JP5343898B2 - 回転電機組付け用パレット、及び、回転電機組付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に用いられるコイル絶縁紙及び分割コアを組付けるときに用いられるパレット、及び、このパレットを用いた回転電機組付け装置に関する。

図１は、従来の回転電機の製品例である。このような従来の回転電機は、コアが１つであり、１つのコアに対してコイル導体及び絶縁紙を組み込んでいた。
これに対して、特許文献１に見られるように、回転電機の体格の粗大化を抑え、かつ製造効率の良い新たな巻線コイルが出現している。巻きつけたコイル導体に対して、分割コア及び絶縁紙を組むものであるので、これらを効率よく組み込むために、適応することができる従来技術はなかった。

図２は、回転電機の巻線コイルの製品例と、絶縁紙１を挿入する説明図である。図３は、回転電機の巻線コイルに分割コアを挿入する説明図である。図２に示すような巻線コイル１２は、複数の巻線を所定の巻回方法で成形したものである。そして、図３に示すように、巻線コイル１２の外周側から分割コア３をはめ込んで、固定子コイルを完成させるものである。

このような巻線コイル１２の場合は、コイル直線部２が、外周側から内層側に向けて、直線状（縦状）に一列に整列して、積層配列されている。コイル直線部２が一列に積層したものが、４８列円周状に等配列されている。このコイル直線部２に対し、コの字形に成形された絶縁紙１を、外周側から挿入する。そして、その次の工程では、コイル導体（コイル直線部２の相互間隙）に対し、外周側から、巻線コイル１２に装着した絶縁紙１の上に分割コア（２４個）を挿入して組付ける。この複数の部品の組付けを、作業者が手作業で行っているので、時間がかかり効率が悪いという問題点が生じていた。

その他、特許文献２に知られるように、固定子コアのスロット内に絶縁紙とコイル仮組体を配置する技術が知られているが、絶縁紙によって複数本のコイル導体を予め包み込んで、コイル仮組体を形成するものであった。この場合においても同様に、作業が複雑で時間がかかり効率が悪かった。

特開２００９−１３１０９１号公報 特開２００９−３３８８９号公報

本発明は、上記問題に鑑み、回転電機に用いられるコイル絶縁紙及び分割コアを組付けるときに用いられるパレット、及び、このパレットを用いた回転電機組付け装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、巻線コイル（１２）の直線部（２）に対して、コの字形に成形された絶縁紙（１）を挿入し、又は、該直線部（２）間に対して、分割コア（３）を挿入するためのパレット（１００）であって、前記巻線コイル（１２）の内径部（１１）を、半径方向に移動可能な複数のスロット矢（５０）で把持する把持体（５４）を有する中治具（１０２）と、前記巻線コイル（１２）の直線部（２）に対して挿入された絶縁紙（１）の、前記巻線コイル（１２）の軸方向の上端部を、揺動可能に押さえつける上側爪（３３）を有する上治具（１０１）と、前記巻線コイル（１２）の直線部（２）に対して挿入された絶縁紙（１）の、前記巻線コイル（１２）の軸方向の下端部を、揺動可能に押さえつける下側爪（３４）を有する下治具（１０３）と、を具備する回転電機組付け用パレットである。

これにより、絶縁紙の挿入工程から分割コアの挿入工程への移し変えを、水平方向に同軸上で上下動させるだけで行うことができる。そして、両工程での移し変えが不要なので、ワーク（巻線コイル）の脱着も不要になり、組付け時間及びコスト面も優位になる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の回転電機組付け用パレット（１００）と、前記回転電機組付け用パレットを載置した、垂直方向に移動するテーブル（３０）と、絶縁紙（１）を押し込み矢（８０）の凹部に挿入し、巻線コイル（１２）の直線部（２）に向けて被せる、絶縁紙押し込み機構（２００）を具備する回転電機組付け装置である。

請求項３の発明は、請求項１に記載の回転電機組付け用パレット（１００）と、前記回転電機組付け用パレットを載置した、垂直方向に移動するテーブル（３０）と、分割コア（３）を、巻線コイル（１２）の直線部（２）間に挿入する、分割コア組み立て機構（３００）を具備する回転電機組付け装置である。

