JP4492347B2 - コイル形成装置及びコイル形成方法 - Google Patents
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Description
従来のコイル形成方法では,固定の巻枠の周りを回りながら電線(ワイヤー)を導出するワインダーを用いて,上記巻枠の周りに電線を巻回して単極コイルを形成する。そして,得られた単極コイルに連ねて別の単極コイルを形成するには,再び固定した巻枠の周りに上記ワインダーを反対方向に回して巻き方向が逆の単極コイルを形成する。
また,上記と同様に,巻枠の周りをワインダーが回りながら電線を供給するコイル形成方法としては,例えば,特開2000−253631号公報に示すものがある。この特許文献においては,電線の巻回を行う巻枠の外径を変更可能にしており,この巻枠の回りを上記ワインダーとしてのフライヤを回転させ,巻回を行った単極コイルを逐次ブレードに巻き落として,上記モータに用いる連極コイルを形成している。
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので,電線の捩れを発生させることなく単極コイルを形成することができるコイル形成装置及びそれによるコイル形成方法を提供しようとするものである。
本発明のコイル形成装置は,上記巻き取り治具により上記複数のコイル巻枠の全体を旋回させることにより,上記旋回中心軸に一致又は接近させたコイル巻枠に対して上記電線の巻回を行って上記単極コイルを形成していくものである。
すなわち,本発明においては,上記巻き取り治具の旋回により,この巻き取り治具に配設した上記ホルダー及び上記複数のコイル巻枠の全体を回転させて,電線の巻回を行う。そのため,従来のように,固定した巻枠の外周からワインダー等を回転させながら電線を巻回することがなく,電線に捩りをほとんど発生させることなく各コイル巻枠に各単極コイルを形成することができる。
また,上記ホルダーの回転により,上記各コイル巻枠は,電線の巻回を行うものから順次上記旋回中心軸に一致又は接近させることができる。そのため,上記コイル形成装置は,上記連極コイルを形成するために上記コイル巻枠を複数有していながらも,巻回を行うコイル巻粋が上記旋回中心軸からあまり偏心していない状態で,上記電線の巻回を行うことができる。
そして,1つのコイル巻枠に単極コイルを形成した後には,上記ホルダーを回転させて,上記1つのコイル巻枠に隣接する次のコイル巻枠を上記旋回中心軸に接近させ,上記と同様に単極コイルを形成することができる。
そのため,各コイル巻枠に電線の巻回を行うために,各コイル巻枠への電線の供給方向があまり変化することがなく,安定して電線の巻回を行うことができる。それ故,上記捩りの発生がほとんどない単極コイルを,いずれのコイル巻枠に対しても安定して形成することができ,捩りの発生がほとんどない連極コイルを安定して形成することができる。
第2の発明は,電線がループ状に巻回する単極コイルを複数連ねてなる連極コイルを形成する装置であって,旋回中心軸回りに旋回可能な巻き取り治具を備え,該巻き取り治具は,上記旋回中心軸に対して略平行にオフセットした回転中心軸回りに回転可能とされたホルダーと,該ホルダーの周りを取巻いて,ホルダーに対する位置を個別に移動可能に配設され,周面に電線の巻回を行う複数のコイル巻枠を備えて構成され,各コイル巻枠における上記電線の巻回を行う各巻回軸は,互いに略平行であると共に上記旋回中心軸に対しても略平行であり,各コイル巻枠は,上記ホルダーにおいて,上記回動中心軸から略同一の距離に円弧状に配設されており,各コイル巻枠は,巻き取り治具の回転中心軸回りの回転により各コイル巻枠の巻回軸を,順次,上記旋回中心軸を含むその近傍に位置付け可能とされており,上記連極コイルを構成する全ての上記単極コイルを巻き終わるまで,既に巻回した上記単極コイルを各コイル巻枠に巻付けて拘束しておくよう構成したコイル形成装置を用い,上記ホルダーを回転中心軸回りに回転させて,上記複数のコイル巻枠のうちの巻回を行ういずれか1つの巻回対象コイル巻枠を上記旋回中心軸を含むその近傍に位置付けるインデックス工程と,上記巻回対象コイル巻枠に電線を供給すると共に,上記巻き取り治具を上記旋回中心軸回りに旋回させて,巻回対象コイル巻枠に電線を巻回して単極コイルを形成する巻回工程とを行い,以降,残りのコイル巻枠を巻回対象コイル巻枠として,同様のインデックス工程及び巻回工程を適宜繰り返して連極コイルを形成することを特徴とするコイル形成方法にある(請求項6)。
本発明のコイル形成方法は,上記複数のコイル巻枠の全体を旋回させ,上記旋回中心軸に一致又は接近させたコイル巻枠に対して電線の巻回を行う上記コイル形成装置を用い,上記インデックス工程及び上記巻回工程を各コイル巻枠に順次行って上記連極コイルを形成する。
そのため,上記発明と同様に,上記捩りの発生がほとんどない単極コイルを,いずれのコイル巻枠に対しても安定して形成することができ,捩りの発生がほとんどない連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。そのため,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。それ故,電線の捩れを発生させることなく単極コイルを形成することができ,かつ,単極コイル間の渡り線の長さを短くすることができる。
本発明の実施例に係るコイル形成方法及びコイル形成装置につき,図1〜図17を用いて説明する。
本例のコイル形成装置1は,図1,図2に示すごとく,電線99をループ状に巻回してなる単極コイル90を3つ連ねてなるモータ用のコイル9(図14参照)を形成する装置であって,巻き取り治具2と回転装置4とを有してなる。
巻き取り治具2は,図1〜図3に示すごとく,ベースホルダー20と,該ベースホルダー20の外周面に配設された複数の巻枠3とを有する。各巻枠3はベースホルダー20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3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4は,図1,図2に示すごとく,巻き取り治具2全体を,突出した巻枠3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,さらにコイル形成装置1について詳説する。
巻き取り治具2においては,図3に示すごとく,ベースホルダー20が円盤形状を呈している。すなわち,ベースホルダー20は,上下一対のリング状プレート21,22を有しており,それぞれ中央貫通穴210,220及びその周囲に複数の位置決め穴212,222を有している。この中央貫通穴210,220及びその周囲の位置決め穴212,222は,後述する回転装置4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21,22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29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29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29を配設した。そして,隣り合うセパレートプレート29の間に設けられた内角約30°の空間に,それぞれ巻枠3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3を隣接させ,合計6つの巻枠3を設けてある。
なお,図3に示すごとく,本例の巻き取り治具2は,円盤状の上記ベースホルダー20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29及び巻枠3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3を備えることができる。
また,巻枠3は,図3に示すごとく,ベースホルダー20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3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3に示すごとく,各巻枠3は,上記ベースホルダー20のリング状プレート21,22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320を設けた枠本体部32を有する。また,枠本体部32の両側面には,段部325を設けてあり,単極コイル90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32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33,34が着脱可能に配設されている。この成形ブロック33,34も略扇形を呈しており,中央部に切り欠き部330,340を有している。なお,成形ブロック33,34の枠体部32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。
