JP6629264B2 - Coil forming system and coil forming method - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機のコイル成形のためのコイル成形システムおよびコイル成形方法に関する。 The present invention relates to a coil forming system and a coil forming method for forming a coil of a rotating electric machine.
発電機などの回転電機においては、固定子鉄心の内面に固定子スロットを形成させ、固定子スロット貫通するコイル導体の、回転電機の回転軸(以下「軸」)方向についての固定子鉄心の外側(以下、「固定子鉄心の軸方向外側」)において、他の固定子スロットを貫通した他のコイル導体と結合させることにより固定子コイルを形成させる。 In a rotating electric machine such as a generator, a stator slot is formed on an inner surface of a stator core, and a coil conductor passing through the stator slot is positioned outside the stator core in the direction of the rotating shaft (hereinafter, “axis”) of the rotating electric machine. (Hereinafter referred to as “axially outside the stator core”), the stator coil is formed by coupling with another coil conductor that penetrates another stator slot.
固定子鉄心の軸方向外側に配されるコイル導体は、周方向に沿った形状、すなわち軸中心から径方向の距離を保って周方向に延びた円弧形状となっている。このため、固定子鉄心より軸方向外側に配されるコイル導体には、仕上がり形状になるまで、曲げ加工が施される(特許文献1参照)。 The coil conductor disposed outside the stator core in the axial direction has a shape along the circumferential direction, that is, an arc shape extending in the circumferential direction while keeping a radial distance from the shaft center. For this reason, the coil conductor disposed axially outside the stator core is subjected to bending processing until the coil conductor has a finished shape (see Patent Document 1).
固定子鉄心の軸方向外側に配されるコイル導体の曲げ加工は、成形型にコイル導体を沿わせながら、人がハンマで叩きながら成形することも、多く行われている。このため、作業員の負担が大きく、また、人的ミスによる不適合の発生、あるいは技能の優劣による品質のばらつきの発生などの可能性があり、これらの問題を解決する必要がある。 Bending of a coil conductor arranged on the outer side in the axial direction of the stator core is often performed by a human being hitting with a hammer while making the coil conductor follow a forming die. For this reason, the burden on the worker is large, and there is a possibility that inconsistency due to human error or variation in quality due to skill level may occur, and it is necessary to solve these problems.
本発明は、コイル導体の曲げ加工において、品質の向上を図ることを目的とする。 An object of the present invention is to improve quality in bending a coil conductor.
上述の目的を達成するため、本発明は、回転電機に設けられるコイルの成形のためのコイル成形システムであって、コイル導体に荷重を負荷する荷重負荷機構と、前記コイル導体の形状を計測する計測装置と、前記計測装置からの出力を受けて、前記荷重負荷機構に指令信号を出力する演算制御装置と、を備え、前記荷重負荷機構は、前記コイル導体を拘束する拘束機構と、前記コイル導体に静的に曲げ荷重を負荷する曲げ機構と、前記コイル導体に衝撃荷重を負荷するハンマリング機構と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a coil forming system for forming a coil provided in a rotating electric machine, comprising: a load applying mechanism for applying a load to a coil conductor; and measuring a shape of the coil conductor. A measuring device, and an arithmetic and control unit that receives an output from the measuring device and outputs a command signal to the load applying mechanism, wherein the load applying mechanism includes a restraining mechanism that restrains the coil conductor; A bending mechanism for statically applying a bending load to the conductor and a hammering mechanism for applying an impact load to the coil conductor are provided.
