００１１】
このように、ヨークより大径のブロックを用いることにより、同相のボビンの位置を適切かつ容易に設定することができ、しかもボビンに対する素線の巻回処理が容易である。また、各ボビン間における素線の渡りを容易に設定することができる。
【００１２】
前記ティースは、ティース本体と、前記ヨークに設けられ前記ボビンが結合す突出部とからなり、前記第４ステップでは、前記突出部に前記ボビンを結合した後、前記ボビンの孔の外側から前記ティース本体を挿入して、前記突出部に結合させるようにしてもよい。
【００１３】
このように、ボビンを突出部に係合させることによって、ボビンとヨークとを堅固に係合させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るステータの製造装置は、環状のヨークと、該ヨークに放射状に結合する複数のティースと、前記ティースの周囲に設けられるボビンと、該ボビンに素線が巻回されて形成されるコイルとを備えるステータの製造装置において、前記ヨークより大径のブロックに対して、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように取り付けた状態で、前記ブロックを回転可能に保持する保持アームと、前記素線を供給する素線供給部と、前記素線が供給されるボビンの軸を中心として、前記保持アームおよび前記ブロックを回転させるモータと、各ボビンの軸を前記モータの回転軸と一致するように係止するインデックス部と、前記コイルが形成された少なくとも一相のボビンから前記ブロックを取り外した状態で、中央部に前記ヨークが挿入され得る間隔で、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように保持する組立機構部と、前記中央部に前記ヨークを挿入した後、前記ボビンの孔を介して前記ヨークにティースを結合させるティース結合部と、を有することを特徴とする。
【００１５】
このように、ブロックを用いて、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように配設して、各ボビンに対してコイルを形成し、組立機構部において、中央部にヨークを挿入してボビンの外側からティースを挿入することによって、同相の渡り線を切断することなく連続して巻回することができる。また、素線の占積率を向上させることができる。
【００１６】
この場合、一部が前記ボビンの孔に挿入されて先端部が前記ブロックに係合され、前記ボビンを前記ブロックに取り付けるとともに、一部が前記インデックス部に係止可能なボビンガイドと、前記組立機構部に設けられ、前記ボビンガイドを引き抜き可能な引抜治具とにより、ボビンに対する素線の巻回処理およびボビンのインデックスが確実に行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るステータの製造方法および製造装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１５を参照しながら説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る製造方法は図１に示すステータ１０を製造する方法であり、製造工程の一部に図２に示す製造装置５０を用いて製造する。
【００１９】
図１に示すように、ステータ１０は、積層鋼板からなる円環状のヨーク１２と、該ヨーク１２に対して放射状に設けられた１２個の突極部１４とを有する。突極部１４は、ヨーク１２に結合されるティース本体１６と、該ティース本体１６に対してボビン１８を介して巻回されるコイル２０とからなる。
【００２０】
ヨーク１２には、２つで１組であってティースの一部となる突出対部２２が１２組設けられ、それぞれ外方向に突出している。それぞれの突出対部２２を構成する２つの突出部は略平行に突出しており、その間にティース本体１６の先端部１６ａが結合可能である。
【００２１】
ボビン１８は、絶縁材の機能を有し、薄い硬質樹脂により成形されている。ボビン１８の中央には四角の孔１８ａが設けられ、該孔１８ａには突出対部２２が挿入される。ティース本体１６は、孔１８ａの反対側から挿入され、１組の突出対部２２の間に結合する。