また,本例の成形ブロック33,34は,図3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3に示すごとく,上記枠本体部32は,上記切り欠き部320からベースホルダー20に向かう軸方向に,長方形状の貫通穴329を有している。また,貫通穴329の上下には,円形状の貫通穴であるロッド穴328が設けられている。そして,巻枠3は,上記貫通穴329を通したガイドプレート31をベースホルダー20に固定することによって,ベースホルダー20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31は,図3に示すごとく,ベースホルダー20に固定される基端部315と,巻枠3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310とを有している。そして,このガイドプレート31の基端部315を,上記枠本体部32の切り欠き部320の底部に開口している上記貫通穴329に通し,かつ,スプリング36を装着したロッド35を枠本体部32の貫通穴329の上下に設けられたロッド穴328に通す。そして,ガイドプレート31の基端部315をベースホルダー20の上下一対のリング状プレート21,22間に挟持して固定し,また,2本のロッド35の一端をリング状プレート21,22に固定すると共に他端をガイドプレート31の先端部310に固定する。これにより,巻枠3は,ベースホルダー20の中心点から放射状に伸びる軸線に沿って進退可能に固定される。
また,図15〜図17に示すごとく,巻枠3には,ピン頭部380を摘んで操作することによってピン先端部381を進退させることができる位置決め用ピン38を上下に有している。また,ガイドプレート31には,上記ピン先端部381と係合可能なピン穴318,319を有している。そして,図15に示すごとく,位置決めピン38のピン先端部381をピン穴318に係合させている状態においては,巻枠3が後退してベースホルダー20に近づいた状態が維持される。また,巻枠3を前進させる場合には,位置決めピン38を後退させて,そのピン先端部381とピン穴318との係合状態を解除し,巻枠3をスプリング36に抗して前進させる。そして,図17に示すごとく,再び位置決めピン38を前進させてピン先端部381をピン穴319に係合させる。これにより,巻枠3は,その軸方向に前進してベースホルダー20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3の両側には,ベースホルダー20の外周面から延設されたセパレートプレート29が存在している。そして,セパレートプレート29と巻枠3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2は,上記巻枠3のすべてを後退させた状態における巻枠3の先端が形成する外形線が,ベースホルダー20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2は,後述するステータコアの内周面に各巻枠3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4は,図1,図2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41と該ストレート部41にフランジ415,420を介して接続された屈曲部42とを有し,屈曲部42の先端に巻き取り治具2との接続用フランジ425を有している。
屈曲部42は,同図に示すごとく,ストレート部41と同軸線上に伸びる第1部位421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422と,さらに第2部位422から90度折れ曲がり上記ストレート部41と平行な第3部位423と,さらに第3部位423から90度折れ曲がった第4部位424とを有する。そして,第4部位424の先端に上記接続用フランジ425が配設されている。
接続用フランジ425は,図1,図2に示すごとく,巻き取り治具2のベースホルダー20と接続した場合に,ベースホルダー20の厚み方向及び径方向の中心点が,上記ストレート部41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425と,巻き取り治具2の周方向の固定位置は,巻枠3の軸線Cと回転装置4のストレート部41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2及び回転装置4を有するコイル形成装置1により,単極コイル90を複数連ねてなるモータ用のコイル9を形成する方法について,図4〜図14を用いて説明する。なお,これらの図においては,回転装置4の記載を省略してある。
まず,図4に示すごとく,巻き取り治具2におけるすべての巻枠3を後退させた状態で,巻き取り治具2を回転装置4に固定し,その回転中心C2(図1,図2参照)と第1の巻枠3aの軸線Cとを一致させる。
次に,この状態から,図5に示すごとく,第1の巻枠3aを他の巻枠3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3aを後退位置で固定していた位置決めピン38(図15〜図17)による固定を解除して,巻枠3aをスプリング36に抗して前進させ,再び位置決めピン38によりその前進位置で固定する。
そして,図5に示すごとく,電線99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2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2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5,図6に示すごとく,突出した巻枠3aに電線99を一方向から供給すると共に,回転装置4を駆動して,巻枠3aの軸線Cを中心に巻き取り治具2全体を回転させる巻回工程を行う。これにより,図7に示すごとく,突出した巻枠3aに電線99が巻回されて第1の単極コイル90の形成が完了する。
次に,図8に示すごとく,単極コイル90を形成した上記第1の巻枠3aを後退させる巻枠後退工程を行う。このとき,巻枠3aは,再び位置決めピン38(図15〜図17)を操作して,後退位置で固定する。
同図に示すごとく,巻枠3aの周囲に形成された単極コイル90は,そのループの上下に位置するコイルエンド部902を巻枠3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901をセパレートプレート29と巻枠3との間の空隙に収容した状態となる。
次に,図9に示すごとく,単極コイル90を形成した第1の巻枠3aの隣の第2の巻枠3bを軸線Cに沿って前進させ,他の巻枠3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2と回転装置4との係合位置を変更し,回転装置4の回転中心と,第2の巻枠3b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3aが保持する単極コイル90から繋がっている渡り線995は,第2の巻枠3bの下方に渡し,これに続く電線99を先程と同様上方の一方向から供給する。
次に,図9,図10に示すごとく,突出した巻枠3bに電線99を一方向から供給すると共に,巻枠3bの軸線Cを中心に巻き取り治具2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3aの場合と逆方向とする。これにより,図10に示すごとく,突出した巻枠3bに電線99が巻回されて,第1の単極コイル90とは巻き方向が逆の第2の単極コイル90の形成が完了する。
次に,図11に示すごとく,単極コイル90を形成した上記第2の巻枠3b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3bの周囲に形成された第2の単極コイル90も,そのループの上下に位置するコイルエンド部902を巻枠3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901をセパレートプレート29と巻枠3との間の空隙に収容した状態となる。
次に,図12に示すごとく,第2の巻枠3bの隣の第3の巻枠3cを軸線Cに沿って前進させ,他の巻枠3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2と回転装置4との係合位置を変更し,回転装置4の回転中心C2(図1,図2)と,第3の巻枠3cの軸線Cとを一致させる。