また、本発明は、コイル導体に荷重を負荷する荷重負荷機構と、前記コイル導体の形状を計測する計測装置と、前記計測装置からの出力を受けて、前記荷重負荷機構に指令信号を出力する演算制御装置と、を備え、前記荷重負荷機構は、前記コイル導体を拘束する拘束機構と、前記コイル導体に静的に曲げ荷重を負荷する曲げ機構と、前記コイル導体に衝撃荷重を負荷するハンマリング機構と、を具備し、前記演算制御装置は、前記コイル導体の形状加工手順を指定する外部からの指令内容を読み込む形状加工手順読み込み部と、前記形状加工手順読み込み部が読み込んだ外部指令を記憶する形状加工手順記憶部と、前記形状加工手順記憶部に記憶されている前記コイル導体の加工目標値を順次読み出して出力する目標値出力部と、前記目標値出力部からの加工目標値から前記計測装置からのフィードバック値を減じて偏差信号を出力する減算部と、前記減算部からの出力値を入力とし、前記荷重負荷機構に指令信号を出力する駆動制御部と、を有するコイル成形システムを用いて、前記回転電機に設けられる前記コイルの成形のためのコイル成形方法であって、前記形状加工手順読み込み部が前記形状加工手順を読み込む読み込みステップと、前記形状加工記憶部が前記形状加工手順を記憶する記憶ステップと、前記進行制御部が前記形状加工記憶部から次の手順を読み出す手順読み出しステップと、前記目標値出力部が前記手順読み出しステップで読み出した手順における前記加工目標値を出力する目標値出力ステップと、前記加工目標値となるように前記駆動制御部が前記指令信号を出力する駆動信号出力ステップと、前記荷重負荷機構が前記指令信号に従って前記コイル導体に作用する作用ステップと、前記減算部が、前記計測装置からの前記コイル導体の対象部分の計測信号と前記加工目標値との偏差を算出する算出ステップと、前記進行制御部が、前記偏差が判定基準内であるか否かを判定する判定ステップと、を有することを特徴とする。 Further, the present invention provides a load applying mechanism for applying a load to the coil conductor, a measuring device for measuring the shape of the coil conductor, and receiving an output from the measuring device and outputting a command signal to the load applying mechanism. An arithmetic and control unit, wherein the load applying mechanism includes a restraining mechanism for restraining the coil conductor, a bending mechanism for statically applying a bending load to the coil conductor, and a hammer for applying an impact load to the coil conductor. A ring mechanism, and wherein the arithmetic and control unit is configured to read an external command content that specifies an external command content that specifies a shape processing procedure of the coil conductor, and an external command read by the shape processing procedure reading unit. A shape processing procedure storage unit for storing, a target value output unit for sequentially reading and outputting a processing target value of the coil conductor stored in the shape processing procedure storage unit; A subtraction unit that outputs a deviation signal by subtracting a feedback value from the measurement device from a processing target value from an output unit, and a drive control that receives an output value from the subtraction unit and outputs a command signal to the load mechanism. and parts, with a coil-forming system having, a coil forming process for shaping the coil provided in the rotary electric machine, and reading steps of the shaping procedure reading unit reads the shaping procedure, the a storage step of shaping the storage unit stores the shaping procedure, the traveling control unit is the procedure steps of: reading the following from the shape processing memory section, the target value output section is read out by the procedure reading step the machining and the target value output step of outputting a target value, the machining target value the drive control unit is the finger so that in the procedure The drive signal output step of outputting a signal, a working step of the load bearing mechanism is applied to the coil conductor in accordance with the command signal, the subtraction unit, the measurement signal of the target portion of the coil conductor from the measuring device and It is characterized by having a calculation step of calculating a deviation from a processing target value, and a determination step in which the progress control unit determines whether or not the deviation is within a determination criterion.
