JP4899850B2

JP4899850B2 - ステータコアへの絶縁体挿入方法

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Publication number: JP4899850B2
Application number: JP2006339467A
Authority: JP
Inventors: 幸治新家
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-12-18
Also published as: JP2008154358A

Description

この発明は、ステータコアへの絶縁体挿入方法に関する。

通常、電動機（モータ）や発電機のような回転電機は、円筒状のステータコアとステータコア内に収容されるロータを有する。
ステータコアには磁界発生のためのコイルが巻き付けられる場合がある。
この場合、ステータコアとコイルとの間の絶縁を図るため、絶縁紙等の絶縁体を両者の間に挿入して介在させることがある。

例えば、図４に示すステータコア１では、その内周側に多数のスロット２が形成されており、絶縁紙５は各スロット２に挿入される。
絶縁紙５は絶縁紙材料３を加工することにより得られるが、スロット２に沿うように中心部が湾曲され、両端に折り返された折り返し部６を有する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）により絶縁紙５を形成する手順を説明する。
シート状の絶縁紙材料３がローラ部５３の回転により繰り出され、絶縁紙材料３の両側付近が折り曲げガイド部５２により内側に折り曲げられる。
折り目が付けられた絶縁紙材料３は、固定刃及び可動刃を有する切断部５４により切断され、未プレス絶縁紙４が得られる。
さらに、未プレス絶縁紙４がプレス手段５５によりプレスされ、スロット２に挿入可能な絶縁紙５が得られ、次いで、絶縁紙５は挿入ロッド５６によりスロット２に挿入される。
従来では、絶縁紙材料３から絶縁紙５を形成し、形成された絶縁紙５をスロット２へ挿入するまでの工程は自動化された連続工程となっていることがある。

なお、関連する技術として、例えば、特許文献１にはコイル絶縁紙を形成するコイル絶縁紙形成装置が開示され、特許文献２には絶縁紙をスロットに挿入するための絶縁紙挿入装置が記載されている。
特開２００５−７３４１４号公報特開２００５−７３４１３号公報

従来のステータコアへの絶縁体挿入方法では、絶縁体材料から絶縁体を形成し、形成された絶縁体をスロットへ挿入する工程は自動化された連続工程となっている。
ところが、種類の異なるステータコアのスロットに絶縁体を挿入する場合、一連の工程において変更後のステータコアのスロット形状に適合する絶縁体を形成する必要がある。
そのため、変更後のスロットに適合する絶縁体を形成する設備への段取り替えが強いられる。
絶縁体の形成から挿入までの連続工程であることから、段取り替えの間はステータコアへの絶縁体をスロットに挿入する作業が実施できず必然的に絶縁体のスロットへの挿入作業の効率が低下する。
このように、従来のステータコアへの絶縁体挿入方法では、絶縁体の挿入対象であるステータコアが多品種少量の場合、頻繁な段取り替えに要する時間が累積することにより絶縁体のスロット挿入作業の効率が著しく低下するおそれがある。

なお、予め異なる種類の絶縁体を形成し、形成された絶縁体をスロットへ挿入する自動化された連続工程をスロット形状の種類毎に設けることも考えられるが、一連の工程に必要な設備の追加が必要となり、設備費や設置スペースの増大等、別の問題点が生じ好ましくない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、絶縁体の挿入対象であるステータコアが多品種少量であっても、絶縁体のスロット挿入作業の効率低下を抑制することができるステータコアへの絶縁体挿入方法の提供にある。