また,同図に示すごとく,第2の巻枠3bが保持する単極コイル90から伸びる渡り線995に続く電線99を,上記と同様に上方の一方向から供給する。
次に,図12,図13に示すごとく,突出した巻枠3cに電線99を一方向から供給すると共に,巻枠3cの軸線Cを中心に巻き取り治具2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3bの場合と逆方向とする。これにより,図13に示すごとく,突出した巻枠3cに電線99が巻回されて,第2の単極コイル90と巻き方向が逆の第3の単極コイル90の形成が完了する。
次に,図14に示すごとく,単極コイル90を形成した上記第3の巻枠3c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3cの周囲に形成された第3の単極コイル90のコイル挿入部901もセパレートプレート29と巻枠3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90を交互に巻き方向が逆となるように連ねたコイル9が完成する。
次に,図14に示すごとく,上記コイル9を形成した3つの巻枠3a〜3cに対向する3つの巻枠3d〜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90を交互に巻き方向が逆となるように連ねたコイル9を形成することができる。
本例における巻き取り治具2は,上記複数の巻枠3のうちの巻回を行ういずれか1つの巻枠3を他の巻枠3よりも突出させた状態で上記電線99の巻回を行うよう構成したものである。また,各巻枠3は,それぞれ別々に他の巻枠3よりも突出可能にした。また,上記複数の巻枠3は,その軸線Cが互いに重なることなくずれるように,上記ベースホルダー20に配設した。
また,巻き取り治具2は,上記各巻枠3の軸線Cを順次上記巻き取り治具2の回転中心C2に接近させて上記電線99の巻回を行うよう構成した。また,上記複数の巻枠3は,上記ベースホルダー20に対して,各巻枠3の重心Gを結んだ仮想線Rが略円形状になるよう配設し,各巻枠3の軸線Cは,上記略円形状の仮想線Rの中心Oから外方に向けて放射状にベースホルダー20に配設した(図1参照)。
そして,本例においては,上記巻回を行う巻枠3に,電線99を供給すると共に,この巻枠3の軸線C又は軸線Cに略平行な線を中心に巻き取り治具2の全体を回転させて,この巻枠3を他の巻枠3よりも突出させた状態で電線99を巻回して単極コイル90を形成して,モータ用のコイル9を形成することができた。また,上記電線99の巻回は,電線99の巻回を行う巻枠3の軸線Cを順次上記巻き取り治具2の回転中心C2に接近させて行うことができた。
次に,本例の作用効果につき説明する。
本例のコイル形成方法においては,上記ベースホルダー20と巻枠3とを有する上記の構造の巻き取り治具2と回転装置4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3の軸線Cを中心に回転させて行う。そのため,上記のごとく,電線99を一方向から供給することができ,電線99に捩りを発生させることなく巻枠3に単極コイル90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3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3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3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90間の渡り線995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2の各巻枠3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33,34が配設されている。成形ブロック33,34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3に巻回された単極コイル90は,これを構成する複数の電線ループの形状が巻枠3の軸線Cに沿って変化している。
すなわち,単極コイル90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3に沿って幅が広くなり,かつ,成形ブロック33,34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,ステータコアにコイルを装着した際のコイルエンド部902の配置を最適な状態にすることができる。
また,本例の巻き取り治具2は,上記巻枠3のすべてを後退させた状態における巻枠3の先端が形成する外形線が円形状となっており,後述するステータコアの内周面に各巻枠3を対面させて位置できる。
また,各巻枠3の両側には,ベースホルダー20の外周面から延設されたセパレートプレート29が存在している。そして,セパレートプレート29と巻枠3との間の間隙は,コイル保持溝290として機能している。なお,セパレートプレート29を挟んで隣り合うコイル保持溝290は略平行になっている。そしてこのコイル保持溝290に沿って,後述する参考例2に示すごとく,各単極コイル90の直線的な移動によるステータコアへの装着作業を実現することができる。
参考例2
本例では,参考例1のコイル形成装置1を用いて形成したコイルを,さらに上記巻き取り治具2から直接的にステータコアに挿入する方法の一例を示す。
本例では,図18,図19に示すごとく,リング状のステータコア81の内周面に設けたスロット810にコイル9(図14参照)を挿入配置する。なお,本例では,後述する挿入ブレード734等の動きを明確化するため,コイル9(単極コイル90)の図示を省略する。
上記ステータコア81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81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18,図19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810を有している。
本例では,ステータコア81に対して,合計36個の単極コイル90を配設すべく,72のスロット810を設けてある。そして,一相を担う単極コイル90は12個ずつである。本例では,参考例1に示すごとく,3個の単極コイル90を連ねたコイル9を1つの巻き取り治具2によって2組作製し,これらを同時にステータコア81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90がステータコア81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18に示すごとく,巻き取り治具2における巻枠3とセパレートプレート29との間に形成されるコイル保持溝290がステータコア81のスロット810に対面するように,巻き取り治具2をステータコア81の内部に配置する。
また,図18に示すごとく,巻き取り治具2の上記コイル保持溝290には挿入ブレード73を挿入する。また,巻き取り治具2における巻枠3の枠本体部32に設けた切り欠き部320とその上下の成形ブロック33,34に設けた切り欠き部330,340(図3参照)は,仮整形ブレード734を挿入するための仮整形溝295となる。
そして,図19に示すごとく,挿入ブレード73をコイル保持溝290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,仮整形ブレード734を仮整形用溝295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90は上記挿入ブレード73に押されて,コイル保持溝290から上記ステータコア81のスロット810に略直線的に移動する。また,単極コイル90におけるステータコア81からはみ出ている上下のコイルエンド部902(図14)は,上記仮整形ブレード734により押圧され外方に変形する仮整形が施される。
このような挿入ブレード73及び仮整形ブレード734の前進動作は,6個の単極コイル90に対してすべて同時に行われ,6個の単極コイル90が同時にステータコア81のスロット810に挿入される。
次に,本例では,上下一対のフォーマーという工具(図示略)を用いて,第2の仮整形を行う。フォーマーは,リング形状を有し,ステータコア81に対面する側に,コイルを所望形状に整えるための型面を有する。具体的には,上下の各フォーマーは,その内周部分がステータコア81に向かって突出するようなテーパ形状の型面を有する。そして,フォーマーをステータコア81に向かって前進させることにより上記コイル9を型面のテーパ形状に沿って外方へ整形するように構成されている。