本発明によれば、コイル導体の曲げ加工において、品質の向上を図ることをことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the bending process of a coil conductor, quality can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機のコイル成形システムおよびコイル成形方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, a coil forming system and a coil forming method for a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、実施形態に係るコイル成形方法を適用する回転電機の構成を示す軸方向に沿った断面図である。回転電機1は、回転子10、固定子20、フレーム40、および冷却器51を有する。
FIG. 1 is a cross-sectional view along the axial direction showing a configuration of a rotating electric machine to which a coil forming method according to an embodiment is applied. The rotating
回転子10は、回転軸方向に水平に延びたロータシャフト11、およびロータシャフト11の径方向外側に設けられた回転子鉄心12を有する。ロータシャフト11には、回転子鉄心12の軸方向の両側に内扇15が取り付けられている。
The
固定子20は、回転子鉄心12の径方向外側に設けられた円筒状の固定子鉄心21、および固定子鉄心21の径方向内側表面近傍に形成された固定子スロット21a(図2)を回転軸方向に貫通する固定子コイル22を有する。
The
フレーム40は、固定子20および回転子鉄心12を収納するように、これらの径方向外側を囲んでいる。フレーム40の軸方向の両側には、それぞれ軸受ブラケット45が設けられており、それぞれ軸受30を固定支持している。フレーム40の上方には、冷却器51が設けられている。
The
冷却器51は、冷却器カバー52に収納されている。冷却器51は、複数の冷却管53を有している。冷却管53には外部から供給されるたとえば冷却水などの冷却用媒体が流れる。
The cooler 51 is housed in a cooler cover 52. The
フレーム40、2つの軸受ブラケット45、冷却器カバー52は、互いに相俟って閉空間40aを形成している。フレーム40内の空間と、冷却器カバー52内の空間とは、1つの冷却器入口開口61および2つの冷却器出口開口62で連通している。
The
閉空間40a内は、たとえば空気などの冷却用気体が満たされている。冷却用気体は、2つの内扇15にそれぞれに駆動されて、閉空間40a内を循環する。内扇15により駆動された冷却用気体は、回転子鉄心12および固定子20を冷却しながら通過した後に、冷却器入口開口61を経由して、冷却器51に流入する。
The inside of the closed
冷却器51に流入した冷却用気体は、冷却管53の内部の冷却用媒体に冷却されながら、冷却管53の外側を通過する。その後、方向を転換して冷却器出口開口62を経由してフレーム40内に流入し、再び2つの内扇15にそれぞれにより駆動される。
The cooling gas flowing into the cooler 51 passes outside the
図2は、実施形態に係るコイル成形方法を適用する回転電機の固定子鉄心に形成された固定子スロットと、それを貫通する固定子コイル導体を示す斜視図である。固定子コイル導体23は、1つの固定子スロット21aに通常たとえば上口側と下口側の計2本が配されているが、1つの固定子スロット21aに配された上口側の1本のみを表示し、他の表示は省略している。
FIG. 2 is a perspective view showing a stator slot formed in a stator core of a rotating electric machine to which the coil forming method according to the embodiment is applied, and a stator coil conductor penetrating therethrough. The
固定子鉄心21は、通常、中央に貫通孔を有する円板状に打ち抜き加工したケイ素鋼板などの電磁鋼板を多数枚積層した積層板21cを有する。固定子鉄心21の径方向内側には、複数の固定子スロット21aが形成されている。複数の固定子スロット21aは、周方向に互いに間隔をあけて配され、軸方向に延びて固定子鉄心21を貫通している。この結果、周方向に互いに間隔をおいて軸方向に延びた複数の固定子ティース21bが形成されている。
The
固定子コイル22(図1)は、複数の固定子コイル導体23を有する。それぞれの固定子コイル導体23においては、複数の導体が束ねられ、その外側には絶縁テープが巻かれている。固定子コイル導体23の断面形状は長方形である。すなわち、固定子コイル導体23は、2つの幅の広い方の側面23aと、2つの幅の狭い方の側面23bを有する。
The stator coil 22 (FIG. 1) has a plurality of stator coil conductors 23. In each
それぞれの固定子コイル導体23は、それぞれの固定子スロット21aを貫通している。固定子コイル導体23は、固定子鉄心21の軸方向外側では、固定子コイル22の形成のための固定子コイル導体23同士の結合、あるいは外部との結合のために、たとえば軸方向に垂直な平面内を固定子鉄心21と同心円状に延びている。
Each
具体的には、固定子コイル導体23は、軸方向外側で、まず、2つの幅の広い方の側面23aが面外に90度方向転換するように曲げられる。次に、固定子コイル導体23は、幅の狭い方の側面23bの面が面外にたとえば固定子鉄心21と同心円状に曲がるように曲げられる。
Specifically, the
なお、図2では、固定子鉄心21の一方の軸方向外側を示しているが、固定子鉄心21の他方の軸方向外側についても、同様に、軸方向に垂直な平面内を同心円状に延びている。また、一方の軸方向外側から固定子コイル導体23を軸方向に投影した場合に、両側とも同じ方向となるような曲げの方向となっている。言い換えれば、そろぞれを、それぞれの軸方向外側で見た場合に、一方が時計回りの方向で他方が反時計回りの方向となっている。
In FIG. 2, one axial direction outside of the
図3は、実施形態に係るコイル成形システムの構成を示す側面図である。コイル成形システム100は、固定子コイル導体23を、固定子鉄心21の軸方向外側で、たとえば軸方向に垂直な平面内を同心円状になるように成形する。
