JP5453854B2 - コイル形成挿入装置 - Google Patents
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Description
[構成]
図1は、この発明にかかるコイル形成挿入装置を概略的に示したものである。このコイル形成挿入装置は、コイル巻取治具1と、巻線用ダミーツール2と、第1のコイル整列治具3と、第2のコイル整列治具3aと、トランスファーツール4と、コイル挿入治具5と、アライメントツール5aと、ステータコア供給装置5cを有する。尚、図1では、巻線用ダミーツール2をターンテーブルTb上に取り付けると共に、ターンテーブルTbの上方にコイル巻取治具1を配設した構成としている。このターンテーブルTbは、図示を省略したテーブル回転モータ(テーブル駆動装置)により図2に示したように軸線Oを中心に矢印A方向に回転駆動させられるようになっている。
<コイル巻取治具1>
このコイル巻取治具1は、図3に示したように、円板状の巻線治具本体6と、この巻線治具本体6の上面に装着された巻線ヘッド7を有する。この巻線ヘッド7には、電線(銅線)8が繰り出し可能に捲回されている。しかも、巻線治具本体6は、図示しない駆動モータ等で軸線O1の周りに矢印A1で示したように回転駆動可能に設けられている。
・コイル落とし装置9
また、コイル巻取治具1は、巻線治具本体6の下方に配設されたコイル落とし装置9を有する。このコイル落とし装置9は、巻線治具本体6の下面に軸線O1の周りに相対回転可能に装着された筒状支持軸9aと、この筒状支持軸9aの下端部に固定された支持板9bと、この支持板9bの下方に配設された一対のコイル落としアーム10,11を有する。このコイル落としアーム10,11の下端部の対向部にはコイル落とし部材10a,11aが取り付けられている。
・コイル巻枠12
また、コイル落としアーム10,11間に配設されたコイル巻枠12を有する。このコイル落としアーム10,11は、下方に向けて延びていると共に、支持板9bの下面に間隔をおいて配設されている。
<巻線用ダミーツール2>
この巻線用ダミーツール2は、図3に示したように、軸線O2を中心に回転可能にターンテーブルTb上に取り付けられた円形の回転ベース18と、この回転ベース18に同心に取り付けられたツール支持ベース18aと、このツール支持ベース18a上に設けられたコイル支持部19と、ツール支持ベース18aを軸線O2の周りに回転させるツール回転モータ(ツール回転駆動装置)Tmを有する。
<第1のコイル整列治具3>
この第1のコイル整列治具3は、図5に示したように、中央に挿通孔22aを有するリング状(環状)で板状の支持ベース22と、この支持ベース22上に周方向に間隔をおいて配設された第1,第2のコイル保持部23,24を交互に有する。この第1,第2のコイル保持部23,24は、支持ベース22に一体に形成しても良い。また、第1,第2のコイル保持部23,24は、支持ベース22と別体に形成れた保持部材を支持ベース22に固定することにより、支持ベース22と一体に設けた構成としても良い。
<トランスファーツール4>
このトランスファーツール4は、図9に示したように、図示しないロボット等に保持され且つ上下に延びる支持軸26と、支持軸26の下端部に取り付けられた円形で板状の支持部材27を有する。O3は支持部材27の軸線(中心)である。
<コイル挿入治具5>
このコイル挿入治具5は、図11に示したように、図示しないベース部材に下部(基部)側が固定された円筒状のハウジング32と、このハウジング32内に上下動可能に嵌合されたホルダ支持ベース33を有する。図中、O4はコイル挿入治具5の中心線を示す。このホルダ支持ベース33の周縁部には、図12に示したように、周面及び上下端面に開放する複数のガイド溝33aが周方向に間隔をおいて複数形成されている。この複数のガイド溝33aは、ステータコア20の複数のティース21の数と同数設けられている。
・ウエッジガイドユニットWgu
また、コイル挿入治具5は、図11に示したように、筒状のウエッジガイドユニットWguを有する。このウエッジガイドユニットWguは、ハウジング32内面に沿って上下に延びる複数のウエッジガイド34を有する。この複数のウエッジガイド34は、ハウジング32の内面に沿って周方向に環状に配設されていると共に、下端部(基端部)側が複数のガイド溝32aにそれぞれ固定されている。これにより、複数のウエッジガイド34が筒状のウエッジガイドユニットWguをを構成している。しかも、複数の隣接するウエッジガイド34,34間には図13に示したようにガイドスリット34Gsがそれぞれ形成されている。