上記課題を達成するため、本発明は、複数のスロットを有するステータコアのスロット形状に適合する絶縁体を形成し、形成された前記絶縁体を前記スロットに挿入するステータコアへの絶縁体挿入方法において、未プレス絶縁紙形成装置によるシート状の絶縁体材料の折り曲げ及び切断により、前記ステータコアの種類毎に異なるスロット形状に適合し、かつプレス前の未プレス絶縁体を種類毎に夫々形成し、前記未プレス絶縁体を、その種類毎に異なる絶縁体貯留容器へ、１台の前記ステータコアが有するスロットの数以上貯留し、前記ステータコアの種類毎に異なる形状の前記未プレス絶縁体が貯留された複数の前記絶縁体貯留容器から、前記絶縁体の挿入対象となる前記ステータコアのスロット形状に適合する前記未プレス絶縁体が貯留された前記絶縁体貯留容器を選択し、プレス手段および絶縁紙挿入手段を有する絶縁紙挿入装置は、前記選択された前記絶縁体貯留容器から前記未プレス絶縁体を取り出して、前記プレス手段に臨ませ、前記プレス手段により前記未プレス絶縁体を前記スロットに挿入可能な前記絶縁体に整形し、整形後の前記絶縁体を、前記絶縁紙挿入手段により挿入対象の前記ステータコアにおける前記スロットに挿入することを特徴とする。

本発明では、未プレス絶縁体の種類毎に貯留された複数の絶縁体貯留容器が予め用意され、絶縁体の挿入対象であるステータコアのスロット形状に適合する未プレス絶縁体を貯留する絶縁体貯留容器を選択する。
選択された絶縁体貯留容器から未プレス絶縁体を取り出し、プレス手段により未プレス絶縁体をスロットに挿入可能な絶縁体に整形する。
次いで、絶縁体挿入手段より整形された絶縁体をステータコアのスロットへ挿入する。
ステータコアが変更された場合、変更後のステータコアのスロット形状に適合する未プレス絶縁体が貯留された絶縁体貯留容器を選択して前の絶縁体貯留容器と交換する。

本発明によれば、絶縁体材料から絶縁体を形成し、絶縁体をスロットへ挿入するという従来の一連の工程が、絶縁体材料から未プレス絶縁体を形成する工程と、未プレス絶縁体をプレスにより絶縁体を得て、絶縁体をスロットへ挿入するという２つの工程に分割される。
従って、絶縁体の挿入対象であるステータコアが多品種少量であって、挿入対象のステータコアが頻繁に変更される場合でも、絶縁体貯留容器とプレス手段の一部を交換することにより、直ちに未プレス絶縁体から絶縁体を形成し、絶縁体を変更後のステータコアのスロットに挿入することができ、スロット挿入作業の効率低下を従来よりも抑制することができる。

本発明によれば、絶縁体の挿入対象であるステータコアが多品種少量であっても、絶縁体のスロット挿入作業の効率低下を抑制することができるステータコアへの絶縁体挿入方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る未プレス絶縁紙形成装置の概要を示す側面図であり、図２は本発明の実施形態に係るプレス手段付きの絶縁紙挿入装置の概要を示す側面図であり、図３はプレス手段の詳細を示す斜視図である。
この実施形態では、従来技術と同一の要素については、説明の便宜上、共通の符号を用いる。

図１（ａ）に示す未プレス絶縁紙形成装置１１は、絶縁体材料に相当する絶縁紙材料３から未プレス絶縁紙４を形成する装置である。
未プレス絶縁紙４は、図１におけるローラ部１２と折り曲げガイド部１５と切断部１６により形成される。
ローラ部１２は相対する方向に回転する一対のローラ１３、１４を有し、ローラ部１２は両ローラ１３、１４の回転により絶縁紙材料３を一方向へ繰り出す。
なお、シート状の絶縁紙材料３はロール状に巻かれた状態で、回転自在に支持されている。

折り曲げガイド部１５は、絶縁紙材料３の両側付近を内側（中心側）に折り曲げるための案内部材であり、絶縁紙材料３は折り曲げガイド部１５を通過することにより両側に折り曲げられる。

切断部１６は固定刃１７と可動刃１８を有し、可動刃１８が固定刃１７へ移動することにより、固定刃１７と可動刃１８の間を通過中の絶縁紙材料３を切断する。
切断された絶縁紙材料３は両側が内側に折り込まれており、この切断された絶縁紙材料３は未プレス絶縁体としての未プレス絶縁紙４に相当する。