FIG. 3 is a side view showing the configuration of the coil forming system according to the embodiment. The
コイル成形システム100は、演算制御装置110、計測装置120、ベース201、および実際に固定子コイル導体23に荷重を負荷する荷重負荷機構200を有する。また、荷重負荷機構200は、拘束機構210、移動駆動部220、曲げ機構230、およびハンマリング機構240を有する。
The
計測装置120は、固定子コイル導体23の曲げの状態を計測する。計測装置120は、たとえば、接触式の変位計、レーザ方式の変位計、3次元カメラ等である。
Measuring
拘束機構210は、固定子コイル導体23の固定子スロット21a内に収納される直線部分の軸方向の両側を拘束する。
The restraining
曲げ機構230は、固定子コイル導体23の、固定子鉄心21の軸方向外側部分を、たとえば軸方向に垂直な平面内を同心円状など、所定の3次元形状になるように、固定子コイル導体23に静的荷重を負荷して、固定子コイル導体23の曲げ加工を行う。また、ハンマリング機構240は、固定子コイル導体23を傷つけないように保護用の部材等を有し、ハンマリングによって固定子コイル導体23の曲げ加工を行う。
The
移動駆動部220は、ベース201上に搭載され、拘束機構210、曲げ機構230、およびハンマリング機構240を支持し、また、移動駆動する。移動駆動部220は、ベース201上を移動する拘束部移動駆動機構221および拘束部移動駆動機構221に支持されかつ拘束機構210を支持する支持部221aを有する。また、移動駆動部220は、ベース201上を移動する曲げ負荷部移動駆動機構222および曲げ負荷部移動駆動機構222に支持されかつ曲げ機構230およびハンマリング機構240を支持する支持部222aを有する。なお、ハンマリング機構240について独立にその移動駆動部分が設けられていてもよい。
The
演算制御装置110は、計測装置120からの信号を受け入れる。また、演算制御装置110は、拘束機構210、移動駆動部220、曲げ機構230、およびハンマリング機構240に指令信号を発するとともに、拘束機構210、移動駆動部220、曲げ機構230、およびハンマリング機構240の動作内容についての動作結果に関する信号をそれぞれから受け入れる。
The arithmetic and
図4は、実施形態に係るコイル成形システムの演算制御装置の構成を示すブロック図である。演算制御装置110は、たとえば、計算機システムである。演算制御装置110は、形状加工手順読み込み部111、形状加工手順記憶部112、進行制御部113、目標値出力部114、減算部115、および駆動制御部116を有する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an arithmetic and control unit of the coil forming system according to the embodiment. The arithmetic and
形状加工手順読み込み部111は、固定子コイル導体23の形状加工手順を指定する外部からの指令内容を読み込む入力装置である。形状加工手順記憶部112は、形状加工手順読み込み部111が読み込んだ外部指令を記憶する。
The shape processing
進行制御部113は、形状加工手順記憶部112に記憶されている形状加工手順を順次読み出して、演算制御装置110内に進行指令を出力することにより、固定子コイル導体23の形状加工の進行制御を行う。
The
具体的には、進行制御部113は、目標値出力部114に、進行指令を出力するとともに、駆動制御部116には、各ステップにおける具体的な指令を出力する。指令内容は、ステップに対応させた形で、形状加工手順記憶部112に記憶されている。
Specifically, the
目標値出力部114は、進行制御部113からの進行指令に基づいて、形状加工手順記憶部112に記憶されている各目標値を順次読み出して出力する。目標値出力部114が出力する目標値は、固定子コイル導体23の加工目標であり、具体的には、変形寸法、曲げ角度などである。
The target
減算部115は、目標値出力部114の出力値から、フィードバック信号である計測装置120からの測定結果の値を減じて、その結果を偏差信号として、進行制御部113および駆動制御部116に出力する。
The
駆動制御部116は、進行制御部113からの進行指令と、減算部115からの出力値を入力とし、荷重負荷機構200のそれぞれの要素すなわち拘束機構210、移動駆動部220、曲げ機構230、およびハンマリング機構240のそれぞれに適宜、指令信号を出力する。
The
ここで、指令信号としては、たとえば次のようなものがある。拘束機構210に対する指令信号としては、固定子コイル導体23の拘束の有無、拘束の際の拘束力などがある。移動駆動部220に対する指令信号としては、たとえば、移動の開始、移動距離などがある。曲げ機構230に対する指令信号としては、それぞれの部分の動作の開始、変位あるいは曲げ角度などがある。ハンマリング機構240に対する指令信号としては、たとえば、ハンマリングの開始、支持を受ける都度のハンマのハンマリング回数、あるいはグレード分けされたハンマリングの強度のグレードなどがある。
Here, the command signal includes, for example, the following. The command signal to the
これらの指令信号の内容は、各ステップに対応する形で、形状加工手順記憶部112に記憶されており、進行制御部113が、ステップの進行に合わせて順次読み出し、駆動制御部116に出力する。なお、進行制御部113を介さずに、駆動制御部116が、進行制御部113からの進行指令に合わせて、直接に形状加工手順記憶部112から読み出すことでもよい。
The contents of these command signals are stored in the shape processing
駆動制御部116は、上記のように、荷重負荷機構200のそれぞれの要素に指令信号を出力するが、その出力動作は、減算部115からの偏差信号が、判定値以内であるか否かを判定し、判定値以内であれば出力動作を継続し、判定基準内となると出力動作を停止する。
The
図5は、実施形態に係るコイル成形システムの曲げ機構の構成を示す図6のV−V矢視断面図である。また、図6は、実施形態に係るコイル成形システムの曲げ機構の構成を示す図5のVI−VI矢視断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIG. 6 illustrating a configuration of a bending mechanism of the coil forming system according to the embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5 illustrating a configuration of a bending mechanism of the coil forming system according to the embodiment.