【００２２】
突極部１４はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に分かれており、各相それぞれ４つの突極部１４からなる。また、素線１９は４本ずつまとめて巻回されてコイル２０を形成している。ボビン１８間における素線１９は連続しており、途中に圧着やハンダ付けなどの処理はなされていない。
【００２３】
製造装置５０はステータ１０を製造する装置であって、図２に示すように、同相の４つのボビン１８に素線１９を巻回するためのコイル巻回機構部５０ａと、素線１９が巻回されコイル２０が形成されたボビン１８およびティース本体１６をヨーク１２に装着する組立機構部５０ｂとを有する。
【００２４】
図３および図４に示すように、コイル巻回機構部５０ａは、一相分の４つのボビン１８が９０°の間隔で取り付けられる円環状のブロック５２と、該ブロック５２の中心孔に挿入されて固定されるシャフト５４と、ボビン１８をそれぞれブロック５２に固定するボビンガイド５６とを有する。また、コイル巻回機構部５０ａは、対向する２つのボビンガイド５６の端部をボールプランジャ（インデックス部）５８によって支持する第１支持部６０および第２支持部６２と、第１支持部６０に連結され、シャフト５４の一端を回転自在に保持する保持アーム６４と、２つのボールプランジャ５８のボール５８ａを中心とする軸Ｃで第１支持部６０および保持アーム６４を回転させるモータ６８と、第２支持部６２に支持されるボビン１８に素線１９を供給する素線供給部７０とを有する。軸Ｃは、モータ６８の回転軸と一致し、かつ、シャフト５４の軸と直交している。素線供給部７０は同時に４本の素線１９を供給することが可能であり、さらに素線１９を供給する際、モータ６８の回転と同期して軸Ｃと平行にガイド部７１に沿って移動可能である。
【００２５】
ブロック５２はヨーク１２よりやや大きい外径を有し、外周面にはボビンガイド５６の先端が挿入される孔５２ａが設けられている。ボビンガイド５６は、ボビン１８の孔１８ａを通して先端部が孔５２ａに挿入されることによってボビン１８をブロック５２に固定することができる。ボビンガイド５６の外側端面の中央部には、ボール５８ａに適合する大きさの穴５６ａが設けられており、該穴５６ａの中心部にはねじ穴５６ｂが設けられている。
【００２６】
シャフト５４の一端は、保持アーム６４の回転部７４に着脱自在な構造となっており、モータ６８の回転による遠心力によって抜けることがないように堅固に結合される。回転部７４はベアリング７６によって滑らかに回転可能である。シャフト５４の他端の延出部５４ａにはレンチなどの工具７２が装着可能となっている。ブロック５２、シャフト５４、ボビン１８およびボビンガイド５６は、工具７２の操作によって回転可能であり、９０°回転する毎にボールプランジャ５８のボール５８ａがボビンガイド５６の穴５６ａに係止して位置決めされる。ボビンガイド５６が位置決めされた状態でモータ６８を回転させるとともに素線供給部７０から素線１９を供給することによって、第２支持部６２に支持されたボビン１８に対して素線１９を巻回してコイル２０を形成することができる。
【００２７】
第２支持部６２にはボビンガイド５６の端面を支持する４つのローラ７８が設けられており、ボビン１８に素線１９が巻回される際に、素線１９の張力によってボビン１８およびボビンガイド５６が移動してしまうことを防止する。ローラ７８はロッド８０によって進退可能であり、ブロック５２およびシャフト５４を回転させる際には、第２支持部６２の内部に収納しておく。これによりボビンガイド５６がローラ７８に干渉することなく回転可能である。
【００２８】
次に、組立機構部５０ｂについて図５および図６を参照しながら説明する。組立機構部５０ｂは、ブロック５２、シャフト５４、ボビンガイド５６およびコイル２０が形成されたボビン１８が載置され、ボビンガイド５６およびブロック５２を引き抜き、ヨーク１２を挿入した後に、ボビン１８を突出対部２２に結合させるための機構部である。
【００２９】