請求項４の発明は、請求項１に記載の回転電機組付け用パレット（１００）と、前記回転電機組付け用パレットを載置した、垂直方向に移動するテーブル（３０）と、絶縁紙（１）を押し込み矢（８０）の凹部に挿入し、巻線コイル（１２）の直線部（２）に向けて被せる、絶縁紙押し込み機構（２００）と、分割コア（３）を、巻線コイル（１２）の直線部（２）間に挿入する、分割コア組み立て機構（３００）と、を具備する回転電機組付け装置において、前記テーブル（３０）が、第１ステーションと第２ステーションで位置決め停止して、前記第１ステーションで、前記絶縁紙押し込み機構（２００）を動作させ、前記第２ステーションで、前記分割コア組み立て機構（３００）を動作させるようにした回転電機組付け装置である。
これにより、絶縁紙の挿入工程から分割コアの挿入工程への移し変えを、水平方向に同軸上で上下動させるだけで行うことができる。そして、ワーク（巻線コイル）の脱着も不要になるので組付け時間及びコスト面も優位になる。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

従来の回転電機の製品例である。 回転電機の巻線コイルの製品例と、絶縁紙１を挿入する説明図である。 回転電機の巻線コイルに分割コアを挿入する説明図である。 本発明の一実施形態のパレット１００の全体図である。 （ａ）は、上側爪３３の平面図であり、（ｂ）は、上側爪３３の正面図であり、（ｃ）は下側爪３４の正面図であり、（ｄ）は、下側爪３４の平面図である。 （ａ）は、プッシャ５１を示す断面図であり、（ｂ）は、スロット矢５０の正面図であり、（ｃ）は、スロット矢５０の平面図である。 絶縁紙押し込み機構２００と、分割コア組み立て機構３００を示す説明図である。 絶縁紙押し込み機構２００の概略を示す説明図である。 （ａ）は、分割コア組み立て機構３００の概略を示す説明図である。（ｂ）は、分割コア３を挿入する説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。従来技術に対しても同様に同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
図２に示すような巻線コイル１２は、複数の巻線を所定の巻回方法で成形したものである。このような巻線コイル１２の場合は、コイル直線部２が、外周側から内層側に向けて、直線状（縦状）に一列に整列して、積層配列されている。コイル直線部２が一列に積層したものが、４８列円周状に等配列されている。このコイル直線部２に対し、コの字形に成形された絶縁紙１を、外周側から挿入する。そして、その次の工程ではコイル導体に対し外周側から巻線コイル１２に装着した絶縁紙１の上に分割コア（２４個）を挿入して組付ける。

まず、回転電機に用いられるコイル絶縁紙及び分割コアを組付けるときに用いられるパレット１００について、説明する。このパレット１００によれば、絶縁紙１の挿入工程から分割コア３の挿入工程への移し変えを、水平方向に同軸上で上下動させるだけで行うことができる。そして、両工程での移し変えが不要なので、ワーク（巻線コイル）の脱着も不要となり、組付け時間及びコスト面も優位になる。ここで、図２、３に示す巻線コイル１２に対して、内側リング１２’と外側リング１２’’で、複数の巻線がしっかり固定されたものがワーク（図４のワーク１０参照）であり、以下の説明では、内側リング１２’と外側リング１２’’で固定された巻線コイル１２を、ワーク１０と称する。

パレット１００の構成は次のようなものである。
図４は、本発明の一実施形態のパレット１００の全体図である。図５（ａ）は、上側爪３３の平面図であり、（ｂ）は、上側爪３３の正面図であり、（ｃ）は下側爪３４の正面図であり、（ｄ）は、下側爪３４の平面図である。

