JP5687391B2 - 巻線装置、巻線方法、および電機子の製造方法 - Google Patents
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Description
このような、コア高さが高い大型のコアのティース部に巻線を巻回する場合、巻線張力によりコアのティース部のみが集中的に締め付けられて積層方向に歪む。そして、コアのヨーク部背面が、コアの高さ方向に弓なり変形するという問題がある。また、巻線の径が大きくなるため、巻線張力が増大する。よって、この巻線張力の増大によりヨーク部背面の弓なり変形がより顕著になるという問題がある。
上記特許文献1に示すような従来の治具は、巻線の巻回時の分割コアの位置ズレを有る程度抑制するが、上記のような近年の大型のコアを想定したものではなく、コアのヨーク部背面の弓なり変形を抑制することはできない。
コア片は、磁性板材を積層して構成され、ヨーク部と、上記ヨーク部から突出するティース部とを備えており、
当該コア片の上記ティース部に巻線を巻回する巻線装置は、
上記コア片の積層方向の一方側に配置される第1部材、および、
上記コア片の積層方向の他方側に配置される第2部材、および、
上記第1部材および第2部材の各コア片側端面からそれぞれ突出して設けられた各第1の凸部を有し、
上記各第1の凸部を、上記コア片のヨーク部の積層方向両端面にそれぞれ設けられた各開口部に嵌合させて、上記コア片を保持するコア保持部と、
上記ヨーク部の背面と対向する係止面を備えたチャック本体、および、
上記コア片を保持した上記第1部材および第2部材とそれぞれ係合し、かつ、上記コア保持部を上記コア片のティース部の突出方向と反対方向に引っ張るスライド部材を有し、
上記スライド部材のスライドにより上記コア保持部に保持された上記ヨーク部の背面を上記係止面に押圧させて上記コア片を固定するチャック機構と、
を備えている。
コア片は、磁性板材を積層して構成され、ヨーク部と、上記ヨーク部から突出するティース部とを備えており、
当該コア片の上記ティース部に巻線を巻回する巻線方法は、
上記コア片の積層方向の一方側に配置される第1部材と、上記コア片の積層方向の他方側に配置される第2部材とを用いて、上記巻線を巻回するコア片のヨーク部を積層方向両側から保持する工程と、
上記コア片を保持した上記第1部材および第2部材を、上記コア片のティース部の突出方向と反対方向に引っ張ることにより、上記コア片のヨーク部の背面と対向する係止面に上記ヨーク部の背面を押圧させて上記コア片を固定する工程と、
上記コア片を固定した状態で上記ティース部に巻線を巻回する工程と、
で行われる。
コア片は、磁性板材を積層して構成され、ヨーク部と、上記ヨーク部から突出するティース部と、上記ヨーク部に屈曲可能な連結部とを備え、
複数の上記コア片を、上記各連結部を介して帯状に連結して構成される電機子の製造方法は、
上記コア片の積層方向の一方側に配置される第1部材と、上記コア片の積層方向の他方側に配置される第2部材とを用いて、上記巻線を巻回するコア片のヨーク部を積層方向両側から保持する工程と、
上記コア片を保持した上記第1部材および第2部材を、上記コア片のティース部の突出方向と反対方向に引っ張ることにより、上記コア片のヨーク部の背面と対向する係止面に上記ヨーク部の背面を押圧させて上記コア片を固定する工程と、
上記コア片を固定した状態で上記ティース部に巻線を巻回する工程と、
で行われる。
コア片のティース部に巻線を巻回する際の巻線張力により、コア片のヨーク部背面が積層方向に弓なりに変形することを抑制することができる。
コア片のティース部に巻線を巻回する際の巻線張力により、コア片のヨーク部背面が積層方向に弓なりに変形することを抑制することができる。
コア片のティース部に巻線を巻回する際の巻線張力により、コア片のヨーク部背面が積層方向に弓なりに変形することを抑制することができる。従って、電機子全体の形状精度を向上させ、高性能の電機子を得ることができる。
図1は、この発明の実施の形態1における巻線装置100の構成を説明するための模式図であり、巻線装置100による巻線工程の一場面を示したものである。図1(A)は平面図、図1(B)は図1(A)の平面図におけるA−A線断面図、図12(C−1)は後述するコア保持部5の各ピン(保持ピン、姿勢保持ピン、係止ピン)の位置関係を示す模式図である。図2は、巻線装置100により巻線が巻回されるコア部材1の構成を説明するための図である。図2(A)はコア部材1の一部を拡大して示す平面図、図2(B)は図2(A)の平面図におけるB−B線断面図である。図3は巻線装置100により巻線が巻回されたコア部材1を用いて形成された回転電機の電機子としての固定子10を示す平面図である。