また,各フォーマーには,上記挿入ブレード73及び上記仮整形ブレード734との干渉を防止する切り欠き部が設けられている。そして,挿入ブレード73及び仮整形ブレード734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81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を,ステータコア81に向けて上下からそれぞれ前進させ,ステータコア81に押圧する。これにより,上記のごとくステータコア81に配設されている6個の単極コイル90のステータコア81の上下からからはみ出しているコイルエンド部902がステータコア81に向かって倒れるように,第2の仮整形がなされる。
次に,本例では,上述した参考例1に示したコイル形成装置1を用い,巻き取り治具2上にあらたに3個の単極コイル90を連ねたコイル9を2組形成する。そして,上記と同様に,巻き取り治具2から直接的にステータコア81へのコイル9の移動と仮整形及び第2の仮整形を行う。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90がステータコア81に装着される。そして,最後の第2の仮整形として行うフォーマーによる整形は,36個すべての単極コイル90に対して行われ,コイル全体の形を整える本整形工程となる。
このようにして,ステータコア81には,合計36個の単極コイル90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の仮整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2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2における巻枠3の数を6個から12個に増やして,12個の単極コイル90を一度にステータコア81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,本例では,上記巻き取り治具2及び挿入ブレード73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90の姿勢を変えることなく直線的にスロット810に挿入することができる。そのため,コイル9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3から直接ステータコア81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,非常に効率的にステータコアへのコイルの装着を行うことができる。これは,参考例1に詳説するごとく,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2から直接ステータコア81へコイルを挿入できるので,単極コイル90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。
参考例3
本例は,図20〜図22に示すごとく,参考例2において巻き取り治具2からステータコア81にコイルを挿入する際に使用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6は,図20,図21に示すごとく,底板部61に,支点641を中心に揺動可能に配設された複数の第1アーム64と,支点651を中心に揺動可能に配設された複数の第2アーム65とを設けてある。各第1アーム64は,同図に示すごとく,その上端に2枚の挿入ブレード73を有しており,一方,各第2アーム65は,その上端に2枚の仮整形ブレード734を有している。
第1アーム64は,昇降プレート661に設けたピン663に係合可能な長穴部642を有している。また,第2アーム65も,同図に示すごとく,昇降プレート661に設けたピン664に係合可能な長穴部652を有している。
また,上記昇降プレート661は,底板部61上に配設された,シリンダ671,昇降ロッド672,ベースプレート673,連結ロッド674等と連結されており,シリンダ671によって駆動される昇降ロッド672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64及び第2アーム65に設けた長穴部642,652は,傾斜した長穴部分を有している。そして,ピン663,664の垂直方向の移動によってピン663,664と長穴部642,652との係合位置がずれることにより,第1アーム64及び第2アーム65は,支点641及び651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64の長穴部642と第2アーム65の長穴部652の形状は若干変更してあり,第1アーム64と第2アーム65の揺動量等に違いを持たせてある。
また,図22に示すごとく,各第1アーム64には,2枚の挿入ブレード73が平行に配設されており,2枚の挿入ブレード73が一緒に第1アーム64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64の揺動方向は,ステータコア81の2つのスロット810間に位置するティース811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65には,2枚の仮整形ブレード734が平行に配設されており,2枚の仮整形ブレード734が一緒に第2アーム65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65の揺動方向は,ステータコア81の2つのスロット810間に位置するティース811の中央を通る半径方向Bに沿った方向である。
以上のような構成のコイル挿入装置6を用いることによって,上述した巻き取り治具2からステータコア81へ,直接,コイル9(単極コイル90)を直線的に移動させることを容易に実現することができる。それ故,上述した作用効果を確実に発現させることができる。
参考例4
本例は,上記巻き取り治具2を用いて,集中巻きタイプのステータに使用するモータ用のコイル9を形成する例である。
上記参考例1〜3においては,電線99を巻回してなる単極コイル90を,ステータコア81における2つ以上のスロット810に分散して配置した分布巻タイプのステータを製作した。そして,上記巻き取り治具2においては,分布巻タイプのステータに用いるコイル9を形成した。
本例においては,上記参考例1と同様にコイル9の形成を行って,電線99を巻回してなる単極コイル90を,ステータコア81の各スロット810同士の間に位置する複数のティース811に,それぞれ配置してなる集中巻タイプのステータを製作する。
すなわち,本例では,図23,図24に示すごとく,上記巻き取り治具2は,上記ベースホルダー20の外周面に形成した複数の突起部25に,上記巻枠3としての単極コイル形成用ボビン82を複数取り付けたものとする。
そして,図23に示すごとく,上記と同様に,巻き取り治具2の全体を,巻回を行う上記ボビン82の軸線Cを中心に回転させて,各ボビン82に単極コイル90を形成する。その後,図24に示すごとく,この単極コイル90を形成したボビン82を,ベースホルダー20から取り外して,ステータコア81のティース811に組み付けて,集中巻タイプのステータを製作することができる。
(実施例1,2)
以下の実施例1においては,図25〜図35を用いて,連極コイルZ9を形成するためのコイル形成装置Z1につき説明し,電線Z99から連極コイルZ9を形成するコイル形成工程につき説明する。
また,以下の実施例2においては,図36〜図44を用いて,巻き取り治具Z2とインサータ治具Z6とを有してなるコイル形成挿入装置Z5につき説明し,巻き取り治具Z2に保持した連極コイルZ9を一旦インサータ治具Z6に移載するコイル移載工程と,インサータ治具Z6から連極コイルZ9をステータコアZ81の各スロットZ810に挿入配置するコイル挿入工程とにつき説明する。
そして,実施例1においては,コイル形成装置及びコイル形成方法につき説明し。実施例2においては,コイル形成挿入装置及びコイル形成挿入方法につき説明する。
また,実施例2において用いる巻き取り治具Z2は,実施例1において用いる巻き取り治具Z2と同じものであり,実施例2においても図25〜図35のいずれかを用いて説明をすることがある。
ここで,実施例1,2においては,上記参考例1における巻枠3は,コイル巻枠Z3に相当する。また,上記参考例1における巻枠3の軸線Cは,コイル巻枠Z3の巻回軸ZC1に相当する。また,上記参考例1におけるベースホルダー20は,インデックスホルダーZ22に相当する。また,上記参考例1におけるモータ用のコイル9は,連極コイルZ9に相当する。
