JP5687391B2 - 巻線装置、巻線方法、および電機子の製造方法 - Google Patents

巻線装置、巻線方法、および電機子の製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、磁性板材等を積層して構成される積層コアのティース部に巻線を巻回するための巻線装置、巻線方法、およびこの巻線方法を用いた電機子の製造方法に関するものである。
分割コアはステータやロータを構成するものである。そして、この分割コアに形成されているティースに巻線を巻回する際に治具を使用する。この治具は、ホルダユニットを有している。そして、このホルダユニットは、ストッパ部材と、ホルダと、ロッドと、弾性部材とをから構成されている。ストッパ部材は、ホルダがスライド移動可能に収容されている。そして、このホルダにはロッドが連結されている。よって、ホルダとロッドとは一体的にスライド移動する。
このようなホルダユニットにより、分割コアを以下に示すように固定されていた。先ず、外部装置によりロッドを押すことにより、ホルダに形成された係合部を突出させる。そしてこの状態で、分割コアの溝は係合部に係合される。次に、外部装置はロッドから離される。そして、弾性部材がホルダをストッパ部材内部に引き込む。分割コアはホルダとともにストッパ部材内部に引き込まれる。そして、分割コアの外周部は、ストッパ部材のストッパ面に押しつけられながら当接し、分割コアは所定の位置に固定される(例えば、特許文献1)。
特開2008−236921号公報
近年、ステータやロータが大型化している。そして、これに伴いこれらを構成するコアのサイズが大型化している。そして、コアのティース部に巻回される巻線は径の大きいものが使用される。このような大型のコアは、磁性板材等を積層して構成するコアを用いた場合、積層枚数が増大し、コア高さが高くなる。
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。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、磁性板材を積層して構成するコアのティース部に巻線を巻回した際に生じるヨーク部背面の弓なり変形を抑制することのできる巻線装置、巻線方法、およびこの巻線方法を用いた電機子の製造方法を得ることを目的とする。
この発明に係る巻線装置は、
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。
また、この発明に係る巻線方法は、
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。
また、この発明に係る電機子の製造方法は、
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。
この発明に係る巻線装置は、上記に示したように構成されているため、
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。
また、この発明に係る巻線方法は、上記に示したように行われているため、
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。
また、この発明に係る電機子の製造方法は、上記に示したように行われているため、
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。
この発明の実施の形態1における巻線装置の構成を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1におけるコア部材の構成を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態1における固定子の構成を示す平面図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置の構成を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1における巻線装置による巻線の一工程を説明するための模式図である。 この発明の実施の形態1におけるコア保持部とスライド部材との係合構造の別例を示す模式図である。
実施の形態1.
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。
まず、図2、図3を参照し、コア部材1の構成について説明する。コア部材1は、複数、ここでは9個のコア片2から構成される。そして、コア片2同士は屈曲可能な連結部31を介して帯状に連結して構成されている。そして、コア部材1の各コア片2にはインシュレータ8を介して巻線20が巻回される。その後に、コア部材1が連結部31を屈曲させて、各コア片2を環状に配置されることで、固定子10が得られる。なお、インシュレータ8はコア片2と巻線20とを電気的に絶縁するものであり、図3においてのみ表示し、他図面では図示を省略している。
コア片2は、磁性板材を積層してなる積層コアである。そして、コア片2は、周方向に伸びるヨーク部3と、このヨーク部3から突出するティース部4とを備えている。
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。
ヨーク部3は、周方向両端部に連結部31が設けられている。そして、連結部31が隣接して配置されるコア片2同士を屈曲可能に連結している。
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。
次に、図1を参照し、このようなコア部材1のコア片2のティース部4に巻線20を巻回する巻線装置100について説明する。なお、以下の説明において、コア片2は、ヨーク部3のティース部4が突出する側の面としてのティース突出面と、ティース突出面と反対側の面としてのヨーク部3背面とを有するものとする。
図1に示すように、巻線装置100は、コア片2を保持するためのコア保持部5と、コア保持部5で保持されたコア片2を巻線20の巻回位置に固定するチャック機構6とを備えている。また、図1では図示を省略しているが、巻線装置100は、コア保持部5で保持されたコア片2のティース部4に、巻線20を巻回するためのフライヤ7を備えている。フライヤ7は巻線20の巻回時に巻線巻回位置まで移動し(図9等参照)、それ以外の時は待避している。
まず、コア保持部5の構成について説明する。
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。