・ウエッジプッシャ36
更に、コイル挿入治具5は、図11に示したように複数のウエッジガイド34の環状配列の内側に配設され且つホルダ支持ベース33上に固定されたブレードホルダ35と、このブレードホルダ35上に配設された環状のウエッジプッシャ36を有する。尚、ブレードホルダ35は、ホルダ支持ベース33と一体に形成することもできる。
・ブレードユニット37
また、コイル挿入治具5は、図15に示したように周方向に間隔をおいて配設されたブレードユニット37を複数有する。尚、この複数のブレードユニット37は、図15Aに示したように支持ピンユニット28g,29gに対応している。更に、この複数のブレードユニット37は、ウエッジガイドユニットWguのガイドスリット34Gsにそれぞれ対応する数と同数設けられていると共に、ウエッジガイドユニットWguの各ガイドスリット34Gsに対応して設けられている。
・ストリッパ38
上述したウエッジプッシャ36上には図11に示したようにストリッパ38が配設されている。このストリッパ38の周縁部には、図17に示したように、ブレードガイド溝38aが周方向に間隔をおいて複数形成されている。このブレードガイド溝38aは、ウエッジプッシャ36の複数のリブ36bにそれぞれ対応して設けられている。また、このストリッパ38の上端部周縁には図11に示したように環状のテーパ面38bが形成されている。更に、ストリッパ38の上端面中央には上下に延びる軸状のストッパ38cが一体に設けられている。
<アライメントツール5a>
このアライメントツール5aは、図15に示したように、円柱状の第1のブレード位置決部材39と、円柱状の第2のブレード位置決部材40を有する。このアライメントツール5aは、図11のコイル挿入治具5と協働して用いられる。
<第2の治具位置決支持装置5b>
この第2の治具位置決支持装置5bは、図11に示したようにコイル挿入治具5の周囲に配設された複数のエアシリンダ(上下駆動装置)41と、複数のエアシリンダ41のピストンロッド41aに支持された環状の治具支持プレート42を有する。この治具支持プレート42の中央には挿通孔42aが形成されていて、この挿通孔42aにはウエッジガイド34,固定ブレード37a,可動ブレード37b等が上方に向けて挿通されている。
<第2のコイル整列治具3a>
この第2のコイル整列治具3aは、図6に示したように、コイル挿入治具5の周囲に間隔をおいて環状に配設された複数のコイル移動規制用の第1のプレート(第1コイルストッパ)43と、複数のコイル移動規制用の第1のプレート43間にそれぞれ配設された複数のコイル移動規制用の第2のプレート(第2コイルストッパ)44を有する。
<ステータコア供給装置5c>
このステータコア供給装置5cは、図21に示したようにステータコア20が保持されたステータコアパレット53と、このステータコアパレット53に取り付けられたカフスサポータ54を有する。このカフスサポータ54は、ステータコア20のティース21に捲回装着した絶縁紙21aを保持するようになっている。
[作用]
次に、このような構成のコイル形成挿入装置の作用を説明する。
(i).巻線コイル50の形成及び受け渡し
(a).巻線コイル50の形成
図3に示したように、巻線用ダミーツール2をコイル巻取治具1の下方に移動させると共に、第1のコイル整列治具3を巻線用ダミーツール2の周囲の治具支持プレート2d上に配設して、コイル巻取治具1で形成される巻線コイル50の受け取り準備をする。
(b).一つの巻線コイル50の第1のコイル整列治具3への受け渡し
(a)のようにして巻線コイル50を形成した後、図28,図29に示したようにコイル巻取治具1のコイル落とし用シリンダ(図示せず)により筒状支持軸9aを下方に伸長させて支持板9bを降下させると共に、巻枠用シリンダ(図示せず)によりベース支持軸16を筒状支持軸9a内に没入させる。この際、筒状支持軸9aの下端部に固定された巻枠ベース13の上下方向の位置が変化しないように、筒状支持軸9aの下方への伸長速度とベース支持軸16の筒状支持軸9a内への没入速度を制御する。この制御は、図示を省略した演算制御回路(制御装置)により実行される。