未プレス絶縁紙形成装置１１は、他の自動化ライン（例えば、後述する絶縁紙挿入装置２０等）とは独立した稼動を行い自動化ラインであり、絶縁体材料に相当する絶縁紙材料３から未プレス絶縁紙４を形成する。
なお、ローラ部１２、ガイド部１５及び切断部１６を交換可能な着脱自在の構造とし、絶縁紙材料３の種類毎に各部の全て又は一部を交換することにより、複数種の絶縁紙５に対応するようにしてもよい。
あるいは、絶縁紙材料３の種類毎の未プレス絶縁紙形成装置１１を複数ライン設置してもよい。

未プレス絶縁紙形成装置１１により得られた未プレス絶縁紙４は、絶縁体貯留容器としての紙貯留容器１９に貯留される。
この実施形態の紙貯留容器１９は、箱状の容器でありスロット形状の種類数に応じて複数個用意される。
この実施形態の紙貯留容器１９は、紙貯留容器１９毎に未プレス絶縁紙４を種類別に水平に貯留するとし、また、１台のステータコア１が有するスロット２の数以上の未プレス絶縁紙４を貯留する貯留空間を備える。
また、紙貯留容器１９は、絶縁紙挿入装置２０に対して着脱自体となる着脱部（図示せず）を有するほか、底部には未プレス絶縁紙４が脱落しない程度の通孔（図示せず）が形成されている。
なお、紙貯留容器１９に未プレス絶縁紙４が貯留される際、図１（ｂ）に示すように、未プレス絶縁紙４における折り返し部６が下となるようにして未プレス絶縁紙４は紙貯留容器１９内にて積層される。

図２に示す絶縁紙挿入装置２０は、未プレス絶縁紙４をプレスしてスロット２に挿入可能な絶縁体としての絶縁紙５を得、得られた絶縁紙５をステータコア１に挿入するための装置である。
絶縁紙挿入装置２０は、容器保持手段２２と、紙把持手段２６と、プレス手段３０と、絶縁紙挿入手段４０を有する。
これらの各手段２２、２６、３０は、図２に示すように、絶縁紙挿入装置２０が有する機台フレーム２１内に備えられている。

容器保持手段２２は、紙貯留容器１９を保持するための手段であり、この実施形態では受承架台２３が容器保持手段２２を構成している。
因みに、図２では、３種類の未プレス絶縁紙４（４ａ、４ｂ、４ｃ）を個別に貯留した３台の紙貯留容器１９から、未プレス絶縁紙４ｂを貯留した紙貯留容器１９が受承架台２３に装着された状態を示している。
受承架台２３の下方には高さ調整ロッド２４が昇降自在に設置されており、この高さ調整ロッド２４は紙貯留容器１９における最上位置の未プレス絶縁紙４の高さを調整する。
高さ調整ロッド２４が設けられている理由は、次に説明する紙把持手段２６が、紙貯留容器１９における最上位置の未プレス絶縁紙４を確実に取り出すためである。
なお、高さ調整ロッド２４の駆動源であるモータ２５が高さ調整ロッド２４の近傍に設置されている。

紙把持手段２６は、紙貯留容器１９から未プレス絶縁紙４を取り出し、プレス手段へ未プレス絶縁紙４を臨ませるための手段である。
この実施形態の紙把持手段２６は、４５度に傾斜された回動軸心Ｐを持つ回動アーム２７と、回動アーム２７の先端部に設けた負圧吸引式の吸着把持具２８と、回動アーム２７の駆動用モータ２９を有する。
回動軸心が４５度に傾斜されていることにより、吸着把持具２８が紙貯留容器１９において水平状態の未プレス絶縁紙４を把持し、回動アーム２７の１８０度の回動により未プレス絶縁紙４を垂直状態の姿勢に変えて次に説明するプレス手段３０の整形型３１に臨ませることを可能としている。