パレット１００は、上治具１０１、中治具１０２、下治具１０３の３つからなり、上下方向に組み合せて構成される。上治具１０１及び下治具１０３は、絶縁紙１を組む際に位置決めと絶縁紙１の押えを兼ねた、上側爪３３と下側爪３４を具備している。上側爪３３と下側爪３４は、それぞれ、枢軸３５（上側爪用）、枢軸３７（下側爪用）で回動するように、レバー機構を構成している。上側爪３３と下側爪３４が、図４の矢印のように回動することで、ワーク１０に挿入された絶縁紙１の位置決め、及び、絶縁紙１の逆戻り（後述する押し込み矢８０で、絶縁紙１を押込んだ後に、くっ付いて戻ってくる現象）の防止が行われる。

図５に示すように、上側爪３３は、枢軸３５にはめられる枢軸穴４１と、長穴４２が設けられている。同様に、下側爪３４は、枢軸３７にはめられる枢軸穴４３と、長穴４４が設けられている。上側爪３３と下側爪３４の先端部には、それぞれ爪先端４５、４７が設けられており、凹部４６、４８が設けられている。凹部４６、４８には、絶縁紙１のコの字背部を挟み込むようになっている。

図４を参照して、長穴４２は、ブラケット６５’に設けられた軸３６と係合する。また、長穴４４は、ブラケット７３’に設けられた軸３８と係合する。
上側爪３３は、枢軸３５を支点にして回動する。ガイド棒７２を摺動する軸受け６５には、ブラケット６５’が連結し、ブラケット６５’には、軸３６が設けられている。したがって、軸受け６５が下降すると、軸３６が下降して、上側爪３３を矢印のように回動して、爪先端４５が、絶縁紙１の上部をワーク１０に対して、押えつける。
同様に、下側爪３４は、枢軸３７を支点にして回動する。ガイド棒７４を摺動する軸受け７３には、ブラケット７３’が連結し、ブラケット７３’には、軸３８が設けられている。したがって、軸受け７３が下降すると、軸３８が下降して、下側爪３４を矢印のように回動して、爪先端４７が、絶縁紙１の下部をワーク１０に対して、押えつける。

軸受け６５と上治具１０１の本体との間には、ばね３９が設けられている。同様に、軸受け７３と下治具１０３の本体との間には、ばね３９’が設けられている。したがって、軸受け６５、軸受け７３が下降作動させなければ、ばね３９、３９’が作用して、上側爪３３と下側爪３４は、図４の想像線で図示された状態となっている。
図４の想像線で図示された状態の上側爪３３と下側爪３４を、手動等で実線の上側爪３３と下側爪３４のように押し込んだ後、ストッパ６６、６８を押し込んで、上側爪３３と下側爪３４の移動を停止させる。

ストッパ６６を押し込むと、部材７０と７１の間隙に入り込んで、ばね３９の弾力を受けている軸受け６５を、下降した状態で停止させる。ストッパ６８は、図４の紙面上で垂直方向に往復摺動する。Ｌ字型の水平方向先端部が、同様に軸受け７３の上昇を停止させる。
上側爪３３と下側爪３４は、それぞれ、４８個設置されているので、６個ごとのブロックに対して、押し板などで一度に同時作動（上側爪３３と下側爪３４の押し込み動作）させると良い。手動の代わりに、軸受け６５、７３が上下動するように、アクチュエータで作動させても良い。

ワーク１０は、中治具１０２において、次に説明されるようにセットされる。ワーク１０は、内側から４８個のスロット矢５０で、ワーク１０を押圧している。
図６（ａ）は、プッシャ５１を示す断面図であり、（ｂ）は、スロット矢５０の正面図であり、（ｃ）は、スロット矢５０の平面図である。図６に示すように、プッシャ５１には、テーパを構成する凹溝５３が円周方向に多数形成されている。一方、スロット矢５０には、断面Ｔ形凸条５２が形成されて、プッシャ５１の凹溝５３と嵌合して摺動する。したがって、プッシャ５１が図６のＹ方向に移動すると、スロット矢５０はＸ方向に移動する。スロット矢５０のＸ方向の先端はＵ字形状となっている。これは、巻線コイル１２の直線部２の内周側を、Ｕ字形状の先端部で支持して、Ｕ字形状の内部空間には、後述する分割コア３の先端部が入り込めるようにしてある。