尚、第1のコイル保持部23は図50から明らかなように第1のコイル整列治具3の中心方向に向けて長方形状に形成されている。従って、第1のコイル保持部23は、図49から明らかなように、巻線コイル50内に挿入されたときに、巻線コイル50の2つの側部50c,50cの内側に対面する2つの面(側面)を有している。しかも、図49から明らかなように、第1のコイル保持部23の2つの面(側面)に対応して第2のコイル保持部24,24が狭い間隔で設けられているので、巻線コイル50の側部50c,50は第1のコイル保持部23の2つの面(側面)とこれに対応する第2のコイル保持部24,24間に挟むように保持されることになる。
(c).複数の巻線コイル50の第1のコイル整列治具3への受け渡し
次に、ツール回転モータTmにより巻線用ダミーツール2のツール支持ベース18aをステータコア20のティース21の中心線の間隔分(複数のコイル支持部材19aの1ピッチ分)だけ周方向に回転させて、(a)のような巻線コイル50の形成および(b)のような巻線コイル50の受け渡しを行う。
(ii).第1のコイル整列治具3のトランスファーツール4への移送
この移送は、ツール移動装置であるターンテーブルTbの回転により実行される。このツール移動装置(図示せず)がコンベア等の場合にはコンベアの駆動により実行される。
(iii).第1のコイル整列治具3のトランスファーツール4による保持
そして、第1のコイル整列治具3及び巻線用ダミーツール2がトランスファーツール4の下方に移送されると、図34,図35に矢印B2で示したように、トランスファーツール4が降下させられて、巻線用ダミーツール2の環状に配列された複数のコイル支持部材19aがトランスファーツール4の内側環状コイル支持部28と外側環状コイル支持部29との間に挿入される。
(iV).第1のコイル整列治具3のコイル挿入治具5側への移送
このように第1のコイル整列治具3が巻線用ダミーツール2から上方に離反させられた後、ロボット等の支持部材(保持部材)51およびトランスファーツール4を演算制御回路(図示せず)により同時に移動制御して、トランスファーツール4および第1のコイル整列治具3を図40に示したようにコイル挿入治具5の側に移動させる。
(V).コイル挿入治具5に対する第1のコイル整列治具3のセット等
・ウエッジ52のセット
この第1のコイル整列治具3をコイル挿入治具5の上方に移動させる前に、図示しないウエッジ供給装置により図41に示したように断面がコ字状で棒状のウエッジ52を図41の状態から降下させて、図2Aのようにウエッジガイド34,34間に挿入する。
・第1のコイル整列治具3のセット
次に、第1のコイル整列治具3をトランスファーツール4と共にコイル挿入治具5の上方に移動させて、第1のコイル整列治具3の挿通孔22aをコイル挿入治具5に臨ませた後、ロボット等の支持部材(保持部材)51およびトランスファーツール4を演算制御回路(図示せず)により同時に図43,図44の矢印B4のように降下させて、第1のコイル整列治具3をアライメントツール5aの治具支持プレート42上に載置して保持させる。
・アライメントツール5aおよびステータコア20のセット
次に、アライメントツール5aを図51に示したようにコイル挿入治具5の上方に移動させて、アライメントツール5aの軸線とコイル挿入治具5の軸線を一致させた後、アライメントツール5aを降下させて、図52に示したようにアライメントツール5aの第1のブレード位置決部材39の複数の第1のブレード位置決溝39a内にコイル挿入治具5のブレードユニット37を嵌合させる。この嵌合は、アライメントツール5aの第2のブレード位置決部材40の下端面がブレードユニット37の固定ブレード37aの上端に当接するまで行われる。
(Vi).第2のコイル整列治具3aのセット
次に、第1,第2のエアシリンダ45,46を伸長させて、コイル移動規制用の第1,第2のプレート43,44をコイル挿入治具5の中心側に向けて進出させ、コイル移動規制用の第1,第2のプレート43,44を図57,図58のように第1のコイル整列治具3上に配設させる。
(Vii).コイル挿入動作
この状態で、ホルダ支持ベース33を図示しないシリンダにより上昇させて、図59のようにコイル挿入治具5のブレードユニット37をステータコア20の複数のティース21よりも僅かに上方に突出させる。
(変形例1)
上述した第1,第2のプレート43,44は、図69,図70に示したように、第1,第2のエアシリンダ45,46のピストンロッド45a,46aの先端部に回動軸45d、46dを介して水平位置から上方に回動するように取り付けた構成としても良い。尚、第1,第2のプレート43,44の下方への回動規制は、ピストンロッド45a,46aの先端部に段部等のストッパ部(図示略)を設けることで対応できる。