組立機構部５０ｂは、シャフト５４の延出部５４ａが挿入される回転部１０２を底部に備える本体１０４と、該本体１０４の外周部に設けられ上方にやや突出したボビンガイド引抜ベース部１０６と、該ボビンガイド引抜ベース部１０６の下部から本体１０４の中心方向へ向かって延在するガイドピン１０８と、該ガイドピン１０８の下に配置され、一端が本体１０４の外部に突出しているボルトシャフト１１０と、該ボルトシャフト１１０の端部に設けられたハンドル１１２とを有する。
【００３０】
ボビンガイド引抜ベース部１０６には、本体１０４の周方向の一端に開口するＵ字状の切欠部１０６ａが設けられている。また、組立機構部５０ｂでは、ねじ孔１１４にボルトシャフト１１０が螺合するとともにガイド孔１１６にガイドピン１０８が案内挿入される移動部材１１８と、該移動部材１１８の上面に開口している２つの穴１２０に挿入される逆Ｕ字状のボビン押圧部材１２２と、本体１０４の上部に設けられ、本体１０４の中心方向に対して進退自在なロックピン１２４（図５参照）とを有する。さらに、組立機構部５０ｂでは、ボビンガイド引抜ベース部１０６の切欠部１０６ａに挿入され、先端部１２６ａがボビンガイド５６のねじ穴５６ｂに螺合し、略中間部の基準面１２６ｂがボビンガイド引抜ベース部１０６の端面に当接する引抜治具１２６が用いられる。
【００３１】
回転部１０２およびボルトシャフト１１０は、それぞれベアリング１２８および１３０によって軸支されていて滑らかに回転可能である。
【００３２】
次に、このように構成される製造装置５０を用いてステータ１０を製造する方法について、図７〜図１３を参照しながら説明する。この製造方法においてはＵ相の４つのボビン１８に素線１９を巻回し、このボビン１８をヨーク１２に取り付け、さらにティース本体１６を結合する。この後、Ｖ相およびＷ相についても同様の処理を繰り返してステータ１０を製造する。
【００３３】
まず、図７のステップＳ１において、ブロック５２の４つの孔５２ａにそれぞれボビン１８の一端を合わせて、ボビン１８の他端からボビンガイド５６を挿入する。ボビンガイド５６の先端部は孔５２ａに係合して取り付けられる。また、ブロック５２の中心孔にシャフト５４を挿入して固定した後、シャフト５４の一端を保持アーム６４に取り付ける。ブロック５２に取り付けられた４つのボビン１８はステータ１０における同相として形成される。
【００３４】
さらに、シャフト５４の延出部５４ａに工具７２を差し込んでブロック５２を回転させ、対向する２つのボビンガイド５６の穴５６ａにボールプランジャ５８を係止させるとともに、４本の素線１９の端部をブロック５２のクランパ１３２（図３参照）に係止する。
【００３５】
次に、ステップＳ２において、モータ６８を回転させるとともに素線供給部７０から４本の素線１９を供給し、第２支持部６２によって支持されたボビン１８に素線１９を巻回させる。つまり、モータ６８を回転させることにより保持アーム６４および該保持アーム６４に保持されたブロック５２とシャフト５４が軸Ｃを中心として一体的に回転する。これにより、第２支持部６２によって支持されたボビン１８も軸Ｃを中心として回転し、素線供給部７０がガイド部７１に沿って移動しながら素線１９を供給することによってボビン１８に素線１９が巻回されることとなる。素線１９は、ボビン１８の外側ほど巻回数を多くし、素線１９の巻終わりはボビン１８の外側となる。
【００３６】
ボビン１８にコイル２０が形成された後、モータ６８の回転と素線１９の供給を停止させる。４本の素線１９を同時に巻回させることにより、巻回に要する時間を短縮することができる。素線１９の本数はボビン１８のサイズ等に合わせて適当な本数に設定すればよい。
【００３７】
次いで、ステップＳ３において、４つのボビン１８の全てに素線１９を巻回して、コイル２０を形成したか否かを確認する。未巻回のボビン１８が存在する場合にはステップＳ４に移り、４つのボビン１８の全てに素線１９を巻回した場合には、ステップＳ５に移る。
【００３８】
ステップＳ４においては、シャフト５４の延出部５４ａに工具７２を差し込んでシャフト５４およびブロック５２を９０°回転させる。このとき、４本の素線１９をブロック５２の一端面５２ｂに沿って渡らせて２つのボビン１８間の渡り線とすれば、素線１９の切断または接続の処理は不要となる。なお、ブロック５２を回転させる際には、ロッド８０によってローラ７８を引き抜いて待避させておく。