プレス手段３０は、固定型３２と可動型３３から構成される整形型３１と、可動型３３を進退させる進退機構としてのエアシリンダ３４とを有する。
固定型３２は、可動型３３を臨む対向面３７が垂直となるように機台フレーム２１に固定されている。
固定型３２は図３に示すように雌型であり、凹状に形成された整形空間３５を有し、整形空間３５はステータコア１のスロット２にほぼ対応する形状である。
可動型３３は固定型３２に対して雄型であり、固定型３２の整形空間３５に挿入される突部３６を有する。
可動型３３を水平に進退させるエアシリンダ３４は機台フレーム２１の上部下面に取り付けられている。
固定型３２と可動型３３との間に未プレス絶縁紙４を臨ませた状態で可動型３３を固定型３２へ前進させることによりスロット２に挿入可能な絶縁紙５が形成される。

ところで、図３に示す固定型３２には、負圧源（図示せず）に接続される空気圧通路３８が形成されている。
空気圧通路３８の一端は吸引孔として固定型３２における可動型３３を臨む対向面３７に形成され、他端は負圧源と接続される。
空気圧通路３８は整形前に未プレス絶縁紙４を固定型３２の対向面３７に一旦吸着保持させるための通路である。
さらに、固定型３２には整形空間３５の両側において上下に形成された一対のガイド溝３９を有する。
ガイド溝３９は、次に説明する絶縁紙挿入手段４０が備える挿入ロッド４１を案内する溝である。
挿入ロッド４１のガイド溝３９内の上昇は、固定型３２内の整形済みの絶縁紙５を上方へ移動させる。

絶縁紙挿入手段４０は、固定型３２の下方に設けられており、主に昇降自在の挿入ロッド４１と挿入ロッド４１の昇降用シリンダ４２から構成されている。
挿入ロッド４１の幅は固定型３２のガイド溝３９に挿入される幅に設定されており、挿入ロッド４１がガイド溝３９に案内される状態では、挿入ロッド４１は整形空間３５を横切る状態を保つ。
挿入ロッド４１の昇降範囲は、固定型３２の上下寸法以上であって、ステータコア１のスロット２内に絶縁紙５が挿入可能な範囲に設定される。

機台フレーム２１上には、絶縁紙５の挿入対象のステータコア１が保持される保持位置Ｈが設定されている。
機台フレーム２１には位置決め体４５が設けられており、位置決め体４５は保持位置Ｈにステータコア１を所定の姿勢で位置決めする。
具体的には、位置決め体４５は保持位置Ｈにおいてステータコア１の中心軸を上下方向と一致させ、固定型３２の整形空間３５とスロット２を上下方向において一致させる。
位置決め体４５はサイズが異なる複数種のステータコア１に対応可能としている。
さらに、保持位置Ｈ付近には、ステータコア１を水平に回転させる回転手段（図示せず）が備えられており、回転手段はステータコア１のスロット２の位置を順次に固定型３２の上方に合わせるように中心軸Ｑを中心に所定の角度だけ回転させる。

次に、この実施形態による絶縁紙５の挿入の手順について説明する。
まず、絶縁紙５の挿入が予定されるステータコア１のスロット２形状に適合する未プレス絶縁紙４を未プレス絶縁紙形成装置１１により形成する。
形成された未プレス絶縁紙４を特定の紙貯留容器１９に貯留する。
紙貯留容器１９には挿入が予定されるスロット２の数に対応した数の未プレス絶縁紙４を貯留することが好ましい。

未プレス絶縁紙４が貯留された紙貯留容器１９を絶縁紙挿入装置２０の受承架台２３に装着した後、絶縁紙挿入装置２０を稼動させる。
絶縁紙挿入装置２０の保持位置Ｈには、位置決めされた絶縁紙挿入対象のステータコア１が待機する状態にある。
絶縁紙挿入装置２０の稼動により、吸着把持具２８が未プレス絶縁紙４を把持し、次いで、駆動用モータ２９の作動により未プレス絶縁紙４は固定型３２を臨む位置に変位する。
固定型３２の空気圧通路３８が負圧状態にあることから、吸着把持具２８による把持を解除すると未プレス絶縁紙４は固定型３２の対向面３７に吸着される。