また,上記参考例1における回転装置は,旋回装置及び旋回アームZ21に相当する。また,上記参考例1における回転装置の回転中心C2は,旋回アームZ21の旋回中心軸ZC2に相当する。
実施例1
本例のコイル形成装置Z1は,図25,図26に示すごとく,電線Z99をループ状に巻回してなる単極コイルZ90を複数連ねてなるモータ用のコイルとしての連極コイルZ9を形成するものである。コイル形成装置Z1は,架台(図示略)と,この架台に,旋回装置(図示略)に接続される旋回中心軸ZC2を中心にして旋回可能に配設された旋回アームZ21と,巻き取り治具Z2とを有してなる。また,巻き取り治具Z2は,旋回アームZ21に対して移動可能に配設されたインデックスホルダーZ22と,このインデックスホルダーZ22の外周面に配設した複数のコイル巻枠Z3とを有している。
また,各コイル巻枠Z3における上記電線Z99の巻回を行う各巻回軸ZC1は,互いに略平行であると共に上記旋回中心軸ZC2に対しても略平行である。そして,コイル形成装置Z1は,上記インデックスホルダーZ22を移動させて,上記電線Z99の巻回を行うコイル巻枠Z3を順次上記旋回中心軸ZC2に接近させることができるよう構成されている。
以下に,これを詳説する。
なお,上記参考例1における巻き取り治具2は,インデックスホルダーZ22を,上記旋回中心軸ZC2に対して略直交に形成した回動中心軸ZC2を中心にして回動可能にし,各コイル巻枠Z3は,それぞれ上記電線Z99の巻回を行う各巻回軸ZC1を上記回動中心軸ZC2から法線方向に向けてインデックスホルダーZ22に配設し,インデックスホルダーZ22を回動させて,電線Z99の巻回を行うコイル巻枠Z3の巻回軸ZC1の方向を順次上記旋回中心軸ZC2の方向にほぼ合わせることができるよう構成したものである。
図25,図26に示すごとく,上記インデックスホルダーZ22は,上記旋回中心軸ZC2に対して略平行にオフセットした位置に形成した回動中心軸ZC3を中心にして,上記旋回アームZ21に回動移動可能に配設されている。また,上記各コイル巻枠Z3は,上記回動中心軸ZC3から略同一の距離に円弧状に上記インデックスホルダーZ22に配設されている。
また,上記回動中心軸ZC3から各コイル巻枠Z3における巻回軸ZC1までの巻枠距離ZL1は,上記旋回アームZ21の旋回中心軸ZC2から上記インデックスホルダーZ22の回動中心軸ZC3までのオフセット距離ZL2と略同一になっている。
そして,上記インデックスホルダーZ22を旋回アームZ21に対して,所定の角度回動させることによって,上記電線Z99の巻回を行うコイル巻枠Z3の巻回軸ZC1を順次上記旋回中心軸ZC2にほぼ合わせることができ,この状態で電線Z99の巻回を行うことができる。
また,上記円弧状に配設した各コイル巻枠Z3により,円弧状に連なる連極コイルZ9を形成することができる(図35参照)。
また,図27に示すごとく,上記各コイル巻枠Z3は,上記インデックスホルダーZ22に対して上記旋回中心軸ZC2の方向に進退可能に配設してある。そして,上記電線Z99の巻回を行うコイル巻枠Z3は,残りのコイル巻枠Z3に対して上記旋回アームZ21から離れる前進方向に前進させることにより,残りのコイル巻枠Z3よりも突出させることができる。そのため,上記突出させたコイル巻枠Z3に対して,その巻回軸ZC1に直交する方向から容易に電線Z99を供給することができ,電線Z99の供給が容易であると共にコイル巻枠Z3への電線Z99の巻回も容易である。
また,図26に示すごとく,上記各コイル巻枠Z3は,上記インデックスホルダーZ22の外周面に円周状に配設されている。本例では,各コイル巻枠Z3は,インデックスホルダーZ22の外周面に略等間隔に放射状に配設されている。また,本例では,単極コイルZ90を4つ連ねてなる連極コイルZ9を形成するため,コイル巻枠Z3は4つ配設されている。
また,図27,図28に示すごとく,各コイル巻枠Z3は,インデックスホルダーZ22に取り付けた内側巻枠部Z31と,この内側巻枠部Z31に対向配設した外側巻枠部Z32とを有している。外側巻枠部Z32は,図27に示すごとく,上記電線Z99の巻回を行う際の巻回位置Z301と,図28に示すごとく,上記巻回を行った後の単極コイルZ90を当該コイル巻枠Z3から離脱させる際の離脱位置Z302との間で,内側巻枠部Z31との間の距離を変更するよう移動可能である。また,外側巻枠部Z32は,上記旋回アームZ21から離れる前進方向に向けて段階的に拡径している。
そして,図27に示すごとく,外側巻枠部Z32を巻回位置Z301にしたときには,当該コイル巻枠Z3の外径が上記前進方向に向けて段階的に大きい状態を形成することができる。そして,前進方向に向けて電線Z99の巻き径が大きくなる単極コイルZ90を形成することができ,外側巻枠部Z32と内側巻枠部Z31との間の距離で決定される正規寸法の巻き径を有する単極コイルZ90を形成することができる。
また,上記各単極コイルZ90からなる連極コイルZ9をステータコアZ81におけるスロットZ810に挿入配置する際には,この連極コイルZ9は,挿入配置を行うスロットZ810の開口側に上記巻き径が大きい側を位置させて,挿入配置することができる。そして,各単極コイルZ90がステータコアZ81の軸方向の両端部から突出して形成されたコイルエンド部は,上記開口側に位置する部分からステータコアZ81の外方に向けて移動変形させることにより,小さくすることができる。すなわち,一方側から他方側に向けて巻き径が大きくなる各単極コイルZ90を形成することにより,各単極コイルZ90の長さを必要最小限の長さに近づけて,コイルエンド部を小さくすることができる。
また,図28に示すごとく,外側巻枠部Z32を離脱位置Z302にしたときには,当該コイル巻枠Z3の外径が上記前進方向に向けて小さくなる状態を形成することができる。そして,外側巻枠部Z32と内側巻枠部Z31との間の距離を縮小させて,各単極コイルZ90を容易に離脱することができる。
また,図27,図28に示すごとく,本例においては,上記各コイル巻枠Z3は,これにハンドルZ35を設けて手動で進退させて,位置決めピンZ34で進退位置を固定する構成とした。これ以外にも,各コイル巻枠Z3の進退は,シリンダー又はモータ等を用いて行うこともできる。
また,本例においては,各コイル巻枠Z3において,各内側巻枠部Z31に回動可能にカムZ33を配設しており,図27に示すごとく,上記巻回位置Z301は,カムZ33を各外側巻枠部Z32に向けて起立させたときに形成し,図28に示すごとく,上記離脱位置Z302は,カムZ33を各内側巻枠部Z31に向けて倒したときに形成した。これ以外にも,外側巻枠部Z32の巻回位置Z301と離脱位置Z302との間での移動は,シリンダー又はモータ等を用いて行うこともできる。
また,図25,図26に示すごとく,上記インデックスホルダーZ22において,上記各コイル巻枠Z3同士の間には,各単極コイルZ90同士の間を結ぶ渡り線Z995を巻き付けるための渡線巻枠Z41が配設されている。本例では,上記4つのコイル巻枠Z3同士の各間において,3つの渡線巻枠Z41が配設されている。そして,渡線巻枠Z41に電線Z99の巻付けを行うことにより,各コイル巻枠Z3に形成した単極コイルZ90同士の間に,規定の長さの渡り線Z995を形成することができる(図35参照)。
また,図25,図26に示すごとく,本例においては,一番目に電線Z99の巻回を行う第1のコイル巻枠Z3aと,最後に巻回を行う第4のコイル巻枠Z3dとの間には,第1のコイル巻枠Z3aに巻回を行う前に,上記電線Z99を巻回して予め所定長さのリード線Z996を確保しておくためのリード巻枠Z42が配設されている。このリード線Z996とは,第1のコイル巻枠Z3aにおいて形成する第1の単極コイルZ90aの巻き端部に繋がる電線Z99のことをいう(図35参照)。
また,本例では,リード巻枠Z42の断面形状は略円形状としており,電線Z99に折れ曲がり等を発生させることなく,安定して所定長さのリード線Z996を第1の単極コイルZ90aの巻き端部に確保することができる。
また,上記渡線巻枠Z41及びリード巻枠Z42も,上記コイル巻枠Z3と同様に,上記インデックスホルダーZ22に対して上記旋回中心軸ZC2の方向に進退可能であり,残りのコイル巻枠Z3及び渡線巻枠Z41に対して上記旋回アームZ21から離れる前進方向に前進して,残りのコイル巻枠Z3及び渡線巻枠Z41よりも突出させることが可能である。
図25,図26に示すごとく,上記旋回アームZ21は,上記旋回中心軸ZC2を中心にして正逆両回転方向に旋回可能である。そして,本例では,同一巻き方向に巻回された4つの単極コイルZ90が連なった連極コイルZ9を形成する。そのため,上記コイル巻枠Z3に巻回するときの旋回アームZ21の回転方向と,上記渡線巻枠Z41に巻回するときの旋回アームZ21の回転方向とは逆であり,上記コイル形成装置Z1は,正逆両回転方向に交互に回動して上記連極コイルZ9を形成する。