回転軸固定部52a、52bは、直動部品58a、58bを介して固定基準となる設備59a、59bにそれぞれ取り付けられている。そして、直動部品58a、58bにより、各ピンホルダ5a、5bはコア片2の積層方向に間欠直線駆動される(図中矢印D参照)。なお、コア保持部5の構成を分かり易くするため、図1(A)の平面図上では、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。
上側ピンホルダ5aは、コア片2が配置される側の端面に、ヨーク部3に設けられた開口部30と嵌合する、第1の凸部としての略円筒形状の保持ピン54aが設けられている。保持ピン54aは、巻線20を巻回するコア片2(以下、図1の説明においてコア片21と記す)の保持に用いられる。
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、保持ピン54aから180度回転した位置には、後述するチャック機構6のスライド部材60と係合する、第2の凸部としての係合ピン55aが設けられている。
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の構成は、上側ピンホルダ5aの構成とほぼ同様であり、両ピンホルダ5a、5bは互いに対向するように配置されている。
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。
コア保持部5を構成する上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bにより、巻線20を巻回するコア片21およびその両隣に配置されるコア片22、23の連続する3個のコア片21、22、23が、各ティース部4が互いに離間する方向となるように各ピンホルダ5a、5bの外周面に沿って保持される。この時、巻線20を巻回するコア片21に隣接するコア片22、23の各ティース部4が、コア片21のティース突出面よりヨーク部3側となるように、隣接するコア片22、23の姿勢が保持されるよう、上側ピンホルダ5aの姿勢保持ピン56a、下側ピンホルダ5bの姿勢保持ピン56bの配設位置が決定されている。
次に、チャック機構6の構成について説明する。
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。
スライド部材60は、コア保持部5の上側ピンホルダ5aと係合する第1スライド部60aと、コア保持部5の下側ピンホルダ5bと係合する第2スライド部60bとからなる。第1スライド部60aは上側ピンホルダ5aの係合ピン55aと係合する穴部65aを備え、第2スライド部60bは下側ピンホルダ5bの係合ピン55bと係合する穴部65bを備えている。
第1、第2スライド部60a、60bの穴部65a、65bにそれぞれ係合ピン55a、55bが挿入されることで、コア保持部5とスライド部材60とが係合する。そして、スライド部材60をスライドさせると、コア保持部5が巻線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に引っ張られる。そして、コア保持部5が引っ張られることにより、コア保持部5に保持された巻線20を巻回するコア片21のヨーク部3背面が、係止面61aに押圧されることとなる(後に説明する図8参照)。
なお、係止面61aは、巻線20を巻回するコア片21のヨーク部3の背面全体を係止できるよう、少なくともヨーク部3背面と同等の大きさを有している。また、係止面61aは、ヨーク部3背面の形状に合わせた形状としておくことが望ましい。本実施の形態1におけるコア片2のヨーク部3背面は図2に示すように平面視緩やかな弧状の曲面である。よって、係止面61aの形状は、ヨーク部3背面の形状に合わせ、ヨーク部3背面に平行な曲面にて形成している。また、例えば、ヨーク部3背面の形状が、曲面ではなく平面で形成されている場合が考えられる。その場合、係止面61aの形状はヨーク部3背面の形状に合わせ、ヨーク部3背面に平行な平面にて形成すればよい。
上記のようなチャック機構6は、直動部品63を介して固定基準となる設備64に取り付けられている。そして、直動部品63は、チャック機構6全体を、巻線20を巻回するコア片21と近づいたり遠ざけたりするよう直線駆動される(図中矢印F参照)。なお、設備64には、規制部材64aが設けられている。そして、規制部材64aと直動部品63とが接することで、コア片21方向に移動するチャック機構6の移動範囲が規制される。
次に、巻線装置100による巻線方法の一例について詳しく説明する。まず、主な工程を順に示す。
(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
これらの各工程について、図4〜図11および図13、図14を参照しながら詳しく説明する。図4〜図11は巻線装置100の巻線の各工程を示すものであり、各図の(A)は平面図、(B)は各図(A)の平面図におけるA−A断面図、図13および図14は図4〜図11の各図における、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)の位置関係を示す模式図である。
図4は(工程S1)コア部材搬送工程を示し、図5は(工程S2)姿勢変形工程を示し、図6は(工程S3)コア保持部の退避および回転工程を示し、図7は(工程S4)チャック機構前進工程を示し、図8は(工程S5)コア片保持工程(コア保持部のアプローチ工程)を示し、図9は(工程S6)コア片固定および巻線工程を示す。また、図10は1個目のコア片への巻線完了状態を示し、図11は2個目のコア片におけるコア片固定および巻線工程を示す図である。
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。
(工程S1)コア部材搬送工程(図4および図13(C−4)参照)
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。
図4(A)、図4(B)に示すように、巻線装置100内に投入されたコア部材1は、投入方向端部に位置する1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2aと記す)のヨーク部3に設けられた開口部30の位置が、上側ピンホルダ5aの保持ピン54aの直下となる位置まで移動する。そして、コア保持部5の上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bがそれぞれコア片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の姿勢保持ピン56bがそれぞれ挿入される。