スロット矢５０のＸ方向の先端はＵ字形状に限らず任意形状であってよい。スロット矢５０とプッシャ５１は、把持体５４を構成する。把持体５４は、巻線コイル１２の内径部１１を、半径方向に移動可能な複数のスロット矢５０で把持する。把持体５４は、テーパを利用したスロット矢５０とプッシャ５１に限らず、ねじや流体圧でプッシャ等により、巻線コイル内径から把持するものであってもよい。

プッシャ５１は、図４の雌ねじ６２と連結している。雌ねじ６２の上部には回転用穴６４が設けられている。この回転用穴６４は、想像線で示したナット回転用グリップ６３で回転させるときに、ナット回転用グリップ６３の突起を受け入れるための穴である。このナット回転用グリップ６３が回転されると、雄ねじ部６１に対して下降して、図６のＹ方向にプッシャ５１が移動する。したがって、スロット矢５０はＸ方向に移動することになり、巻線コイル１２の直線部２の内周側を、Ｕ字形状の先端部で支持し、ワーク１０を中治具にセットする。

ワーク１０を中治具にセットされると、後述するように、絶縁紙１が、巻線コイル１２の直線部２に対して挿入される。上側爪３３と下側爪３４が、図４の矢印のように回動することで、ワーク１０に挿入された絶縁紙１の位置決め、及び、絶縁紙１の逆戻りの防止が行われる。

下治具１０３の下側には、テーブル３０があり、パレット１００を載置している。このテーブルは、上方の第１ステーションと下方の第２ステーションの２位置で停止する。
７図は、絶縁紙押し込み機構２００と、分割コア組み立て機構３００を示す説明図である。第１ステーションでは、パレット１００に固定されたワーク１０に対して、絶縁紙１が押し込まれ、下方の第２ステーションでは、ワーク１０に対して、外周側から２４個の分割コア３が挿入されて、回転電機の固定子を組み立てることができる。

位置決めピン３１は、キーとハンドル３２を有しており、テーブル３０との位置決めを行うためのものである。それと同時に、ハンドル３２により、パレット１００と、絶縁紙押し込み機構２００や分割コア組み立て機構３００との位置決め調整を行うことができる。

次に、絶縁紙押し込み機構２００について述べる。
図８は、絶縁紙押し込み機構２００の概略を示す説明図である。
テーブル３０は、図７に示す上方の第１ステーションにおいて、パレット１００を載置している。中治具１０２に固定された巻線コイルに対して、コの字形に成形された絶縁紙１を押し込み矢８０の凹部に挿入し、巻線コイル１２の直線部２に向けて被せる。押し込み機構本体８５は、スライド８３にガイドされて直動する。

押し込み機構本体８５には、矢ガイド８１が設けられており、６本の押し込み矢８０が巻き線コイルに対して所定の角度を保って同時に押し込めるようにガイドしている。スロット８４は、スライド８３の直線運動に対する逃げ穴の機能を有している。８６は位置決め用の押し込み矢であり、これにより、まず最初に、パレット１００と絶縁紙押し込み機構２００との相対位置決めを決定する。そのあと、６本の押し込み矢８０が巻き線コイルに対して、一気に絶縁紙１を巻線コイル１２の直線部２に向けて被せる。

絶縁紙１が組みつけられると、位置決めと絶縁紙１の押えを兼ねて、上側爪３３と下側爪３４が、図４の矢印のように回動することで、ワーク１０に挿入された絶縁紙１の位置決めが行われる。その後、６本の押し込み矢８０は後退して、パレットを４５°回転させる。６箇所ごと同時に絶縁コイルを押し込む作業を８回繰り返して、巻線コイル１２の直線部２の４８箇所の全てに絶縁紙１を被せる。押し込み矢８０の本数は６本に限らず適宜選定されるべきものである。今回は手作業であり、作業性を考慮して絶縁紙の組付けを８分割（４８箇所中の６本）で行うようにした（一括同時挿入でも構わない）。
絶縁紙の組みつけが終了すると、図７に示すように、テーブル３０を下降させて第２ステーションに停止させて、分割コア組み立て機構３００による分割コアの組付け工程に移る。