以下に,コイル巻枠Z3に巻回を行うときの旋回アームZ21の旋回方向を正回転方向といい,渡線巻枠Z41及びリード巻枠Z42に巻回を行うときの旋回アームZ21の旋回方向を逆回転方向という。
また,図示は省略するが,上記架台には,上記旋回アームZ21をその旋回中心軸ZC2を中心に旋回させるための旋回装置が配設されている。そして,旋回中心軸ZC2は旋回装置に接続されている。なお,本例においては,旋回装置としては,旋回アームZ21にハンドルを設けて手動で旋回させることができる構成とした。これ以外にも,旋回装置としては,電動,油圧又はエアー等を用いて作動する各種モータ又はインデックスシリンダー等を用いることもできる。
以下に,上記コイル形成装置Z1を用いて連極コイルZ9を形成するコイル形成工程につき説明する。
このコイル形成工程においては,上記コイル形成装置Z1を用いて,以下のインデックス工程,突出工程及び巻回工程を上記各コイル巻枠Z3に順次行って上記単極コイルZ90を形成し,この単極コイルZ90が連なった連極コイルZ9を形成する。
図25に示すごとく,上記コイル形成装置Z1は,上記インデックスホルダーZ22の原位置においては,上記リード巻枠Z42が上記旋回アームZ21における旋回中心軸ZC2に最も近接した位置にある。この原位置においては,リード巻枠Z42における巻回軸ZC1が,旋回アームZ21における旋回中心軸ZC2とほぼ合っている。
そして,前処理工程として,リード巻枠Z42を前進させて,これを各コイル巻枠Z3及び各渡線巻枠Z41よりも突出させる。そして,上記リード巻枠Z42に電線Z99を供給すると共に旋回アームZ21を逆回転方向に旋回させて,リード巻枠Z42に電線Z99を巻回し,所定長さのリード線Z996を形成する。
上記電線Z99の供給は,上記コイル形成装置Z1の横方向,すなわち各コイル巻枠Z3,各渡線巻枠Z41及びリード巻枠Z42の電線Z99の巻回を行う巻回面に直交する方向から行う。
次いで,図29に示すごとく,上記インデックス工程として,インデックスホルダーZ22を所定角度回動させて,第1のコイル巻枠Z3aの巻回軸ZC1を上記旋回中心軸ZC2にほぼ合わせる。
また,上記突出工程として,第1のコイル巻枠Z3aを前進させて,この第1のコイル巻枠Z3aを突出させると共にリード巻枠Z42を後退させる。
そして,図30に示すごとく,上記巻回工程として,第1のコイル巻枠Z3aに電線Z99を供給すると共に旋回アームZ21を正回転方向に旋回させて,第1のコイル巻枠Z3aに電線Z99を複数回巻回して第1の単極コイルZ90aを形成する。また,第1のコイル巻枠Z3aにおける外側巻枠部Z32は上記巻回位置Z301にあり,この第1のコイル巻枠Z3aの外径が上記前進方向に向けて段階的に大きい状態を形成している。そして,前進方向に向けて電線Z99の巻き径が大きくなる単極コイルZ90を形成することができる。
次いで,図31に示すごとく,上記インデックス工程を再び行って,インデックスホルダーZ22を所定角度回動させて,第1の渡線巻枠Z41aの巻回軸ZC1を上記旋回中心軸ZC2にほぼ合わせる。また,突出工程として,第1の渡線巻枠Z41aを前進させて,この第1の渡線巻枠Z41aを突出させると共に第1のコイル巻枠Z3aを後退させる。
次いで,渡線形成工程として,第1の渡線巻枠Z41aに電線Z99を供給すると共に旋回アームZ21を逆回転方向に旋回させて,第1の渡線巻枠Z41aに電線Z99を巻き付けて上記渡り線Z995を形成する。
次いで,図32に示すごとく,上記インデックス工程を再び行って,インデックスホルダーZ22を所定角度回動させて,第2のコイル巻枠Z3bの巻回軸ZC1を上記旋回中心軸ZC2にほぼ合わせる。また,突出工程として,第2のコイル巻枠Z3bを前進させて,この第2のコイル巻枠Z3bを突出させると共に第1の渡線巻枠Z41aを後退させる。
そして,図33に示すごとく,上記巻回工程を再び行って,第2のコイル巻枠Z3bに電線Z99を供給すると共に旋回アームZ21を正回転方向に旋回させて,第2のコイル巻枠Z3bに電線Z99を複数回巻回して第2の単極コイルZ90bを形成する。
以降,図34に示すごとく,上記と同様に,第2の渡線巻枠Z41b及び第3の渡線巻枠Z41cに上記インデックス工程,突出工程及び渡線形成工程を行って各渡り線Z995を形成し,第3のコイル巻枠Z3c及び第4のコイル巻枠Z3dに上記インデックス工程,突出工程及び巻回工程を行って第3の単極コイルZ90c及び第4の単極コイルZ90dを形成する。
そして,図35に示すごとく,第1〜第4の単極コイルZ90a〜dが上記各渡り線Z995によって連なる連極コイルZ9を形成する。この渡り線の処理も,外部の装置を用いて電線を掴んで処理する等の操作なしで,全て巻き取り治具Z2内の処理のみでなされる。この間,全ての極を巻き終わるまで,コイルは,各巻枠Z3a〜d,Z41a〜d,Z42に巻付けて拘束されている。同図は,上記第1〜第4のコイル巻枠Z3a〜dに各単極コイルZ90a〜dを形成し,各巻枠Z3a〜d,Z41a〜d,Z42の全体に連極コイルZ9を形成した状態を模式的に示す説明図である。同図及び図26を参照して分かるように,各巻枠Z3a〜d,Z41a〜d,Z42が,各巻枠の重心を結んだ仮想線が略円形状になるよう配されていることから,巻き取り治具Z2のインデックスホルダーZ22に対して同様の径方向位置に,周方向に隣り合わせて位置することで,各コイル巻枠Z3a〜dに挟まれる範囲内,すなわち各コイル巻枠Z3a〜dの外接円内で,渡り線の処理が行われる。
なお,本例においても,図25に示したように,上記参考例1と同様に,巻き取り治具2は,上記複数のコイル巻枠3のうちの巻回を行ういずれか1つのコイル巻枠3を他のコイル巻枠3よりも突出させた状態で上記電線99の巻回を行うよう構成したものである。
また,図26に示したように,上記複数のコイル巻枠Z3は,上記インデックスホルダーZ22に対して,各コイル巻枠Z3の巻回軸ZC1を結んだ仮想線ZRが略円形状になるよう配設した。また,各巻枠Z3は,その各巻回軸ZC1が互いに略平行になるようインデックスホルダーZ22に配設した。
そして,本例においても,上記参考例1と同様に,上記巻回を行うコイル巻枠Z3に,電線Z99を供給すると共に,このコイル巻枠Z3の軸線としての巻回軸ZC1又は巻回軸ZC1に略平行な線を中心に巻き取り治具2の全体を回転させて,このコイル巻枠Z3を他のコイル巻枠Z3よりも突出させた状態で電線Z99を巻回して単極コイルZ90を形成して,モータ用のコイルとしての連極コイルZ9を形成することができた。また,上記電線Z99の巻回は,電線Z99の巻回を行うコイル巻枠Z3の巻回軸ZC1を順次上記巻き取り治具2の回転中心としての旋回中心軸ZC2に接近させて行うことができた。
上記コイル形成装置Z1は,上記旋回アームZ21により上記複数のコイル巻枠Z3の全体を旋回させることにより,上記旋回中心軸ZC2に最も接近させたコイル巻枠Z3に対して上記電線Z99の巻回を行って上記単極コイルZ90を形成していくものである。
そして,上記旋回アームZ21を旋回させることにより,この旋回アームZ21に配設したインデックスホルダーZ22及び複数のコイル巻枠Z3の全体を回転させて,電線Z99の巻回を行う。そのため,従来のように,固定した巻枠の外周からワインダー等を回転させながら電線Z99を巻回することがなく,電線Z99に捩りをほとんど発生させることなく各コイル巻枠Z3に各単極コイルZ90を形成することができる。
また,上記インデックスホルダーZ22を回動させることにより,上記電線Z99の巻回を行うコイル巻枠Z3の巻回軸ZC1を,順次上記旋回アームZ21の旋回中心軸ZC2にほぼ合わせることができる。そのため,上記コイル形成装置Z1は,連極コイルZ9を形成するためにコイル巻枠Z3を複数有していながらも,巻回を行うコイル巻枠Z3が旋回中心軸ZC2からあまり偏心していない状態で,電線Z99の巻回を行うことができる。
そして,いずれかのコイル巻枠Z3に単極コイルZ90を形成した後には,上記インデックスホルダーZ22を回動させて,上記いずれかのコイル巻枠Z3に隣接する次のコイル巻枠Z3の巻回軸ZC1を上記旋回中心軸ZC2にほぼ合わせて,上記と同様に単極コイルZ90を形成することができる。
そのため,上記電線Z99の供給は,巻回を行うコイル巻枠Z3の巻回軸ZC1に直交するほぼ一定の方向から行うことができ,安定して各コイル巻枠Z3に電線Z99の巻回を行うことができる。それ故,上記捩りの発生がほとんどない単極コイルZ90を,いずれのコイル巻枠Z3に対しても安定して形成することができ,捩りの発生がほとんどない連極コイルZ9を安定して形成することができる。