(工程S2)姿勢変形工程(図5および図13(C−5)参照)
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。
(工程S3)コア保持部の退避および回転工程(図6および図13(C−6)参照)
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。
(工程S4)チャック機構前進工程(図7および図13(C−7)参照)
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。
(工程S5)コア片保持工程(図8および図14(C−8)参照)
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。
また、この時、1個目のコア片2aに隣接する2個目のコア片2bにおける積層方向の下側の開口部30には、下側ピンホルダ5bの姿勢保持ピン56bが挿入され、コア片2bの姿勢が保持される。2個目のコア片2bの保持位置は、コア片2bのティース部4が、1個目のコア片2aのティース突出面よりヨーク部3側となる位置である。
なお、本実施の形態1では係合ピン55a、55bの大きさに対し、穴部65a、65bの大きさを少し大きめに設定している。よって、穴部65a、65bの大きさには余裕があり、係合ピン55a、55bの挿入を行いやすく構成している。なお、穴部65a、65bの形状は、係合ピン55a、55bとの係合によりコア保持部5を引っ張ることができればどのような形状でもよい。本実施の形態1では、例として断面四角形状の穴部65a、65bを設けたが、これに限られるものではない。
(工程S6)コア片固定および巻線工程(図9および図14(C−9)参照)
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。
この時、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bにはバネ57a、57bが内在されているため、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bを引っ張ることによる張力がコア保持部5の回転軸51a、51bに直接掛かることを防止することができる。
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。
(工程S7)巻線完了工程
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。
(工程S8)上記工程S2〜S7の繰り返し
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。
(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
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。
全ての巻線工程が終了後、コア部材1の各連結部31を屈曲させて各コア片2のティース部4が内側となるように環状に配置する。そして、コア部材1の両端部のコア片2のヨーク部3同士を溶接等で固着することにより、図3に示すような固定子10が完成する。
以上のような巻線方法および巻線装置100により、本実施の形態1では下記の効果が得られる。
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。
コア片2は、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bにより積層方向両端側で保持される。さらに、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bが第1スライド部60a、第2スライド部60bにより同時に引っ張られるため、その引っ張り力はコア片2の積層方向両端側へ作用し、コア片2のヨーク部3背面を係止面61aへ押圧する力となる。
一般に、このように磁性板材が積層され形成されたコア片のティース部に巻線を巻回する際、巻線張力によりティース部のみが集中的に締め付けられる。特に、積層枚数が多い大型コア片に巻線を巻回する場合には、巻線張力による締め付けによりティース部が積層方向に圧縮され、ヨーク部背面が積層方向弓なりに変形するような力が働く。
しかし、本発明の巻線方法および巻線装置100では、コア片2のうち変形力が大きいヨーク部3の積層方向両端側を作用点として、コア片2のヨーク部3背面全体が係止面61aに押圧された状態で、コア片2のティース部4への巻線の巻回を行うことができる。このため、巻線20の巻回によりコア片2のティース部4のみが集中的に締め付けられたとしても、コア片2のヨーク部3背面は係止面61aに沿って伸ばされた状態で巻線20が巻回され、コア片2のヨーク部3背面における積層方向の弓なり変形を抑制することができる。
そして、コア片2の弓なり変形を抑制することができるため、ティース部4の積層方向両端面を平行に保った状態で巻線20を巻回することができ、巻線20の整列性の向上を図ることができる。
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。
また、巻線20を巻回するコア片2は、ヨーク部3背面が係止面61aに押圧されて係止される。そして、この係止面61aを備えたチャック本体61は、固定基準となる設備64に取り付けられている。このため、係止面61aの位置が押圧力により変位することがない。従って、コア片2の巻線の巻回位置は一定となる。よって、コア片2とフライヤ7との相対位置が明確となるため、巻線20の整列性をさらに向上させることができる。
また、本実施の形態1のように、コア保持部5の略円筒状の保持ピン54a、54bをコア片2のヨーク部3に設けられた断面略円形の開口部30に挿入することにより、コア片2を保持する構成は、構造的な剛性が高い。従って、コア保持部5がスライド部材60により引っ張られた際に保持ピン54a、54bによりコア片2の開口部30に掛かる力によって、開口部30が変形したり、破損することを防止することができる。