ヨーク部3の積層方向の両端面における周方向の中央部分には、断面略円形の開口部30が設けられている。なお、本実施の形態1では、この積層方向の一方側の端面に設けられた開口部30と、積層方向の他方側の端面に設けられた開口部30とは一つの貫通孔により構成されている。ただし、各開口部30は、必ずしも貫通孔にて形成する必要はなく、積層方向の両端面にそれぞれ開口部が設けられていればよい。
本実施の形態1では、コア部材1は、隣接するコア片2のヨーク部3の周方向端部を磁性板材毎に、互い違いに重ね合わせている。このコア片2の重ね合わせ部分には、凸部31a、凹部31bを設けている。そして、凸部31aを凹部31bに差し込むことにより、止められている。そして、隣接するコア片2を屈曲可能に連結する連結部31は、凸部31aおよび凹部31bにより構成されている。なお、連結部31は隣接するコア片2同士を屈曲可能に連結するものであればどのような構成でもよく、本実施の形態1の例に限られるものではない。
コア保持部5は、コア片2の積層方向の一方向としての上側に配置される、第1部材としての上側ピンホルダ5aと、積層方向の他方向としての下側に配置される、第2部材としての下側ピンホルダ5bとを有している。
各ピンホルダ5a、5bは各回転軸51a、51bにそれぞれ固定されている。そして、回転軸51a、51bは、略回転体形状で、本実施の形態1では円盤状の回転体にて構成されている。各回転軸51a、51bは、回転軸固定部52a、52bにより回転中心が規制されている。そして、回転動力53a、53bを駆動することにより、各ピンホルダ5a、5bは回転軸51a、51bを中心に間欠回転駆動される(図中矢印C参照)。なお、両回転軸51a、51bの軸中心は一致している。
また、上側ピンホルダ5aには、巻線20を巻回するコア片2に隣接するコア片2の内、一方側のコア片2(以下、図1の説明においてコア片22と記す)の姿勢を保持する姿勢保持部が設けられている。本実施の形態1における姿勢保持部は、保持ピン54aから一方側に所定角度θ回転した位置に設けられた、第3の凸部としての姿勢保持ピン56aである。そして、姿勢保持ピン56aの形状は、保持ピン54aと同形状にて形成されている。姿勢保持ピン56aは一方側のコア片22のヨーク部3に設けられた開口部30と嵌合することにより、コア片22の姿勢を保持する。
また、上側ピンホルダ5aには、バネ57aが内在している。そして、バネ57aは保持ピン54aが設けられる位置と回転軸51aとの間に配置されている。
下側ピンホルダ5bには、保持ピン54bと、姿勢保持ピン56bと、係合ピン55bとが設けられている。上側ピンホルダ5aと同様、保持ピン54bは巻線20を巻回するコア片21の保持に用いられる。係合ピン55bは後述するチャック機構6のスライド部材60と係合する。姿勢保持ピン56bの形成位置は、上側ピンホルダ5aの姿勢保持ピン56aと異なっており、保持ピン54bから他方側に所定角度θ回転した位置に配置される。下側ピンホルダ5bの姿勢保持ピン56bは、巻線20を巻回するコア片21に隣接するコア片2の内、他方側のコア片2(以下、図1の説明においてコア片23と記す)の姿勢を保持するために用いられる。
また、下側ピンホルダ5bの保持ピン54bが設けられる位置と、回転軸51bとの間には、上側ピンホルダ5aの場合と同様、バネ57bが内在されている。
チャック機構6は、巻線20を巻回するコア片21のヨーク部3背面と対向する係止面61aを備えたチャック本体61と、チャック本体61を固定基準としてスライドするスライド部材60と、スライド部材60を駆動する直動動力62とにより構成されている。スライド部材60のスライドする方向は巻線20を巻回するコア片21のティース部4の突出方向と反対方向(図1中、矢印Eの方向)である。
(工程S1)コア部材搬送工程
(工程S2)姿勢変形工程
(工程S3)コア保持部の退避および回転工程
(工程S4)チャック機構前進工程
(工程S5)コア片保持工程(コア保持部のアプローチ工程)
(工程S6)コア片固定および巻線工程