実施例2
本例のコイル形成挿入装置Z5は,図37に示すごとく,電線Z99をループ状に巻回してなる単極コイルZ90を複数連ねてなる連極コイルZ9を形成する巻き取り治具Z2と,この巻き取り治具Z2に対向して上記連極コイルZ9を受け取り,この連極コイルZ9をステータコアZ81の内周面に形成した複数のスロットZ810に挿入配置するインサータ治具Z6とを有してなる。
上記巻き取り治具Z2は,図36に示すごとく,複数のコイル巻枠Z3を有しており,上記インサータ治具Z6は,上記各コイル巻枠Z3から上記各単極コイルZ90をそれぞれ受け取る複数のコイル受け部Z62を有している。
そして,コイル形成挿入装置Z5は,図40に示すごとく,各コイル巻枠Z3に各コイル受け部Z62を対向させて,各コイル巻枠Z3に巻回した各単極コイルZ90が連なる連極コイルZ9を,巻き取り治具Z2からインサータ治具Z6へと移載するよう構成されている。
以下に,これを詳説する。
図25,図26に示すごとく,上記巻き取り治具Z2は,上記電線Z99を巻回して上記単極コイルZ90を形成するための複数のコイル巻枠Z3を,巻き取り治具Z2の中心点から略同一の距離に配してなる。また,巻き取り治具Z2においては,各コイル巻枠Z3における上記電線Z99の巻回を行う各巻回軸ZC1は,互いに略平行に配されている。
一方,図36,図37に示すごとく,上記インサータ治具Z6は,上記連極コイルZ9を上記ステータコアZ81の上記スロットZ810に向けて押し出して挿入するための押出挿入コアZ61を有している。また,上記複数のコイル受け部Z62は,押出挿入コアZ61の外周面に配設し,上記各コイル巻枠Z3から上記各単極コイルZ90をそれぞれ受け取るものである。
そして,図36,図38に示すごとく,コイル形成挿入装置Z5は,上記巻き取り治具Z2から上記インサータ治具Z6へと上記連極コイルZ9を移載する際には,上記各コイル巻枠Z3の上記巻回軸ZC1の方向における先端面Z311に上記各コイル受け部Z62を対向させて,上記各コイル巻枠Z3と上記各コイル受け部Z62とを連結すると共に,上記各コイル巻枠Z3と上記各コイル受け部Z62とのそれぞれが上記各単極コイルZ90を移載するための移載ルートZ60を形成するよう構成されている。
また,図27,図36に示すごとく,上記各コイル巻枠Z3は,その上記先端面Z311に上記インサータ治具Z6における各コイル受け部Z62の先端部Z621を嵌入するための嵌入凹部Z312を有している。本例では,この嵌入凹部Z312は,各コイル巻枠Z3の各内側巻枠部Z31の先端面Z311に形成してある。
また,図38に示すごとく,この嵌入凹部Z312は,コイル受け部Z62をコイル巻枠Z3に巻回した単極コイルZ90の輪内の全体に挿入配置することができる深さに形成してある。すなわち,嵌入凹部Z312は,各コイル巻枠Z3の先端面Z311から上記電線Z99の巻回を行う位置までの巻回深さよりも,各コイル巻枠Z3の先端面Z311から深く形成してある。
そして,図36,図38に示すごとく,各コイル巻枠Z3と各コイル受け部Z62との連結は,各コイル巻枠Z3の嵌入凹部Z312に各コイル受け部Z62の先端部Z621を嵌入することにより行うことができる。また,巻き取り治具Z2からインサータ治具Z6への連極コイルZ9の移載は,この嵌入を行った状態で行うことができる。
また,この嵌入を行ったときには,必然的に各コイル受け部Z62の先端部Z621が各コイル巻枠Z3における各単極コイルZ90の輪内に挿入配置される。
また,図36,図37に示すごとく,上記巻き取り治具Z2は,上記連極コイルZ9を上記インサータ治具Z6に払い出すために,上記各コイル巻枠Z3の内周側に進退可能に配設された払出コアZ23を有している。この払出コアZ23は,上記インサータ治具Z6に対向する側である前進方向(上記旋回アームZ21から離れる前進方向)に前進させることにより,図40に示すごとく,各コイル受け部Z62に受け渡した各単極コイルZ90を,インサータ治具Z6における所定の位置まで押し出すことができる。
本例では,図42に示すごとく,上記所定の位置は,インサータ治具Z6から連極コイルZ9を上記ステータコアZ81のスロットZ810に挿入配置する際の規定位置としている。そのため,インサータ治具Z6に連極コイルZ9を移載した後には,この移載したままの状態の連極コイルZ9をステータコアZ81のスロットZ810に挿入配置することができる。
また,図36に示すごとく,上記インサータ治具Z6は,各コイル受け部Z62同士の間に,コイル受け部Z62の形成方向と略同一方向に向けて配設された複数のガイド部Z63を有している。このガイド部Z63は,図43に示すごとく,上記ステータコアZ81の各スロットZ810同士の間に位置するティースZ811に対面して,上記連極コイルZ9の各スロットZ810への挿入配置をガイドするものである。
また,図36に示すごとく,各ガイド部Z63とこの両側に隣接する各コイル受け部Z62との間には,それぞれ単極コイルZ90における電線Z99を挿入可能な挿入間隙Z64が形成されている。各単極コイルZ90は,それらにおける電線Z99を上記挿入間隙Z64に挿入して,各コイル受け部Z62に挿入配置したときには,隣接する単極コイルZ90における電線Z99と混ざらないようになっている。これにより,各単極コイルZ90における電線Z99を確実に各ステータコアZ81のスロットZ810に挿入配置することができる。
また,図44に示すごとく,上記押出挿入コアZ61は,上記各コイル受け部Z62に対して進退可能である。そして,各コイル受け部Z62と各ガイド部Z63とを,ステータコアZ81の内周側に対向させたときには,押出挿入コアZ61がステータコアZ81に向けて前進することにより,各コイル受け部Z62に保持した単極コイルZ90を各スロットZ810に挿入配置することができる。
以下に,上記実施例1に示したコイル形成工程を行って形成した連極コイルZ9を一旦インサータ治具Z6に移載するコイル移載工程と,この連極コイルZ9をインサータ治具Z6からステータコアZ81の各スロットZ810に挿入配置するコイル挿入工程とを行うコイル形成挿入方法につき説明する。
本例においても,コイル形成工程については上記実施例1と同様である。
次に,コイル形成工程を行って形成した連極コイルZ9を,上記巻き取り治具Z2から上記インサータ治具Z6へと移載するコイル移載工程につき説明する。
図36に示すごとく,このコイル移載工程においては,上記巻き取り治具Z2とインサータ治具Z6とを有するコイル形成挿入装置Z5を用いて,上記連極コイルZ9を巻き取り治具Z2からインサータ治具Z6に移載する。
すなわち,図37に示すごとく,コイル移載工程においては,まず,上記連極コイルZ9の形成を行った巻き取り治具Z2の全体を,上記インサータ治具Z6に向けて前進させる。このとき,巻き取り治具Z2における各コイル巻枠Z3においては各外側巻枠部Z32が上記巻回位置Z301にあり,各単極コイルZ90にはテンションが加わっている。そして,各単極コイルZ90は,上記巻回を行った後の状態が崩れないように維持されている。
そして,図38に示すごとく,巻き取り治具Z2の各コイル巻枠Z3における嵌入凹部Z312に,インサータ治具Z6の各コイル受け部Z62における先端部Z621を嵌入する。そして,この嵌入により,各コイル巻枠Z3と各コイル受け部Z62とが連結され,各コイル巻枠Z3と各コイル受け部Z62とにより,各単極コイルZ90を移載するための各移載ルートZ60が形成される。
また,上記嵌入のときには,各コイル受け部Z62の先端部Z621は,各コイル巻枠Z3における各単極コイルZ90の全体の輪内に挿入配置される。
次いで,図39に示すごとく,離脱工程として,各コイル巻枠Z3における各外側巻枠部Z32を上記離脱位置Z302に移動させる。このとき,各コイル巻枠Z3の外径は,上記前進方向に向けて小さくなる状態を形成して縮小する。そのため,各コイル巻枠Z3から各単極コイルZ90が離脱される。
次いで,図40に示すごとく,巻き取り治具Z2の払出コアZ23をインサータ治具Z6の方向に向けて前進させる。このとき,各コイル巻枠Z3の外周に巻回された各単極コイルZ90は,同時にインサータ治具Z6の押出挿入コアZ61に当接する上記規定位置まで押し出される。
また,このとき,各移載ルートZ60を各単極コイルZ90の輪内に維持したまま,各コイル巻枠Z3から各コイル受け部Z62へと全ての単極コイルZ90を渡り線を含めて同時に受け渡すことができる。
その後,図41に示すごとく,巻き取り治具Z2をインサータ治具Z6から離れる後退方向に後退させて,各単極コイルZ90が連なった連極コイルZ9のインサータ治具Z6への移載が完了する。
次に,コイル挿入工程につき説明する。
図42〜図44に示すごとく,このコイル挿入工程においては,上記インサータ治具Z6に保持した連極コイルZ9を,ステータコアZ81の内周面に形成した複数のスロットZ810に挿入配置する。