曲げ機構230は、第1支持部231、第2支持部232、第3支持部233、第4支持部234、および第4支持部234を支持する支持部222aを有する。
The
第1支持部231、第2支持部232、第3支持部233、第4支持部234はそれぞれ、円筒状であり、基準状態では、互いに同軸である。
The
第1支持部231は、第1支持部駆動部231aによって、基準状態の中心軸の方向から傾くように駆動されるとともに、第1支持部駆動部231aによって支持されている。第1支持部231は円板状で、外周におねじが形成されている。具体的には、たとえば、第1支持部231と第1支持部駆動部231aとは螺合しており、それぞれがラックとピニオンと類似の関係となっている。第1支持部駆動部231aの回転軸は、基準状態の中心軸の方向に配されており、第1支持部駆動部231aは、第2支持部232により支持されている。また、図示しないが、第1支持部231の中心軸方向が傾く際の支点(図示せず)も、第2支持部232により支持されている。
The
以上のような構成により、第1支持部駆動部231aが回転する第1の平面内で、第1支持部231の軸心の方向を変更することができる。
With the configuration as described above, the direction of the axis of the
第2支持部232は、第2支持部駆動部232aによって、第1支持部231の傾く方向とは中心軸から見て90度の方向に、基準状態の軸心の方向から傾くように駆動されるとともに、第2支持部駆動部232aによって支持されている。第2支持部232は円板状で、外周におねじが形成されている。具体的には、たとえば、第2支持部232と第2支持部駆動部232aとは螺合しており、それぞれがラックとピニオンと類似の関係となっている。第2支持部駆動部232aの回転軸は、基準状態の軸心の方向に配されており、第2支持部駆動部232aは、第3支持部233により支持されている。また、図示しないが、第2支持部232の軸心の方向が傾く際の支点(図示せず)も、第3支持部233により支持されている。
The
以上のような構成により、第2支持部駆動部232aが回転する第2の平面内で、第2支持部232の軸心の方向を変更することができる。ここで、第2の平面は第1の平面と直交している。
With the above configuration, the direction of the axis of the
第3支持部233は、第3支持部駆動部233aによって、中心軸の周りに回転するように駆動されるとともに、第3支持部駆動部233aによって支持されている。第3支持部233は円板状で、ねじが形成されている。具体的には、たとえば、第3支持部233と第3支持部駆動部233aとは螺合しており、それぞれがラックとピニオンに類似の関係となっている。第3支持部駆動部233aの回転軸は、基準状態の軸心と垂直の方向に配されており、第3支持部駆動部233aは、第4支持部234により支持されている。第3支持部駆動部233aは、周方向に3か所、かつ軸方向にそれぞれ2か所、合計6か所に設けられている。
The
以上のような構成により、第3支持部駆動部233aが回転する平面内で、第3支持部233は、その中心軸を中心に周方向に角度を変更することができる。
With the configuration as described above, the angle of the
第4支持部234は、支持部222aを介して、ベース201により固定支持されている。
The
第1支持部231の内面には、側部拘束ロッド235cが周方向に互いに180度の位置に2か所、端部拘束ロッド235dが周方向に互いに180度の位置に2か所、側部拘束ロッド235cと端部拘束ロッド235dとが互いに90度の位置にあるように取り付けられている。側部拘束ロッド235cおよび端部拘束ロッド235dはそれぞれ、伸縮自在に形成されている。
On the inner surface of the
2つの側部拘束ロッド235cはそれぞれ、側部拘束板235aを支持する。2つの端部拘束ロッド235dはそれぞれ、端部拘束板235bを支持する。2つの側部拘束ロッド235cが、縮んだ状態から伸びた状態となり、2つの側部拘束板235aは、固定子コイル導体23の両側の幅の広い方の側面23aに押し当てられる。また、2つの端部拘束ロッド235dが、縮んだ状態から伸びた状態となり、2つの端部拘束板235bは、固定子コイル導体23の両側の幅の狭い方の側面23bにそれぞれ押し当てられる。このようにして、曲げ機構230が固定子コイル導体23を把持するように形成されている。
Each of the two