分割コア組み立て機構３００は、次のような機構になっている。図９（ａ）は、分割コア組み立て機構３００の概略を示す説明図である。（ｂ）は、分割コア３を挿入する説明図である。
駆動シリンダ９４を有する駆動本体９５は、円板９２に連結している。円板９２には、長穴９１が、２４箇所設けられており、コア押し込み矢９３（２４本）から出ている９６が嵌装されている。円板９２が回転すると、コア押し込み矢９３の２４本が同時前進して、分割コア３を全周から一括組付けする。コア押し込み矢９３において、分割コア３は、ピン９６を分割コア３の二股部に差し込んで、保持されており、差し込む直前にピンは下方に下降して、分割コアの二股部を巻き線コイル１２の直線部２に挿入して組み立てる。その後、円板が反回転し、コア押し込み矢９３が同時後退する。

以上の説明において、手動による作業を例示したが、装置の各工程における部材の移動自体は、アクチュエータ、リミットスイッチを利用すれば、自動化を行い、シーケンス制御することができる。

１ 絶縁紙
２ 直線部
３ 分割コア
１０ ワーク
１２ 巻線コイル
３３ 上側爪
３４ 下側爪
５０ スロット矢
５１ プッシャ
５４ 把持体
８０ 押し込み矢
１００ パレット
１０１ 上治具
１０２ 中治具
１０３ 下治具
２００ 絶縁紙押し込み機構
３００ 分割コア組み立て機構

Claims (4)

1. 巻線コイル（１２）の直線部（２）に対して、コの字形に成形された絶縁紙（１）を挿入し、又は、該直線部（２）間に対して、分割コア（３）を挿入するためのパレット（１００）であって、
   前記巻線コイル（１２）の内径部（１１）を、半径方向に移動可能な複数のスロット矢（５０）で把持する把持体（５４）を有する中治具（１０２）と、
   前記巻線コイル（１２）の直線部（２）に対して挿入された絶縁紙（１）の、前記巻線コイル（１２）の軸方向の上端部を、揺動可能に押さえつける上側爪（３３）を有する上治具（１０１）と、
   前記巻線コイル（１２）の直線部（２）に対して挿入された絶縁紙（１）の、前記巻線コイル（１２）の軸方向の下端部を、揺動可能に押さえつける下側爪（３４）を有する下治具（１０３）と、を具備する回転電機組付け用パレット。
2. 請求項１に記載の回転電機組付け用パレット（１００）と、
   前記回転電機組付け用パレットを載置した、垂直方向に移動するテーブル（３０）と、
   絶縁紙（１）を押し込み矢（８０）の凹部に挿入し、巻線コイル（１２）の直線部（２）に向けて被せる、絶縁紙押し込み機構（２００）を具備する回転電機組付け装置。
3. 請求項１に記載の回転電機組付け用パレット（１００）と、
   前記回転電機組付け用パレットを載置した、垂直方向に移動するテーブル（３０）と、
   分割コア（３）を、巻線コイル（１２）の直線部（２）間に挿入する、分割コア組み立て機構（３００）を具備する回転電機組付け装置。
4. 請求項１に記載の回転電機組付け用パレット（１００）と、
   前記回転電機組付け用パレットを載置した、垂直方向に移動するテーブル（３０）と、
   絶縁紙（１）を押し込み矢（８０）の凹部に挿入し、巻線コイル（１２）の直線部（２）に向けて被せる、絶縁紙押し込み機構（２００）と、
   分割コア（３）を、巻線コイル（１２）の直線部（２）間に挿入する、分割コア組み立て機構（３００）と、を具備する回転電機組付け装置において、
   前記テーブル（３０）が、第１ステーションと第２ステーションで位置決め停止して、前記第１ステーションで、前記絶縁紙押し込み機構（２００）を動作させ、前記第２ステーションで、前記分割コア組み立て機構（３００）を動作させるようにした回転電機組付け装置。