(工程S7)巻線完了工程
(工程S8)上記工程S2〜S7の繰り返し(コア部材を構成するコア片の個数分)
(工程S9)最後のコア片の姿勢変形後、コア部材を搬出する工程
なお、各図の平面図(A)において、コア保持部5の構成が分かり易いように、回転軸固定部52aおよび回転動力53aの記載を省略している。また、各図の断面図(B)において、コア保持部5の構成が分かり易いように、巻線20の巻回位置にあるコア片以外のコア片の記載は省略する。
コア部材搬送工程では、コア部材1が直線状に配置された状態で、巻線装置100内に投入される。コア保持部5の各ピン(保持ピン54a,54b、姿勢保持ピン56a,56b、係合ピン55a,55b)の位置関係は図13(C−4)に示す通りであり、上側ピンホルダ5aの保持ピン54aと、下側ピンホルダ5bの姿勢保持ピン56bとが対向するような位置関係となっている。
姿勢変形工程では、上側ピンホルダ5aと下側ピンホルダ5bとが同時に反時計回りに所定角度θ回転する。よって、このことで直線状に配置されたコア部材1の姿勢が変形し、1個目のコア片2aが図5(A)に示すように、巻線20の巻回位置に移動する。なお、1個目のコア片2aが巻線巻回位置に移動することにより、コア片2aに隣接する2個目のコア片2(以下、図4〜図11に基づく巻線方法の説明においてコア片2bと記す)がコア片2aが移動する前の位置に移動する。
姿勢変形工程後、コア保持部5の上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bはそれぞれコア片2aから遠ざかる方向に一旦退避する。よって、上側ピンホルダ5aの保持ピン54a、および、下側ピンホルダ5bの姿勢保持ピン56bはコア片2aの開口部30から抜かれる。そして、下側ピンホルダ5bのみが時計回りに所定角度θ回転し、姿勢変形前の位置に復帰する。この時のコア保持部5の各ピンの位置関係は図6(B)、図13(C−6)に示すように、上側ピンホルダ5aの保持ピン54aと下側ピンホルダ5bの保持ピン54bとが対向し、上側ピンホルダ5aの係合ピン55aと下側ピンホルダ5bの係合ピン55bとが対向するような位置関係となる。
次に、図7に示すように、チャック機構6全体が直動部品63により直線駆動され、1個目のコア片2a方向に前進する。チャック機構6は、チャック本体61の係止面61aが、巻線20が巻回される1個目のコア片2aのヨーク部3背面と密着する位置まで前進する。この時、第1スライド部60aの穴部65aは上側ピンホルダ5aの係合ピン55aと対向し、第2スライド部60bの穴部65bは下側ピンホルダ5bの係合ピン55bと対向している。
次に、図8に示すように、コア保持部5が再びコア片2aに近づく方向に直線駆動される。そして、コア片2aのヨーク部3両端面の各開口部30に、上側ピンホルダ5aの保持ピン54aおよび下側ピンホルダ5bの保持ピン54bがそれぞれ挿入され、コア片2aが保持される。
同時に、上側ピンホルダ5aの係合ピン55aおよび下側ピンホルダ5bの係合ピン55bが、第1スライド部60aの穴部65aおよび第2スライド部60bの穴部65bにそれぞれ挿入される。そして、上側ピンホルダ5aと第1スライド部60aとが係合し、下側ピンホルダ5bと第2スライド部60bとが係合する。
次に、図9に示すように、チャック本体61の位置を固定したまま、スライド部材60の第1スライド部60a、第2スライド部60bを直動動力62によりスライドさせる。従って、コア保持部5の上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bが巻線20が巻回される1個目のコア片2aのティース部4の突出方向と反対方向に引っ張られる。これにより、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bに保持されたコア片2aのヨーク部3の背面全体が、チャック本体61の係止面61aに押圧され、巻線20が巻回される1個目のコア片2aが確実に固定される。
その後、巻線供給巻付用のフライヤ7を巻線開始位置に移動させ、コア片2aのヨーク部3の背面全体をチャック本体61の係止面61aに押圧する。そして、このコア片2aを係止した状態で、コア片2aのティース部4にフライヤ7により巻線20を巻回する。なお、フライヤ7は、図示しない巻線ヘッドに装着され、ティース部4の周りを旋回しつつ巻線20を供給し、ティース部4に巻線20を巻回する。