【００３９】
この場合、素線１９の巻終わりはボビン１８の外側となるために、上面から見た際、渡り線は他相の領域を通る領域重複部１３４（図３参照）を有することとなるが、各相は個別に巻回するので、領域重複部１３４が他相の巻回の際に障害となることはない。従って、中継ピン等によって渡り線をブロック５２からはみ出ないようにする処理は不要である。
【００４０】
このステップＳ４の処理後ステップＳ２に戻り、未巻回のボビン１８に素線１９を巻回する。
【００４１】
ステップＳ５においては、素線１９を素線供給部７０の近傍で切断した後、シャフト５４を回転部７４から取り外す。すなわち、コイル巻回機構部５０ａから取り外す。シャフト５４にはブロック５２、ボビンガイド５６およびコイル２０が形成された４つのボビン１８が一体的に結合している。また、４つのボビン１８の間の渡り線は、ブロック５２の一端面５２ｂに沿って配設されている。
【００４２】
次に、ステップＳ６において、シャフト５４の延出部５４ａを下向きにして組立機構部５０ｂに取り付ける。シャフト５４の延出部５４ａは回転部１０２に挿入され、シャフト５４、ブロック５２、ボビンガイド５６およびボビン１８は一体的に回転可能となる。シャフト５４を回転させ、ボビン１８の１つをボビンガイド引抜ベース部１０６の位置に合わせ、ボビン押圧部材１２２の２つの先端部を移動部材１１８の穴１２０に挿入する。このとき、ハンドル１１２を回転することによって移動部材１１８を本体１０４の外周側に移動させておく。ボビンガイド５６の突出部はボビン押圧部材１２２によって挟まれ、ボビン押圧部材１２２の一側面はボビン１８の外周側面に接する。
【００４３】
次いで、ステップＳ７において、ボビンガイド引抜ベース部１０６の切欠部１０６ａに引抜治具１２６の先端部１２６ａを挿入してボビンガイド５６のねじ穴５６ｂに螺合させ、ボビンガイド５６をブロック５２の孔５２ａから引き抜く。このとき、ボビン１８はボビン押圧部材１２２によって押さえられているので、ボビン１８がボビンガイド５６と共に外径方向にずれることがなく、ボビンガイド５６のみが確実に引き抜かれる。
【００４４】
さらに、ステップＳ８において、ブロック５２の４つ全てのボビンガイド５６を引き抜いたか否かを確認する。ボビンガイド５６が引き抜かれていない孔５２ａが存在する場合にはステップＳ９に移り、４つの孔５２ａの全てからボビンガイド５６を引き抜いた場合には、図８のステップＳ１０に移る。
【００４５】
ステップＳ９においては、シャフト５４を時計方向に９０°回転させる。このとき、引抜治具１２６はボビンガイド引抜ベース部１０６の切欠部１０６ａから離脱して、ボビンガイド５６のねじ穴５６ｂに螺合したまま一体的に移動する。シャフト５４を回転させる際には、ボビン押圧部材１２２およびロックピン１２４を引き抜いておく。この後、ステップＳ７に戻り、ボビンガイド引抜ベース部１０６の軸上に位置することになる孔５２ａからボビンガイド５６を引き抜く。
【００４６】
図８のステップＳ１０においては、ブロック５２を上方に取り外した後、シャフト５４にヨーク１２を取り付ける（図９参照）。ヨーク１２はブロック５２より小径であることからブロック５２に取り付けられていたボビン１８に干渉することなく挿入可能である。
【００４７】
なお、この時点でＶ相のボビン１８の組立を行っているときには、ヨーク１２にはＵ相の４組のボビン１８およびティース本体１６が装着済みであり、Ｗ相のボビン１８の組立を行っているときには、Ｕ相およびＶ相の８組のボビン１８およびティース本体１６が装着済みである。
【００４８】
また、ロックピン１２４を本体１０４の中心方向へ進出させることにより突出部に係合させてヨーク１２の位置決めを行うとともに、各ボビンガイド５６から引抜治具１２６を取り外す。
【００４９】
次に、ステップＳ１１において、ハンドル１１２を回転操作することによって移動部材１１８を本体１０４の中心方向へ移動させ、移動部材１１８と一体に移動するボビン押圧部材１２２によってボビン１８をヨーク１２の突出対部２２に圧入して結合させる（図１０および図１１参照）。ボビン１８は突出対部２２に結合されることによって、ヨーク１２に対して確実に固定される。この操作の後、移動部材１１８を本体１０４の外径側に戻す。