また、コア保持部5の上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bに設けられた姿勢保持ピン56a、56bを、巻線20を巻回するコア片2に隣接するコア片2のヨーク部3の開口部30に挿入する。このことで、隣接する各コア片のティース部4が、巻線20を巻回するコア片2のヨーク部3におけるティース突出面よりヨーク部3側に配置されるように各コア片を保持する。従って、コア片2にフライヤ7で巻線20を巻回する際に、隣接する各コア片2とフライヤ7とが干渉することがなく、巻線20の巻回を精度よく行うことができる。
また、コア保持部5を構成する上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bは、回転体形状である円盤状である。この円盤状の各ピンホルダ5a、5bに設けられた保持ピン54a、54b、姿勢保持ピン56a、56bにより、各ピンホルダ5a、5bの外周面に沿って、巻線20を巻回するコア片2およびその両隣に位置する各コア片2の少なくとも連続する3個のコア片2のティース部4が互いに離間する方向となるように、3個のコア片2を保持することができる。このため、連続する3個のコア片2の保持を容易な構成により確実に行え、巻線の巻回精度向上を図ることができる。
そして、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bは、巻線20を巻回するコア片2に隣接するコア片2のティース部4が、巻線20を巻回するコア片2のティース突出面よりヨーク部3側となるように、隣接するコア片2を保持する。このため、巻線20を巻回するコア片2への巻線の巻回を、隣接するコア片2と干渉することなくフライヤ7により行うことができる。
なお、本実施の形態1では、コア保持部5の上側ピンホルダ5aおよび下側ピンホルダ5bと、スライド部材60の第1スライド部60aおよび第2スライド部60bとの係合は、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bの係合ピン55a、55bを、第1スライド部60aの穴部65a、第2スライド部60bの穴部65bにそれぞれ挿入することで行っていたが、必ずしもこれに限られるものではない。
図15を参照し、コア保持部5の上側ピンホルダ5aおよび下側ピンホルダ5bと、スライド部材60の第1スライド部60aおよび第2スライド部60bとの係合構造の別例について説明する。なお、図15(A)、(B)は別例1、図15(C)、(D)は別例2であり、図15(A)、図15(C)は、上側ピンホルダ5aの平面図、図15(B)、図15(D)は、図15(A)、図15(C)の平面図におけるA−A断面図を示す。なお、下側ピンホルダ5bと第2スライド部60bとの係合構造は、上側ピンホルダ5aと第1スライド部60aとの係合構造と同様であるため図および説明を省略する。
例えば図15(A)、(B)の別例1は、上側ピンホルダ5aに穴部550を設け、第1スライド部60a側に係合ピン650を設けている。第1スライド部60aの係合ピン650を第1部材の穴部550に挿入することで、上側ピンホルダ5aと第1スライド部60aとを係合させている。
また、例えば図15(C)、(D)の別例2は、上側ピンホルダ5aに断面略長方形状の係合ピン551を設け、第1スライド部60aに係合ピン551と係合する段差部651を設けている。上側ピンホルダ5aの係合ピン551を第1スライド部60aの段差部651に引っかけることで、上側ピンホルダ5aと第1スライド部60aとを係合させている。
このように、コア保持部5の上側ピンホルダ5aおよび下側ピンホルダ5bと、スライド部材60の第1スライド部60aおよび第2スライド部60bとの係合構造は様々なバリエーションがあり、スライド部材60によりコア保持部5を引っ張ることができればどのような構造であってもよい。
また、本実施の形態1では、係止面61aはコア片2のヨーク部3背面と平行な曲面としたが、必ずしもこれに限られるものではない。
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。
また、本実施の形態1では、連結部を介して連結された複数のコア片のティース部に巻線を巻回する場合について説明した。他の例としては、各コア片が連結していない分割コア片のティース部に巻線を巻回する場合にも同様の考え方を適用できる。すなわち、分割コアのヨーク部背面を係止面に押圧した状態で巻線を巻回することで、分割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。
また、本実施の形態1では、上側ピンホルダ5aに隣接するコア片2のうち一方側のコア片2を保持する姿勢保持ピン56aを設け、下側ピンホルダ5bに隣接するコア片2のうち他方側のコア片2を保持する姿勢保持ピン56bを設けた。しかし、姿勢保持ピンの配置等はこれに限られるものではない。他の例としては、上側ピンホルダ5aに他方側のコア片2を保持する姿勢保持ピンを設け、下側ピンホルダ5bに一方側のコア片2を保持する姿勢保持ピンを設ける構成。また、他の例としては、上側ピンホルダ5a、下側ピンホルダ5bに姿勢保持ピンを2本ずつ設け、隣接する各コア片2を両側から姿勢保持ピンで保持する構成としてもよい。
また、本実施の形態1では、電機子の例として回転電機の固定子を採用し、固定子を構成するコア片への巻線方法について説明したが、電機子が固定子の場合に限られるものではなく、回転電機の回転子として機能する電機子や、リニアモータの電機子等にも適用することができ、積層型の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。
また、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (9)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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、
    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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  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、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、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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