以上、第1支持部231と第1支持部駆動部231a、第2支持部232と第2支持部駆動部232a、第3支持部233と第3支持部駆動部233aのそれぞれの関係が、ラックとピニオンに類似の関係となっている場合を示したが、回転動作あるいは軸方向の変更動作を実現できれば、歯車方式ではなく、たとえば梃子を用いた方式など他の方式でもよい。
As described above, the relationship between the
図7は、コイル成形システムのハンマリング機構の構成を示す固定子コイル導体の長手方向に沿った側面図である。ハンマリング機構240は、保護板246、打撃部244、およびこれらを駆動する駆動部241を有する。
FIG. 7 is a side view along the longitudinal direction of the stator coil conductor showing the configuration of the hammering mechanism of the coil forming system. The
打撃部244は、固定子コイル導体23の曲げ加工のために、保護板246を介して固定子コイル導体23に衝撃力を加える。打撃部244は、たとえば金属の塊で、ハンマ駆動軸242に結合したハンマ支持棒243に取り付けられている。ハンマ駆動軸242は、駆動部241により回転駆動される。
The
保護板246は、固定子コイル導体23の打撃部244により衝撃が加わる部分の局部的な変形を防止するために、固定子コイル導体23の衝撃対象部分を覆い保護する。保護板246は、たとえば、金属製、あるいはマイカルタ(登録商標)製やテフロン(登録商標)製の絶縁材料の板であって、保護板支持部245により支持されている。保護板支持部245は、駆動部241により駆動、位置決めされる。
The
固定子コイル導体23の曲げ加工の際には、拘束機構210に固定子コイル導体23を拘束させた状態で、曲げ機構230により固定子コイル導体23に曲げ荷重を印加するが、それと同時に、ハンマリング機構240によりハンマリングを行う。
When bending the
ハンマリングの際には、保護板支持部245により保護板246を固定子コイル導体23に沿わせて、保護板246を打撃部244で叩く。保護板246を沿わせる固定子コイル導体23の位置は、長手方向に、曲げ機構230を挟んで拘束機構210の反対側である。
At the time of hammering, the
なお、ハンマリング機構240は、拘束機構210および曲げ機構230を支持部として、固定子コイル導体23に衝撃を加えるが、さらに、固定子コイル導体23の、保護板246を被せる側と反対側に置けるようなガイドを有していてもよい。
The
図8は、実施形態に係るコイル成形方法の全体の手順を示すフロー図である。 FIG. 8 is a flowchart showing the entire procedure of the coil forming method according to the embodiment.
まず、形状加工手順読み込み部111が、設定された形状加工手順を読み込む(ステップS10)。次に、形状加工手順記憶部112が、形状加工手順読み込み部111により読み込まれた形状加工手順を記憶する(ステップS20)。
First, the shape processing
次に、進行制御部113が、形状加工手順読み込み部111から次の手順を読み出し、目標値出力部114に出力する(ステップS30)。目標値出力部114は、次の手順に対応する目標値を出力する(ステップS40)。
Next, the
減算部115は、目標値出力部114から出力された目標値から、計測装置120からのフィードバック信号を減じた偏差信号を出力する(ステップS50)。
The
駆動制御部116は、進行制御部113からの指令に基づき、また、減算部115からの出力である偏差信号の状態に応じて、フィードバック信号が目標値となるように荷重負荷機構200のそれぞれの要素に、駆動指令信号を出力する(ステップS60)。
The
駆動制御部116からの駆動指令信号に基づいて、荷重負荷機構200のそれぞれの要素が動作し、固定子コイル導体23に作用する(ステップS70)。ステップS70の詳細な手順を図9に示す。
Each element of the
図9は、実施形態に係るコイル成形方法の荷重負荷ステップの詳細な手順を示すフロー図である。 FIG. 9 is a flowchart illustrating a detailed procedure of a load applying step of the coil forming method according to the embodiment.