【００５０】
次いで、ステップＳ１２において、４つのボビン１８の全てを突出対部２２に結合したか否かを確認する。結合されていないボビン１８が存在する場合にはステップＳ１３に移り、４つのボビン１８の全ての結合が終了した場合には、ステップＳ１４に移る。
【００５１】
ステップＳ１３においては、ロックピン１２４を外側に一度待避させた状態でシャフト５４を９０°回転させ、再度ロックピン１２４でヨーク１２の位置決めを行う。この後、ステップＳ１１に戻り、ボビン１８の結合の処理を行う。
【００５２】
ステップＳ１４においては、４つのボビンガイド５６を取り除くとともに、４つのボビン１８の外側からティース本体１６を仮挿入する。
【００５３】
次に、ステップＳ１５において、前記のステップＳ１１と略同様に、ハンドル１１２を回転操作することによってティース本体１６を本体１０４の中心方向へ移動させ、ティース本体１６の先端部１６ａを１組の突出対部２２の間に圧入して結合する（図１２参照）。この操作の後、移動部材１１８を本体１０４の外径側に戻す。
【００５４】
ティース本体１６を結合する処理は、例えば、引抜治具１２６によって押し込むようにしてもよい。
【００５５】
次いで、ステップＳ１６において、４つのボビン１８の全てに対してティース本体１６を結合したか否かを確認する。ティース本体１６が結合されていないボビン１８が存在する場合にはステップＳ１７に移る。４つのボビン１８の全てにティース本体１６の結合処理を終了した場合、すなわち、同相の４つの突極部１４が組み立てられた場合にはステップＳ１８に移る。
【００５６】
ステップＳ１７においては、ロックピン１２４を外側に一度待避させた状態でシャフト５４を９０°回転させ、再度ロックピン１２４でヨーク１２の位置決めを行う。この後、ステップＳ１５に戻り、ティース本体１６の結合処理を行う。
【００５７】
ステップＳ１８においては、ヨーク１２をシャフト５４から取り外すとともに、シャフト５４も回転部１０２から取り外す。
【００５８】
次に、ステップＳ１９においてＵ、Ｖ、Ｗ相の３相全てについてボビン１８およびティース本体１６の取り付けを終了したか否かを確認する。未処理の相が存在する場合にはステップＳ１に戻る。３相全てについてボビン１８およびティース本体１６の取り付けを終了した場合には、ステータ１０の製造を終了する。
【００５９】
このようにして製造されたステータ１０は、図１３に示すように、突極部１４間におけるコイル２０の占積率が高く、隙間部１３６を非常に小さくすることができる。従って、このステータ１０が組み込まれる回転電機は高いトルクを発生することができる。また、ティース間の幅１３８を非常に小さく設定することができるのでコギングトルクの影響が小さい。さらに、同相のコイル２０間の渡り線には圧着やハンダ付けなどの処理が不要であって、容易に製造できるとともに、簡便な構成であることから信頼性が高い。
【００６０】
なお、上記の例ではボビン１８をステップＳ１１で結合し、ティース本体１６をステップＳ１５で挿入するものとしたが、ボビン１８とティース本体１６とをボビン押圧部材１２２によって一体的に結合するようにしてもよい。引抜治具１２６およびハンドル１１２等は手動操作で行うものとして説明したが、これらの操作部は適当なアクチュエータによって自動的に操作してもよい。
【００６１】
また、図７および図８に基づくステータ１０の製造方法においてはＵ、Ｖ、Ｗ相毎のボビン１８にコイル２０を巻回し、このボビン１８をヨーク１２に取り付けさらにティース本体１６を結合するという例について説明したが、Ｕ相のボビン１８にコイル２０を巻回してブロック５２から取り外した後にＶ、Ｗ相の８個のコイル２０についてもそれぞれコイル２０を形成するようにしてもよい。すなわち、図１４に示すように、まず１２個のボビン１８のそれぞれにコイル２０を形成した後に、これらをまとめてヨーク１２に対して位置合わせを行い、順に突出対部２２に結合するようにしてもよい。
【００６２】