すなわち,図42,図43に示すごとく,コイル挿入工程においては,まず,インサータ治具Z6の各コイル受け部Z62を,ステータコアZ81の内周面側に対向配置する。このとき,ステータコアZ81の内周面における各スロットZ810同士の間における各ティースZ811には,上記各ガイド部Z63が対向配置される。
次いで,図44に示すごとく,上記押出挿入コアZ61を上記ステータコアZ81に向けて前進させる。このとき,各コイル受け部Z62に保持された各単極コイルZ90における電線Z99は,各スロットZ810に挿入配置されていく。そして,押出挿入コアZ61の先端が各コイル受け部Z62の先端を超えて前進すると,各単極コイルZ90が各スロットZ810内に挿入配置されて,連極コイルZ9をステータコアZ81に組み付けることができる。
このように,上記実施例1,2を行って,U相,V相及びW相からなる3相モータにおけるステータを製作した。また,本例では,巻き取り治具Z2は,4つのコイル巻枠Z3を有すると共に3つの渡線巻枠Z41を有するものとし,インサータ治具Z6は,コイル受け部Z62とガイド部Z63とをそれぞれ8つ有するものとした。
そして,巻き取り治具Z2において4つの単極コイルZ90が連なる連極コイルZ9としての4極コイルを形成し,この4極コイルをインサータ治具Z6に2回移載した。そして,インサータ治具Z6から2つの4極コイルをステータコアZ81に組み付けて,4極コイルを2つ連ねて8極コイルからなるU相を形成した。また,V相及びW相についても同様にして,上記組付を行って4極コイルを2つ連ねて8極コイルからなるものを形成した。
上記コイル形成挿入装置Z5は,上記巻き取り治具Z2において連極コイルZ9を形成し,各単極コイルZ90を確実に各コイル受け部Z62に受け渡し,連極コイルZ9としてインサータ治具Z6に移載することができるものである。
すなわち,上記巻き取り治具Z2は,複数のコイル巻枠Z3を配してなるものであり,この巻き取り治具Z2においては,各コイル巻枠Z3に単極コイルZ90を形成して連極コイルZ9を形成することができる。そのため,互いの位置関係が固定された各コイル巻枠Z3に各単極コイルZ90を形成することができ,各コイル巻枠Z3に巻回した単極コイルZ90同士の間に形成される渡り線Z995の長さを安定させることができる。
また,上記インサータ治具Z6は,各コイル巻枠Z3の嵌入凹部Z312にそれぞれ先端部Z621が嵌入される各コイル受け部Z62を有しており,各コイル巻枠Z3と各コイル受け部Z62とを連結した際には,各コイル巻枠Z3と各コイル受け部Z62とが上記各移載ルートZ60を形成することができる。そのため,各コイル巻枠Z3から各コイル受け部Z62に各単極コイルZ90を受け渡すときには,各単極コイルZ90は,その輪内に各移載ルートZ60を維持したまま,各移載ルートZ60に沿って確実に受け渡すことができる。
そして,各単極コイルZ90は,ほぼ同時にコイル受け部Z62に受け渡すことができる。そのため,この受渡しの際に,各単極コイルZ90における各電線Z99の巻き順が,上記巻回を行った巻き順と異なってしまうことがほとんどない。すなわち,上記一方側から他方側に向けて巻き径が大きくなる各単極コイルZ90は,上記インサータ治具Z6に移載する際に,その巻き順が変わってしまうことがなく,各電線Z99が整列された状態で移載することができる。
それ故,連極コイルZ9の形成状態をほとんど変えることなく,この連極コイルZ9を巻き取り治具Z2からインサータ治具Z6へと移載することができる。
Claims (10)
- 電線(99)がループ状に巻回する単極コイル(90)を複数連ねてなる連極コイル(9)を形成する装置であって,
旋回中心軸(C2,ZC2)回りに旋回可能な巻き取り治具(2,Z2)を備え,
該巻き取り治具は,上記旋回中心軸に対して略平行にオフセットした回転中心軸(ZC3)回りに回転可能とされたホルダー(20,Z22)と,該ホルダーの周りを取巻いて,ホルダーに対する位置を個別に移動可能に配設され,周面に電線の巻回を行う複数のコイル巻枠(3,Z3)を備えて構成され,
各コイル巻枠における上記電線の巻回を行う各巻回軸は,互いに略平行であると共に上記旋回中心軸に対しても略平行であり,
各コイル巻枠は,上記ホルダーにおいて,上記回動中心軸から略同一の距離に円弧状に配設されており,
各コイル巻枠は,巻き取り治具の回転中心軸回りの回転により各コイル巻枠の巻回軸を,順次,上記旋回中心軸を含むその近傍に位置付け可能とされており,
上記連極コイルを構成する全ての上記単極コイルを巻き終わるまで,既に巻回した上記単極コイルを各コイル巻枠に巻付けて拘束しておくよう構成したことを特徴とするコイル形成装置。 - 請求項1において,上記各コイル巻枠の上記ホルダーに対する移動方向は,上記旋回中心軸の延伸方向と同方向とされ,各コイル巻枠は,残りのコイル巻枠に対する移動により,残りのコイル巻枠より旋回中心軸の延伸方向に突出する位置に設定されることを特徴とするコイル形成装置。
- 請求項1又は2において,上記各コイル巻枠は,上記ホルダーに取り付けた固定巻枠部(31,Z31)と,該固定巻枠部に対向配設した可動巻枠部(32,Z32)とを有し,
可動巻枠部は,電線の巻回を行う際の巻回位置と,巻回を行った後の単極コイルをコイル巻枠から離脱させる際の離脱位置との間で,固定巻枠部との間の距離を変更するよう開閉可能とされたことを特徴とするコイル形成装置。 - 請求項3において,上記可動巻枠部は,上記移動方向と同方向に向けて段階的に拡大する周面を有することを特徴とするコイル形成装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項において,上記各コイル巻枠の間に,各コイル巻枠に巻き付けた各単極コイルの間を結ぶ渡り線を巻き付ける渡線巻粋(41)が配設されたことを特徴とするコイル形成装置。
- 電線がループ状に巻回する単極コイルを複数連ねてなる連極コイルを形成する装置であって,旋回中心軸回りに旋回可能な巻き取り治具(2,Z2)を備え,該巻き取り治具は,上記旋回中心軸に対して略平行にオフセットした回転中心軸回りに回転可能とされたホルダー(20,Z22)と,該ホルダーの周りを取巻いて,ホルダーに対する位置を個別に移動可能に配設され,周面に電線の巻回を行う複数のコイル巻枠(3,Z3)を備えて構成され,各コイル巻枠における上記電線の巻回を行う各巻回軸は,互いに略平行であると共に上記旋回中心軸に対しても略平行であり,各コイル巻枠は,上記ホルダーにおいて,上記回動中心軸から略同一の距離に円弧状に配設されており,各コイル巻枠は,巻き取り治具の回転中心軸回りの回転により各コイル巻枠の巻回軸を,順次,上記旋回中心軸を含むその近傍に位置付け可能とされており,上記連極コイルを構成する全ての上記単極コイルを巻き終わるまで,既に巻回した上記単極コイルを各コイル巻枠に巻付けて拘束しておくよう構成したコイル形成装置を用い,
上記ホルダーを回転中心軸回りに回転させて,上記複数のコイル巻枠のうちの巻回を行ういずれか1つの巻回対象コイル巻枠を上記旋回中心軸を含むその近傍に位置付けるインデックス工程と,
上記巻回対象コイル巻枠に電線を供給すると共に,上記巻き取り治具を上記旋回中心軸回りに旋回させて,巻回対象コイル巻枠に電線を巻回して単極コイルを形成する巻回工程とを行い,
以降,残りのコイル巻枠を巻回対象コイル巻枠として,同様のインデックス工程及び巻回工程を適宜繰り返して連極コイルを形成することを特徴とするコイル形成方法。 - 請求項6において,上記インデックス工程においては,電線の巻回を行うコイル巻枠を,残りのコイル巻枠に対して旋回中心軸の延伸方向に突出する位置に設定する突出工程を行うことを特徴とするコイル形成方法。
- 請求項6又は7において,連極コイルを形成した後に,上記各コイル巻枠の周長を縮小させて,該各コイル巻枠から上記連極コイルを離脱する離脱工程を行うことを特徴とするコイル形成方法。
- 請求項8において,上記巻回工程においては,電線の巻回を行うコイル巻枠の周長が移動方向と同方向に向けて段階的に拡大する周面状態を形成して,上記突出方向に向けて電線の巻き径が大きくなる単極コイルを形成し,
上記離脱工程においては,上記各コイル巻枠の周長が上記突出方向に向けて小さくなる状態を形成して,上記連極コイルの離脱を行うことを特徴とするコイル形成方法。 - 請求項6〜9のいずれか一項において,いずれかのコイル巻枠に上記巻回工程を行った後で,次のコイル巻枠に上記巻回工程を行う前には,上記各コイル巻枠の間に配設した渡線巻枠に電線を巻き付けて,各単極コイルの間を結ぶ渡り線を形成する渡線形成工程を行うことを特徴とするコイル形成方法。
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