JP4514171B2 - 固定子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、３相モータ特に家電や自動車等で使用されるブラシレスモータの固定子の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばインナロータの固定子を１極ずつ分割して巻線する場合は、１極につき少なくとも２本の口出し線が生じる。
そのため、従来は各分割固定子を円周状に並設して１個の固定子を構成する際に、各相毎の渡り線をそれぞれ絶縁させるように整理した後、同相間の渡り線を結線するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の固定子の製造方法にあっては、一体型の固定子や展開型の固定子の製造方法のように渡り線の処理を巻線装置で行うことが困難であり、結線の工数が多くなり、これらの処理を自動化しようとすると設備がコスト高になるという問題点があった。
【０００４】
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、通常の分割型の固定子の製造過程において、各相毎の渡り線を切断することなく巻線が可能で、且つ、渡り線の整理も容易な固定子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、３相モータの固定子を１極ずつ分割して巻線する固定子の製造方法であって、インデックス軸を中心として所定角度ずつインデックス回転するホルダ部材に、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相毎にその極数分の各分割固定子を上記インデックス軸を中心としてそれぞれティース部を外側にして放射状に所定角度間隔に配設し、上記ホルダ部材を、配設した各分割固定子のうちの巻線しようとする分割固定子の軸線の回りに回転させながら該軸線方向に揺動させて該分割固定子の上記ティース部にテンションワイヤ供給装置から供給されるワイヤを整列巻線してコイルを形成した後、上記インデックス軸の回りに上記所定角度ずつインデックス回転させて上記各分割固定子の上記ティース部に渡り線を連続させて順次巻線して、上記Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各分割固定子の巻線を行った後、その巻線した上記各相の分割固定子が等間隔になるようにそれぞれ位相をずらせて積層し、その積層した各相毎の渡り線の固定子軸方向の位置がそれぞれ異なるようにして、上記ティース部が内側になるように全分割固定子を上記固定子軸を中心として円周状に丸めることにより、上記各相毎の渡り線を上記分割固定子のインシュレータに形成した各相毎の収納溝に収納して互いに絶縁する固定子の製造方法を提供するものである。
【０００６】
【０００７】
また、この発明による３相モータの固定子を１極ずつ分割して巻線する固定子の製造装置は、中心部にインデックス軸を有し、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相毎にその極数分の各分割固定子を上記インデックス軸を中心としてそれぞれティース部を外側にして放射状に所定角度間隔で着脱自在に装着するホルダ部材と、このホルダ部材を、装着した各分割固定子のうちの巻線しようとする分割固定子の軸線の回りに回転させる回転手段と、上記ホルダ部材をその回転手段による回転中に上記軸線方向へ搖動させる搖動手段と、上記ホルダ部材を上記インデックス軸の回りに上記所定角度ずつインデックス回転させるインデックス回転手段と、上記巻線しようとする分割固定子に巻線用のワイヤを供給するテンションワイヤ供給装置とを設けている。
【０００８】
そして、上記ホルダ部材には、各分割固定子の装着位置に近接してそれぞれ巻き始め線及び巻き終わり線を保持するためのクランプ部を設けており、上記テンションワイヤ供給装置から供給されるワイヤの巻き始めを上記巻線しようとする分割固定子に近接する上記クランプ部に預けて、上記ホルダ部材を上記回転手段によって該巻線しようとする分割固定子の軸線の回りに回転させながら、上記搖動手段によって該軸線方向へ搖動させることによって、該分割固定子の上記ティース部に上記ワイヤを整列巻線してコイルを形成し、その巻き終わり線を上記クランプ部に預けて渡り線を形成し、上記ホルダ部材を上記所定角度ずつインデックス回転させて、装着した各分割固定子の上記ティース部に渡り線を連続させて順次巻き線し得るように構成したものである。