図10および図14(C−10)は、上記各工程により1個目のコア片2aのティース部4への巻線が終わり、フライヤ7を退避させた状態を示す。巻線終了後、コア保持部5の上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bがそれぞれコア片2aから遠ざかる方向に直線駆動する。よって、コア片2aのヨーク部3両端面の各開口部30から、上側ピンホルダ5aの保持ピン54aおよび下側ピンホルダ5bの保持ピン54bが抜かれる。また、2個目のコア片2bの開口部30から、下側ピンホルダ5bの姿勢保持ピン56bが抜かれる。その後、チャック機構6全体をコア片2aから遠ざかる方向に退避させる。
コア保持部5、チャック機構6の退避後、2個目のコア片2bへの巻線20の巻回に移る。まず、上記工程S2の姿勢変形工程により、2個目のコア片2bを巻線20の巻回位置に移動させ、続いて工程S3〜S7を行い、2個目のコア片2bへの巻線20の巻回を行う。なお、図11および図14(C−11)に、2個目のコア片2bにおけるコア片固定および巻線工程を示す。
3個目以降のコア片も同様に巻線20を巻回する。コア部材1を構成するコア片2の個数分(ここでは9個分)工程S2〜S7を繰り返すことで、全てのコア片2に巻線20が巻回される。
最後のコア片2iへの巻線完了後、コア片2iの姿勢変形を行い、コア部材1が直線状に配置された状態にし、コア部材1を巻線装置100から搬出する。これによりコア部材1への巻線工程が終了する。
まず、巻線装置100のコア保持部5は上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bとから構成されている。そして、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bの保持ピン54a、54bと、巻線20を巻回するコア片2の積層方向両端面の各開口部30とが嵌合することにより、コア片2を保持している。そして、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bは、スライド部材60の第1スライド部60a、第2スライド部60bとそれぞれ係合する。巻線20の巻回時には、スライド部材60がスライドすることで、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bが同時に引っ張られ、コア片2のヨーク部3背面がチャック本体61の係止面61aに押圧される。
さらに、コア片2の弓なり変形を抑制することができることにより、コア片2の形状精度が向上し、複数のコア片2を環状配置して形成される固定子10の真円度を向上させ、耐久性の高い高精度な固定子10を得ることができる。
コア片の積層高さや、巻線の線径によって、巻線時のティース部への締め付け力は変わる。締め付け力が大きい場合には、巻線の巻回後にコア片の押圧固定を解除することで、締め付け力による戻りが生じ、コア片のヨーク部背面が弓なりに変形する場合がある。このような場合、例えば、係止面を、ヨーク部背面に対して積層方向上下側に反るような曲面としておくことで、コア片のヨーク部背面が係止面の曲面に沿って反った状態で巻線を巻回することができる。予めヨーク部背面が反った状態で巻線を巻回しておき、巻回時の反り量と巻回後の戻り量とが相殺されるように係止面の反り曲面を設定しておくことで、コア片のヨーク部背面の弓なり変形を抑制することができる。
Claims (9)
- コア片は、磁性板材を積層して構成され、ヨーク部と、上記ヨーク部から突出するティース部とを備えており、
当該コア片の上記ティース部に巻線を巻回する巻線装置は、
上記コア片の積層方向の一方側に配置される第1部材、および、
上記コア片の積層方向の他方側に配置される第2部材、および、
上記第1部材および第2部材の各コア片側端面からそれぞれ突出して設けられた各第1の凸部を有し、
上記各第1の凸部を、上記コア片のヨーク部の積層方向両端面にそれぞれ設けられた各開口部に嵌合させて、上記コア片を保持するコア保持部と、
上記ヨーク部の背面と対向する係止面を備えたチャック本体、および、
上記コア片を保持した上記第1部材および第2部材とそれぞれ係合し、かつ、上記コア保持部を上記コア片のティース部の突出方向と反対方向に引っ張るスライド部材を有し、