次に、エアシリンダ３４を作動させて可動型３３を固定型３２へ向けて前進させる。
可動型３３の前進により未プレス絶縁紙４は突部３６の押圧を受けて整形空間３５に押し込まれ、可動型３３の前進が止まった時点でスロット２に挿入可能に整形された絶縁紙５を得る。
可動型３３がエアシリンダ３４の復帰動作により後退した後、ガイド溝３９に挿入ロッド４１を通して挿入ロッド４１を上昇させることにより、整形された絶縁紙５が上昇する挿入ロッド４１により押し上げられる。
挿入ロッド４１の最大に上昇させると、絶縁紙５は固定型３２から抜け、固定型３２の上方に位置するスロット２内に挿入される。

スロット２に絶縁紙５が挿入されると、ステータコア１を回転させて絶縁紙５が挿入されたスロット２の隣のスロット２を絶縁紙５の挿入が可能な位置へ設定する。
次の未プレス絶縁紙４を紙貯留容器１９から取り出し、スロット２に挿入可能な絶縁紙５を整形し、整形された絶縁紙５をスロット２に挿入する。
ステータコア１の全てのスロット２に絶縁紙５が絶縁紙挿入手段４０により挿入されたとき、次のステータコア１を絶縁紙挿入装置２０にセットする。
ステータの種類が単一である場合は以上の手順によって絶縁紙５のスロット２への挿入が実施される。

次に、絶縁紙挿入対象のステータコア１が多品種少量である場合について説明する。
ここではステータコア１の種類毎にスロット形状が異なることを前提とする。
未プレス絶縁紙形成装置１１により、ステータコア１の種類毎に未プレス絶縁紙４を種類毎に夫々形成し、未プレス絶縁紙４の種類毎に紙貯留容器１９へ未プレス絶縁紙４を貯留する。
このため、未プレス絶縁紙４の種類数と同じ数の紙貯留容器１９が用意されることになる。

未プレス絶縁紙４は複数の未プレス絶縁紙形成装置１１を用いて形成してもよいし、単独の未プレス絶縁紙形成装置１１を用いて未プレス絶縁紙４を得るようにしてもよい。
単独の未プレス絶縁紙形成装置１１を用いる場合、この装置１１の各部を種類に応じて変更すればよい。
なお、絶縁紙挿入装置２０が別の絶縁紙５を挿入するために稼動している間、各部の変更作業や変更後の未プレス絶縁紙４を形成すれば時間の浪費を抑制するために好ましい。

未プレス絶縁紙４が貯留され、未プレス絶縁紙４の種類別の紙貯留容器１９が用意されると、未プレス絶縁紙４が貯留された複数の紙貯留容器１９から、最初に挿入対象となるステータコア１のスロット形状に適合する未プレス絶縁紙４が貯留された紙貯留容器１９を選択して絶縁紙挿入装置２０へ装着する。
装着された紙貯留容器１９の未プレス絶縁紙４が絶縁紙５に整形され、スロット２への挿入が終了すると、次に、挿入対象となるステータコア１のスロット２形状に適合する未プレス絶縁紙４が貯留された紙貯留容器１９を選択して絶縁紙挿入装置２０へ装着し、スロット２への絶縁紙５の挿入を実施する。
なお、挿入対象のステータコア１の種類が変更される毎に、必要に応じて整形型３１を交換することが好ましい。

このように、この実施形態では、絶縁紙材料３から絶縁紙５を形成し、絶縁体をスロット２へ挿入するという従来の一連の工程が、未プレス絶縁紙形成装置１１によって絶縁紙材料３から未プレス絶縁紙４を得る工程と、絶縁紙挿入装置２０によって未プレス絶縁紙４をプレスにより絶縁紙５を得て、絶縁紙５をステータコア１のスロット２へ挿入するという２つの工程に分割されている。