さらに、上記のヨーク１２は、ボビン１８が結合される突出対部２２を有するものとしたが、図１５に示すように、突出部を設けずに、ボビン１８毎に対応する凹部１４０を有するものとしてもよい。この場合、ティース１７をボビン１８の孔１８ａに挿入し、先端部１７ａを凹部１４０に圧入して結合することによって突極部１４を形成することができる。なお、ヨーク１２（図１参照）における突出対部２２に相当する部分がないことから、突出対部２２にボビン１８を結合する処理、つまり前記のステップＳ１１〜Ｓ１３は不要である。
【００６３】
ステータ１０の各相はそれぞれ４つのコイル２０からなる、所謂４スロットの例を示したが、このスロット数は任意の数に設定可能である。
【００６４】
本発明に係るステータの製造方法および製造装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至ステップを採り得ることはもちろんである。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るステータの製造方法および製造装置によれば、ヨークとティースとが分割型のステータを製造する際に、同相のボビン間における渡り線を切断することなく連続して巻回することができ、しかも素線により形成されるコイルの占積率を向上させるという効果を達成することができる。
【００６６】
また、ティース間の幅を狭く設定することができるのでコギングトルクの影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る製造方法で製造されるステータを示す分解斜視図である。
【図２】本実施の形態に係るステータの製造装置の平面図である。
【図３】ステータの製造装置におけるコイル巻回機構部の平面図である。
【図４】ステータの製造装置におけるコイル巻回機構部の一部断面側面図である。
【図５】ステータの製造装置における組立機構部の一部断面平面図である。
【図６】ステータの製造装置における組立機構部の断面側面図である。
【図７】本実施の形態に係るステータの製造方法の手順を示すフローチャート（その１）である。
【図８】本実施の形態に係るステータの製造方法の手順を示すフローチャート（その２）である。
【図９】組立機構部においてブロックを取り外した後にヨークを挿入する工程を示す断面側面図である。
【図１０】組立機構部においてヨークにボビンを圧入する工程を示す一部断面平面図である。
【図１１】組立機構部においてヨークにボビンを圧入する工程を示す断面側面図である。
【図１２】組立機構部においてヨークにティースを圧入する工程を示す断面側面図である。
【図１３】本実施の形態に係る製造方法により製造されるステータを示す一部拡大断面図である。
【図１４】組立機構部において１２個のボビンを順にヨークに挿入する工程を示す一部断面平面図である。
【図１５】本実施の形態に係る製造方法により製造される、凹部にティースが圧入される型のステータを示す分解斜視図である。
【図１６】従来のヨークとティースが一体型のステータを示す一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０…ステータ １２…ヨーク
１４…突極部 １６…ティース本体
１８…ボビン １９…素線
２０…コイル ２２…突出対部
５０…製造装置 ５０ａ…コイル巻回機構部
５０ｂ…組立機構部 ５２…ブロック
５４…シャフト ５６…ボビンガイド
５８…ボールプランジャ ５８ａ…ボール
６０…第１支持部 ６２…第２支持部
６４…保持アーム ６８…モータ
７０…素線供給部 ７４、１０２…回転部
１０４…本体 １０６…ボビンガイド引抜ベース部
１０８…ガイドピン １１０…ボルトシャフト
１１８…移動部材 １２２…ボビン押圧部材
１２６…引抜治具
Claims (5)
- 環状のヨークと、該ヨークに対して放射状に結合する複数のティースと、前記ティースの周囲に設けられるボビンと、該ボビンに素線が巻回されて形成されるコイルとを備えるステータの製造方法において、
中央部に前記ヨークが挿入され得る間隔で、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように配設する第１ステップと、