(その他)
・上述したようにコイル巻線中、コイル巻線工程からコイル挿入工程へコイルを移載中および、コイル挿入中にコイル整列順序が乱れないよう、コイルを保持するコイル整列治具(第1のコイル整列治具3、第2のコイル整列治具3aのいずれか、または両方)を備える構成とできる。
・また、第1,第2のコイル整列治具3,3aはそれぞれが、巻線コイル50の内側と外側を押える部品(第1,第2のコイル保持部23,24)から構成されていて、一直線または千鳥状に配置された電線(銅線)8の順番が入れ替わらないようにするため、内側と外側の部品の隙間は、電線外径の1から2倍の寸法となっている。
・巻線用ダミーツール2のダミーブレード隙間(コイル支持部材19a)は、電線(銅線)8の径の1倍から2倍の寸法であること。または、インサータツール(コイル挿入治具5)のブレード37a,37b間の隙間と同じになっている。
・挿入途中で第1のコイル整列治具3の外形側面に巻線コイル50のコイル末端部分が移動した際に、巻線コイル50が同治具外形面に引っかかる事を防ぐため、第1のコイル整列治具3と第2のコイル整列治具3aの間にコイル束が通過できる隙間が発生するよう治具が移動するようになっている。
・第1のコイル整列治具3のコイルが接する面(治具隙間および、隙間の脇の面)は電線皮膜に傷が入らないよう、面粗さRz25以下となっているか、または、治具のコイルが接する面の部材を樹脂部品で形成されている。
・整列状態に巻線された巻線コイル50をインサータツール(コイル挿入治具5)に移す際、巻線コイル50の先端をインサータツールブレード部(ブレードユニット37)に整列を保ったまま預けると同時に、巻線コイル50の先端部以外の部分も整列を保ったまま預けられるインサータブレードの周りに設けたブロック(第1,第2のコイル保持部23,24)、板またはピン状の整列治具を設ける。
・第1のコイル整列治具3のコイル預け部(第1,第2のコイル保持部23,24)の高さは、インサータ治具(コイル挿入治具5)に整列させて預けた状態のコイル高さ以上である。
・また、第1のコイル整列治具3の径方向寸法はステータコア20の軸方向長さ以下である。
・第1,第2のコイル整列治具3,3aには巻線コイル50の渡り線50d用の逃がし部分を設ける。
・第1のコイル整列治具3に設けられた第1,第2のコイル保持部23,24の少なくとも一方又は両方の上面は第2のコイル整列治具3aの下面と接しやすいよう、傾斜を設けることができる。
・第2のコイル整列治具3aは(コイル挿入に伴って)巻線コイル50が第1のコイル整列治具3から出てくる前に、第1のコイル整列治具3に接するように移動する。このときの第1,第2コイル整列治具3,3a間に電線(銅線)8外径以下の隙間があっても良い。
・第2のコイル整列治具3aの隙間は、第1のコイル整列治具3側は電線外径の1倍から2倍の寸法であるが、ステータ側の隙間はスロット幅程度まで大きく滑らかに広がっている。
・コイル挿入時にコイル末端部分が第2のコイル整列治具3aの下面に引っかけてコイル挿入を妨げてしまわないように、第2のコイル整列治具3aは第1,第2のプレート43,44がステータの外径方向にスライドして、コイル末端部の引っ掛けを防ぐことができる。
・コイル挿入時にコイル末端部分が第2のコイル整列治具3aの下面に引っかけてコイル挿入を妨げてしまわないように、第2のコイル整列治具3aはステータコア20の上方向に揺動して、コイル末端部の引っ掛けを防ぐことができる。
・第2のコイル整列治具3aは配置されてできる内径とインサータツール(コイル挿入治具5)の外径に隙間を設けることで、外径方向への逃がしを省略することもできる。
・第2のコイル整列治具3aの挿入方向寸法はステータ軸方向長さ以下である。
・第2のコイル整列治具3aの内径側にはコイル末端部が抜けやすいよう、傾斜を設けることができる。
更に、ウェッジ座屈の不良がなくなり、更に占積率を高くすることができるため、同サイズで高出力のモーターや同出力で小型のモーターを製作することができる。(占積率を高くすることで、コイル温度を低減できるため、連続出力を向上できる。
(その他2)
(1).ウェッシ゛52をウェッシ゛カ゛イト゛34,34間にセットする。
(2).巻線コイル50をインサータツール(コイル挿入治具5)にセットする。このと巻線コイル50はフ゛レート゛間隙間(固定ブレード37aと可動ブレード37bとの間の隙間)と第1のコイル整列治具3の第1,第2のコイル保持部23,24間の隙間に整列セットする。