【０００９】
この発明による固定子の製造方法は上記のように処理することにより、同相間の渡り線を各分割固定子毎に切断することなく巻線が可能になり、製造工数が激減して生産性を大幅に向上させることが可能になる。
また、この発明による固定子の製造装置は上記のように構成することにより、従来通りの分割型の固定子を用いてきわめて簡単な構成で渡り線を連続させた巻線を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明による固定子の製造装置の一実施形態を示す構成図、図２は分割固定子の形状を示す平面図、図３はその側面図、図４乃至図１４は、固定子の製造工程を示す説明図であり、製造される固定子が３相１２スロットの場合について説明する。
【００１１】
この固定子２０は、図１４にその最終製造状態を示すように、３相モータの固定子を１極ずつ１２個に等分割した第１〜第１２分割固定子１〜１２からなり、例えば第１，第４，第７，第１０分割固定子１，４，７，１０により４極のＵ相を、第２，第５，第８，第１１分割固定子２，５，８，１１により４極のＶ相を、第３，第６，第９，第１２分割固定子３，６，９，１２により４極のＷ相をそれぞれ構成している。
【００１２】
第１〜第１２分割固定子１〜１２は、その代表として第１の分割固定子１の構成を図２及び図３に示すように、鉄心部１ａと巻線部であるティース部１ｂ及びこれらと一体の絶縁体であるインシュレータ１ｃからなり、このインシュレータ１ｃの上面には図２に示すように、巻き始め線及び巻き終わり線等の口出し線を収納する軸線Ｘに平行な収納溝１ｄ及び１ｅが、外周面には、図３に示すように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各渡り線を収納する軸線Ｘに直交する収納溝１ｆ，１ｇ，１ｈがそれぞれ設けてある。
なお、第２〜第１２分割固定子２〜１２も第１分割固定子１と同様の構成からなるので、必要な場合にはそれぞれの分割固定子の符号に同様のサフィックスを付して示し、それらの説明は省略する。
【００１３】
このような構成からなる１相分４個ずつの分割固定子のうち、図１に示すように、任意の相を構成する４個（極数分）の分割固定子が、分割固定子保持手段３０を構成するホルダ部材３１に、各分割固定子の軸線が直交するように、ティース部を外側にして放射状に所定角度間隔に装着される。ホルダ部材３１には、各分割固定子装着位置にそれぞれ近接して、巻き始め線及び巻き終わり線を保持するためのクランプ部として４個のワイヤクランパ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが設けてある。
【００１４】
ホルダ部材３１は、図１で表裏両面の中心部に突設したインデックス軸３３を有し、図示しないインデックス回転モータにより所定角度ずつインデックス回転する。このインデックス軸３３は、Ｕ字状の回転部材４１によりホルダ部材３１の表裏両側から回転自在に支持されている。回転部材４１は、不図示の減速機等を内蔵した巻線装置４２の巻線モータ４３により、巻線しようとする分割固定子の軸線Ｘの回りに矢示方向に回転駆動され、これらにより分割固定子の巻線用の回転手段４０が構成される。
【００１５】
巻線装置４２は、周知のボールねじ等を有して軸線Ｘ方向に搖動可能な搖動装置５０により左右方向に駆動され、ホルダ部材３１を軸線Ｘの回りに回転中に軸線Ｘ方向へ搖動させ、巻線しようとする分割固定子のティース部にテンションワイヤ供給装置６０から供給されるワイヤ６１により整列巻線する。なお、図１では図示を省略するが、ワイヤ６１を一時保持するグリッパやワイヤ６１を巻線位置に導くワイヤガイド等も設けられている。
【００１６】
次に、上記のような構成からなる巻線装置を用いた固定子の製造方法を図４乃至図１４を参照して説明する。
先ず、図１の搖動装置５０により右行端に搖動させたホルダ部材３１に、図４に示すようにＷ相を構成する極数分の第３，第６，第９，第１２分割固定子３，６，９，１２をスロット側であるティース部を外側にして装着し、テンションワイヤ供給装置６０から供給されるワイヤ６１の直角に折り曲げた巻き始め線を、最初に巻線する第１２分割固定子１２の収納溝１２ｄを経てワイヤクランパ３２ａに預けて図５に示す状態とする。
【００１７】