ボビンの１つに素線を巻回して前記コイルを形成した後、前記ボビンの一側面で前記素線を経由し、次のボビンに素線を巻回して前記コイルを形成する処理を繰り返し、同相のボビンの全てに前記コイルを形成する第２ステップと、
少なくとも一相のボビンに囲まれた中央部で、前記素線が経由される面の反対側から前記ヨークを挿入する第３ステップと、
前記ボビンの孔の外側から前記ティースを挿入して、前記ティースの一部を前記ヨークに結合させる第４ステップと、
を有し、
前記第１ステップでは、前記ヨークより大径のブロックに対して、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように取り付け、
前記第２ステップでは、前記素線が供給されるボビンの軸を中心として、前記ブロックを回転させることにより前記素線をボビンに巻回させて前記コイルを形成した後、前記ブロックの一側面に沿って次のボビンに素線を経由し、
前記第３ステップでは、ボビンに囲まれた中央部で、前記素線が経由される面の反対側から前記ブロックを取り外した後、前記ヨークを挿入することを特徴とするステータの製造方法。 - 請求項１記載のステータの製造方法において、
前記ティースは、ティース本体と、前記ヨークに設けられ前記ボビンが結合する突出部とからなり、
前記第４ステップでは、前記突出部に前記ボビンを結合した後、前記ボビンの孔の外側から前記ティース本体を挿入して、前記突出部に結合させることを特徴とするステータの製造方法。 - 環状のヨークと、該ヨークに対して放射状に結合する複数のティースと、前記ティースの周囲に設けられるボビンと、該ボビンに素線が巻回されて形成されるコイルとを備えるステータの製造方法において、
中央部に前記ヨークが挿入され得る間隔で、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように配設する第１ステップと、
ボビンの１つに素線を巻回して前記コイルを形成した後、前記ボビンの一側面で前記素線を経由し、次のボビンに素線を巻回して前記コイルを形成する処理を繰り返し、同相のボビンの全てに前記コイルを形成する第２ステップと、
少なくとも一相のボビンに囲まれた中央部で、前記素線が経由される面の反対側から前記ヨークを挿入する第３ステップと、
該ヨークに設けた一対の突出部を前記ボビンの孔に挿入することにより前記ヨークに前記ボビンを結合した後、前記ボビンの孔の外側から前記ティース本体を挿入して、前記ティース本体の先端部を前記突出部の間に結合させる第４ステップと、
を有することを特徴とするステータの製造方法。 - 環状のヨークと、該ヨークに放射状に結合する複数のティースと、前記ティースの周囲に設けられるボビンと、該ボビンに素線が巻回されて形成されるコイルとを備えるステータの製造装置において、
前記ヨークより大径のブロックに対して、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように取り付けた状態で、前記ブロックを回転可能に保持する保持アームと、
前記素線を供給する素線供給部と、
前記素線が供給されるボビンの軸を中心として、前記保持アームおよび前記ブロックを回転させるモータと、
各ボビンの軸を前記モータの回転軸と一致するように係止するインデックス部と、
前記コイルが形成された少なくとも一相のボビンから前記ブロックを取り外した状態で、中央部に前記ヨークが挿入され得る間隔で、一相のボビンを等角度で、かつ、それぞれの孔が放射状となるように保持する組立機構部と、
前記中央部に前記ヨークを挿入した後、前記ボビンの孔を介して前記ヨークにティースを結合させるティース結合部と、
を有することを特徴とするステータの製造装置。 - 請求項４記載のステータの製造装置において、
一部が前記ボビンの孔に挿入されて先端部が前記ブロックに係合され、前記ボビンを前記ブロックに取り付けるとともに、一部が前記インデックス部に係止可能なボビンガイドと、
前記組立機構部に設けられ、前記ボビンガイドを引き抜く引抜治具と、
を有することを特徴とするステータの製造装置。
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