(3).アライメントツール5aをセットする。このアライメントツール5aによって、巻線コイル50によるフ゛レート゛(ブレード37a,37b)の微小な傾きを修正する。
(4).ステータコア・ハ゜レット(53)をセットする。アライメントツール(コイル挿入治具5)によって、ステータコア・ハ゜レットはインサータ治具に対しての心出しがされる。
(5).第2の整列治具3aの第1のコイル整列治具3上方への前進により、第2のコイル整列治具3aが第1のコイル整列治具3上に合わさる。
(6).コイル挿入開始。先ずは固定フ゛レート゛37aが上昇する。巻線コイル50は第1のコイル整列治具3の第1,第2のコイル保持部23,24間の隙間のから、第1のコイル整列治具3と第2のコイル整列治具3aとの間の隙間に移動していく。
(7).コイル挿入途中で巻線コイル50の末端部が第1のコイル整列治具3に引っかかる前に第1のコイル整列治具3は下降する。このとき、第2のコイル整列治具3aが上昇しても良い。
(8).ストリッハ゜38と可動フ゛レート゛37bが上昇して巻線コイル50をステータコア20のスロット21sに挿入する。同時にウェッシ゛52はウェッシ゛フ゜ッシャ36により上昇する。
(9).アライメントツール5aは途中から、邪魔なので逃がす。例ではストリッハ゜38が突き上げるているが、上からアライメントツール受け取り装置が迎えに来てもよい。
(10).第2のコイル整列治具3aが後退。挿入途中で巻線コイル50の末端部が第2のコイル整列治具3aに引っかかる前に第2のコイル整列治具3aは逃げる。
(その他3)
(i).巻線を行なう。コイルは巻線用ダミーツール2に一旦預けられる。
(ii).巻線用ダミーツール2を巻線機からターンテーブルやロボットなどの移載装置を用いて、排出する。
(iii).トランスファーツール4を巻線用ダミーツール2側に下ろし、巻線コイル50の先端側を支える。
(iV).ロボットなどで、第1のコイル整列治具3とトランスファーツール4を巻線コイル50ごと持ち上げ、巻線コイル50を巻線用ダミーツール2から引き抜く。
(V).第1のコイル整列治具3とトランスファーツール4を巻線コイル50ごと、巻線用ダミーツール2上からインサータツール(コイル挿入治具5)の上へ移動させる。
(Vi).第1のコイル整列治具3とトランスファーツール4をコイル先端がブレード間(ブレードユニット37のブレード37a,37b間)に収まるように、コイル挿入治具5側へ下ろす。
(Vii).トランスファーツール4を上昇させる。
3・・・第1のコイル整列治具
5・・・コイル挿入治具
8・・・電線(銅線)
12・・・コイル巻枠
20・・・ステータコア
21・・・ティース
21s・・・スロット
23・・・第1のコイル保持部
24・・・第2のコイル保持部
50・・・巻線コイル
Claims (3)
- 電線を捲回させて巻線コイルを形成するためのコイル巻枠が設けられているコイル巻取治具と、
前記コイル巻取治具から受け取った前記巻線コイルをステータコアのティース側に移動させて、前記ティースが前記巻線コイルに嵌合されるように、前記巻線コイルの一部を隣接する前記ティース間のスロットに挿入配置するコイル挿入治具と、を有するコイル形成挿入装置において、
前記巻線コイル内に挿通して、前記巻線コイルの内側に対面する2面を有して、前記巻線コイルを保持する第1のコイル保持部と、
前記第1のコイル保持部の2面のそれぞれに対応して設けられ、前記第1のコイル保持部に保持した前記巻線コイルを、前記第1のコイル保持部の2面とで前記巻線コイルの内側と外側から挟むことによって、前記電線の整列状態を維持させる第2のコイル保持部を有することを特徴とするコイル形成挿入装置。 - 請求項1に記載のコイル形成挿入装置において、前記コイル巻取治具から巻線コイルを受け取って前記コイル挿入治具に受け渡すコイル整列治具に前記第1,第2のコイル保持部が設けられていることを特徴とするコイル形成挿入装置。
- 請求項1又は2に記載のコイル形成挿入装置において、前記第1,第2のコイル保持部は前記巻線コイルを内側と外側から挟むように設けられていると共に、前記第1,第2のコイル保持部の間隔を前記電線の径の略1から2倍の寸法に設定することにより、前記電線の延びる方向と直交する断面における前記巻線コイルの電線配列の順番が入れ替わらないように設けられていることを特徴とするコイル形成挿入装置。
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