この状態から、図６に示すように、回転部材４１によりホルダ部材３１を介して第１２分割固定子１２を軸線Ｘの回りに回転させながら、搖動装置５０によりホルダ部材３１を左方へ搖動させてティース部１２ｂにコイルを形成する。巻線が終了すると、巻き終わり線を収納溝１２ｅを経てワイヤクランパ３２ａに預けて渡り線を形成する。
【００１８】
その後、ホルダ部材３１を不図示のインデックス回転機構によりインデックス軸３３の回りに時計方向へ所定角度である９０度回転させ、２コイル目の第９分割固定子９を巻線位置に移行させ、その巻き始め線（渡り線）をワイヤクランパ３２ｂを経て収納溝９ｄに預ける。これに並行して、図１に示した搖動装置５０によりホルダ部材３１を介して第９分割固定子９を右行端へ搖動させ、２コイル目の巻線態勢を整える（図７参照）。
【００１９】
以下、同様の巻線手順を繰り返し、順次第９，第６，第３分割固定子９，６，３の巻線を行い、４コイル目の第３分割固定子３の巻線が終了すると、すなわち、Ｗ相１相分の巻線が終了すると、巻き終わり線を収納溝３ｅを経てワイヤクランパ３２ｄに預けて切断する（図８参照）。
【００２０】
この状態で、Ｗ相の第３，第６，第９，第１２分割固定子３，６，９，１２とその各渡り線及び口出し線（巻き始め線及び巻き終わり線）の形状並びに配置を崩すことなく第３，第６，第９，第１２分割固定子３，６，９，１２をホルダ部材３１から取り外して図９に示す状態にする。
【００２１】
同様にして残り２相分、Ｖ相及びＵ相を構成する第２，第５，第８，第１１分割固定子２，５，８，１１及び第１，第４，第７，第１０分割固定子１，４，７，１０のコイルを作成し、図１０及び図１１に示すようにＷ相の分割固定子の上にＶ相及びＵ相の分割固定子を順次積層する。このとき、第１〜第１２分割固定子１〜１２の順の相隣る分割固定子の軸線がそれぞれ３０度の角度で交わり、且つ、各分割固定子の鉄心が互いにほぼ接する状態とする。
【００２２】
また、図１１に示すように、各相の分割固定子の巻き始め及び巻き終わりの口出し線及び渡り線の固定子軸方向（紙面に垂直な方向）の位置をそれぞれ異ならせるように鉄心に近いものから順次積み重ねる。すなわち、Ｗ相（３，６，９，１２）の上にＶ相（２，５，８，１１）を、その上にＵ層（１，４，７，１０）を積層する。
【００２３】
次いで、積層した分割固定子を固定子軸に垂直な平面（紙面に平行な平面）に沿って図１２に示すように一直線上に展開する。これにより、上段に積層されたＵ相の渡り線６１ｕは、図１３に示した各分割固定子１〜１２の上段の収納溝１ｆ〜１０ｆに、Ｖ相，Ｗ相の渡り線６１ｖ，６１ｗは中段及び下段の収納溝２ｇ〜１１ｇ，３ｈ〜１２ｈにそれぞれ対向し、図１４に示すように、鉄心部を外周側にティース部を内側にして、すなわち、オープンスロット側を内側にして固定子軸Ｃを中心として円周状に丸めることにより、それぞれの段の収納溝内に収納されて相間絶縁を容易にする。
【００２４】
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明による固定子の製造方法によれば、同一相を構成する分割固定子間の渡り線を切断することなく連続して巻線することができ、従来の面倒な各相毎の渡り線の結線が不要になり固定子の生産性を大幅に向上させることができる。
【００２６】
そして、上記の固定子の製造方法において、積層した各相毎の渡り線の固定子軸線方向の位置をそれぞれ異ならせるようにしたので、各相毎の渡り線の整理が容易になり、各相間の渡り線の絶縁も容易になる。
【００２７】
また、この発明による固定子の製造装置によれば、きわめて簡単な構成で各相毎の渡り線を切断することなく、全て連続して巻線を行うことができるため、結線に伴う製造工数を大幅に減少させることができる。
【００２８】
そして、上記の固定子の製造装置において、ホルダ部材に口出し線及び渡り線を保持可能なクランプ部を設けたので、各相毎の口出し線及び渡り線の位置決めを一層容易にしてさらなる固定子の生産コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による固定子の製造装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】 図１に示した製造装置により巻線される分割固定子の一例を示す平面図である。
【図３】 同じくその側面図である。
【図４】 １相目の分割固定子をホルダ部材に装着した状態を示す平面図である。
【図５】 最初の分割固定子への巻線準備状態を示す平面図である。
【図６】 最初の分割固定子の巻線状態を示す平面図である。