本発明の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
必要な種類の未プレス絶縁紙４は、未プレス絶縁紙形成装置１１によって絶縁紙挿入装置２０の稼動状況に関わらず形成できる。
また、形成後の未プレス絶縁紙４はプレスにより整形された絶縁紙５となり、絶縁紙５は絶縁紙挿入装置２０によって未プレス絶縁紙形成装置１１の稼動状況に関わらずステータコア１のスロット２に挿入することができる。
従って、絶縁紙５の挿入対象であるステータコア１が多品種少量であって、挿入対象のステータコア１が頻繁に変更される場合でも、紙貯留容器１９とプレス手段３０の一部を交換することにより、直ちに未プレス絶縁紙４から絶縁紙５を得て、絶縁紙５を変更後のステータコア１のスロット２に挿入することができ、スロット２への絶縁紙５の挿入作業の効率低下を従来よりも抑制することができる。

未プレス絶縁紙形成装置１１と絶縁紙挿入装置２０が互いに独立して稼動する自動化ラインを構成するから、両者を互い接続する必要はなく、必ずしも相互に近傍に設置する必要がないため、設置スペース面での自由度が高くなる。
また、多品種少量のステータコア１のスロット２に対する絶縁紙５の挿入だけでなく、ステータコア１が少品種大量の場合にも絶縁紙５の挿入を実施することができる。
さらに、ステータコア１のスロット形状の種類に応じて紙貯留容器１９を用意すればよく、紙貯留容器１９の構造も簡単である。
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。

本発明の実施形態に係る未プレス絶縁紙形成装置の概要を示す側面図である。本発明の実施形態に係る絶縁紙挿入装置の概要を示す側面図である。絶縁紙挿入装置のプレス手段の詳細を示す斜視図である。ステータコアの要部と絶縁紙挿入を説明する斜視図である。従来の絶縁紙挿入方法及びその装置を説明する説明図である。

符号の説明

１ステータコア
２スロット
３絶縁紙材料
４未プレス絶縁紙
５絶縁紙
１１未プレス絶縁紙形成装置
１２、５３ローラ部
１５、５２折り曲げガイド部
１６、５４切断部
１９紙貯留容器
２０絶縁紙挿入装置
２２容器保持手段
２３受承架台
２６紙把持手段
３０、５５プレス手段
３１整形型
３２固定型
３３可動型
４０絶縁紙挿入手段
４１、５６挿入ロッド
Ｈ保持位置
Ｐ回動軸心
Ｑ中心軸

Claims

複数のスロットを有するステータコアのスロット形状に適合する絶縁体を形成し、形成された前記絶縁体を前記スロットに挿入するステータコアへの絶縁体挿入方法において、
未プレス絶縁紙形成装置によるシート状の絶縁体材料の折り曲げ及び切断により、前記ステータコアの種類毎に異なるスロット形状に適合し、かつプレス前の未プレス絶縁体を種類毎に夫々形成し、
前記未プレス絶縁体を、その種類毎に異なる絶縁体貯留容器へ、１台の前記ステータコアが有するスロットの数以上貯留し、
前記ステータコアの種類毎に異なる形状の前記未プレス絶縁体が貯留された複数の前記絶縁体貯留容器から、前記絶縁体の挿入対象となる前記ステータコアのスロット形状に適合する前記未プレス絶縁体が貯留された前記絶縁体貯留容器を選択し、
プレス手段および絶縁紙挿入手段を有する絶縁紙挿入装置は、前記選択された前記絶縁体貯留容器から前記未プレス絶縁体を取り出して、前記プレス手段に臨ませ、
前記プレス手段により前記未プレス絶縁体を前記スロットに挿入可能な前記絶縁体に整形し、
整形後の前記絶縁体を、前記絶縁紙挿入手段により挿入対象の前記ステータコアにおける前記スロットに挿入することを特徴とするステータコアへの絶縁体挿入方法。