上記スライド部材のスライドにより上記コア保持部に保持された上記ヨーク部の背面を上記係止面に押圧させて上記コア片を固定するチャック機構と、
を備える巻線装置。 - 上記係止面は、上記コア片のヨーク部の背面全体を係止可能に形成され、
上記チャック機構は、上記コア保持部に保持された上記コア片のヨーク部の背面全体を上記係止面に押圧させて上記コア片を固定する請求項1に記載の巻線装置。 - 上記第1部材および第2部材は、上記各コア片側端面からそれぞれ突出して設けられた各第2の凸部を有し、
上記スライド部材は、上記各第2の凸部がそれぞれ挿入可能に開口された各穴部を備え、
上記スライド部材と上記第1部材および第2部材との係合は、上記各第2の凸部を、上記スライド部材の各穴部にそれぞれ挿入することにより行われる請求項1に記載の巻線装置。 - 上記第1部材および第2部材は、上記各コア片側端面からそれぞれ突出して設けられた各第2の凸部を有し、
上記スライド部材は、上記各第2の凸部がそれぞれ挿入可能に開口された各穴部を備え、
上記スライド部材と上記第1部材および第2部材との係合は、上記各第2の凸部を、上記スライド部材の各穴部にそれぞれ挿入することにより行われる請求項2に記載の巻線装置。 - 上記コア片は、上記ヨーク部に屈曲可能な連結部が設けられ、
コア部材は、複数の上記コア片を、上記各連結部を介して帯状に連結して構成され、
上記コア部材の各ティース部に巻線を巻回する巻線装置は、
上記コア保持部は、上記巻線を巻回するコア片に隣接するコア片のティース部の位置が、上記巻線を巻回するコア片のティース部の突出面よりヨーク部側の位置となるように、上記隣接するコア片の姿勢を保持する姿勢保持部を備えた請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の巻線装置。 - 上記姿勢保持部は、上記第1部材および第2部材の上記コア片側端面からそれぞれ突出して設けられ、かつ、上記第1の凸部と同形状にてなる各第3の凸部にて構成され、
当該各第3の凸部を上記隣接するコア片のヨーク部に設けられた上記各開口部にそれぞれ嵌合させて上記隣接するコア片の姿勢を保持する請求項5に記載の巻線装置。 - 上記コア保持部は、回転軸を中心に回転する回転体形状であり、
上記一方の第3の凸部を、上記巻線を巻回するコア片に隣接する一方のコア片のヨーク部の開口部に挿入し、
上記他方の第3の凸部を、上記巻線を巻回するコア片に隣接する他方のコア片のヨーク部の開口部に挿入することにより、
当該コア保持部の外周面に沿って少なくとも連続する3個のコア片のティース部が互いに離間する方向となるように上記3個のコア片を保持する請求項5に記載の巻線装置。 - コア片は、磁性板材を積層して構成され、ヨーク部と、上記ヨーク部から突出するティース部とを備えており、
当該コア片の上記ティース部に巻線を巻回する巻線方法は、
上記コア片の積層方向の一方側に配置される第1部材と、上記コア片の積層方向の他方側に配置される第2部材とを用いて、上記巻線を巻回するコア片のヨーク部を積層方向両側から保持する工程と、
上記コア片を保持した上記第1部材および第2部材を、上記コア片のティース部の突出方向と反対方向に引っ張ることにより、上記コア片のヨーク部の背面と対向する係止面に上記ヨーク部の背面を押圧させて上記コア片を固定する工程と、
上記コア片を固定した状態で上記ティース部に巻線を巻回する工程と、
を備える巻線方法。 - コア片は、磁性板材を積層して構成され、ヨーク部と、上記ヨーク部から突出するティース部と、上記ヨーク部に屈曲可能な連結部とを備え、
複数の上記コア片を、上記各連結部を介して帯状に連結して構成される電機子の製造方法は、
上記コア片の積層方向の一方側に配置される第1部材と、上記コア片の積層方向の他方側に配置される第2部材とを用いて、巻線を巻回するコア片のヨーク部を積層方向両側から保持する工程と、
上記コア片を保持した上記第1部材および第2部材を、上記コア片のティース部の突出方向と反対方向に引っ張ることにより、上記コア片のヨーク部の背面と対向する係止面に上記ヨーク部の背面を押圧させて上記コア片を固定する工程と、
上記コア片を固定した状態で上記ティース部に巻線を巻回する工程と、
を備える電機子の製造方法。
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