【図７】 ２番目の分割固定子の巻線準備状態を示す平面図である。
【図８】 １相目の分割固定子の巻線終了状態を示す平面図である。
【図９】 １相目の巻線終了した分割固定子をホルダ部材から取り外した状態を示す平面図である。
【図１０】 １相目と２相目の分割固定子を積層した状態を示す平面図である。
【図１１】 １相目，２相目，３相目の分割固定子を順次積層した状態を示す平面図である。
【図１２】 図１１に示した各分割固定子を一直線上に展開した状態を示す平面図である。
【図１３】 同じくその側面図である。
【図１４】 図１１及び図１２に示した各分割固定子を固定子軸線の回りに丸めた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１〜１２：第１〜第１２分割固定子
１ａ〜１２ａ：鉄心部 １ｂ〜１２ｂ：ティース部
１ｃ〜１２ｃ：インシュレータ
１ｄ〜１２ｄ，１ｅ〜１２ｅ，１ｆ〜１２ｆ，１ｇ〜１２ｇ，１ｈ〜１２ｈ：収納溝
２０：固定子
３０：分割固定子保持手段
３１：ホルダ部材 ３２ａ〜３２ｄ：ワイヤクランパ
３３：インデックス軸 ４０：巻線用の回転手段
４１：回転部材 ４２：巻線装置
４３：巻線モータ ５０：搖動装置
６０：テンションワイヤ供給装置
６１：ワイヤ ６１ｕ，６１ｖ，６１ｗ：渡り線

Claims (2)

1. ３相モータの固定子を１極ずつ分割して巻線する固定子の製造方法であって、
   インデックス軸を中心として所定角度ずつインデックス回転するホルダ部材に、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相毎にその極数分の各分割固定子を前記インデックス軸を中心としてそれぞれティース部を外側にして放射状に所定角度間隔に配設し、前記ホルダ部材を、配設した各分割固定子のうちの巻線しようとする分割固定子の軸線の回りに回転させながら該軸線方向に揺動させて該分割固定子の前記ティース部にテンションワイヤ供給装置から供給されるワイヤを整列巻線してコイルを形成した後、前記インデックス軸の回りに前記所定角度ずつインデックス回転させて前記各分割固定子の前記ティース部に渡り線を連続させて順次巻線して、前記Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各分割固定子の巻線を行った後、その巻線した前記各相の分割固定子を、各分割固定子が等間隔になるようにそれぞれ位相をずらせて積層し、該積層した各相毎の渡り線の固定子軸方向の位置がそれぞれ異なるようにして、前記ティース部が内側になるように全分割固定子を前記固定子軸を中心として円周状に丸めることにより、前記各相毎の渡り線を前記分割固定子のインシュレータに形成した各相毎の収納溝に収納して互いに絶縁することを特徴とする固定子の製造方法。
2. ３相モータの固定子を１極ずつ分割して巻線する固定子の製造装置であって、
   中心部にインデックス軸を有し、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相毎にその極数分の各分割固定子を前記インデックス軸を中心としてそれぞれティース部を外側にして放射状に所定角度間隔で装着するホルダ部材と、
   該ホルダ部材を装着した各分割固定子のうちの巻線しようとする分割固定子の軸線の回りに回転させる回転手段と、
   前記ホルダ部材を前記回転手段による回転中に前記軸線方向へ搖動させる搖動手段と、
   前記ホルダ部材を前記インデックス軸の回りに前記所定角度ずつインデックス回転させるインデックス回転手段と、
   前記巻線しようとする分割固定子に巻線用のワイヤを供給するテンションワイヤ供給装置とを設け、
   前記ホルダ部材には、各分割固定子の装着位置にそれぞれ近接して巻き始め線及び巻き終わり線を保持するためのクランプ部を設け、
   前記テンションワイヤ供給装置から供給されるワイヤの巻き始めを前記巻線しようとする分割固定子に近接する前記クランプ部に預けて、前記ホルダ部材を前記回転手段によって該巻線しようとする分割固定子の軸線の回りに回転させながら、前記搖動手段によって該軸線方向へ搖動させることによって、該分割固定子の前記ティース部に前記ワイヤを整列巻線してコイルを形成し、その巻き終わり線を前記クランプ部に預けて渡り線を形成し、前記ホルダ部材を前記所定角度ずつインデックス回転させて、装着した各分割固定子の前記ティース部に渡り線を連続させて順次巻き線し得るように構成したことを特徴とする固定子の製造装置。

Images