まず、拘束機構210が、直線状の固定子コイル導体23を拘束する(ステップS71)。次に、拘束部分の軸方向の外側部分を曲げ機構230で把持する(ステップS72)。
First, the restraining
次に、固定子コイル導体23を叩きながら強制曲げを実施する(ステップS73)。すなわち、曲げ機構230は、固定子コイル導体23に、所定の方向に強制曲げ力を加える。また、ハンマリング機構240が、強制曲げの方向に固定子コイル導体23が曲がるようにハンマリングを行う。したがって、曲げ機構230による強制曲げを行うステップと、ハンマリング機構240によるハンマリングを行うステップは、前後を問わない。また、並行して行われてもよいし、交互に行われてもよい。
Next, forced bending is performed while hitting the stator coil conductor 23 (step S73). That is, the
固定子コイル導体23の状態が所定の状態となったら、荷重を開放し、位置・形状を確認する(ステップS74)。ここで、所定の状態となったか否かは、減算部115の出力である偏差が判定値以下か否かにより判定できる。荷重の開放は、側部拘束ロッド235cおよび端部拘束ロッド235dを縮小させることで行う。
When the state of the
以上の一連の動作の後に、解放状態でも、減算部115の出力である偏差が判定基準内であるか否かを、進行制御部113が判定する(ステップS80)。偏差が判定値以内ではないと判定された場合(ステップS80 NO)は、再度、ステップS70内のステップS72からステップS80までを繰り返す。
After the series of operations described above, even in the released state, the
偏差が判定基準内であると判定された場合(ステップS80 YES)には、全ての手順を終了したか否かを判定する(ステップS90)(図8)。すべての手順を終了したとは判定されなかった場合(ステップS90 NO)には、ステップS40からステップS90までを繰り返す。すべての手順を終了したとは判定された場合(ステップS90 YES)にはコイル成形を終了する。 If it is determined that the deviation is within the determination standard (step S80: YES), it is determined whether all the procedures have been completed (step S90) (FIG. 8). If it is not determined that all the procedures have been completed (NO in step S90), steps S40 to S90 are repeated. If it is determined that all the procedures have been completed (step S90: YES), the coil forming is completed.
本発明によれば、コイル導体の曲げ加工において、再現性のある加工を実施することにより、品質の向上を図ることをことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in bending processing of a coil conductor, quality can be improved by implementing processing with reproducibility.
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態では、固定子コイルの成形加工の場合を例にとって示したが、これに限定されない。同期機の場合の回転子に設けられる励磁コイル等のコイル導体の成形加工、あるいは巻線型誘導機の場合の回転子コイルのコイル導体の成形加工についても、本発明は適用可能である。
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. For example, in the embodiment, the case of forming the stator coil has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to the forming of a coil conductor such as an exciting coil provided in a rotor in the case of a synchronous machine, or the forming of a coil conductor of a rotor coil in the case of a wound-type induction machine.
さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Further, the embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.
1…回転電機、10…回転子、11…ロータシャフト、12…回転子鉄心、15…内扇、20…固定子、21…固定子鉄心、21a…固定子スロット、21b…固定子ティース、21c…積層板、22…固定子コイル、23…固定子コイル導体、23a…幅の広い方の側面、23b…幅の狭い方の側面、30…軸受、40…フレーム、40a…閉空間、45…軸受ブラケット、51…冷却器、52…冷却器カバー、53…冷却管、61…冷却器入口開口、62…冷却器出口開口、100…コイル成形システム、110…演算制御装置、111…形状加工手順読み込み部、112…形状加工手順記憶部、113…進行制御部、114…目標値出力部、115…減算部、116…駆動制御部、120…計測装置、200…荷重負荷機構、201…ベース、210…拘束機構、220…移動駆動部、221…拘束部移動駆動機構、221a…支持部、222…曲げ負荷部移動駆動機構、222a…支持部、230…曲げ機構、231…第1支持部、231a…第1支持部駆動部、232…第2支持部、232a…第2支持部駆動部、233…第3支持部、233a…第3支持部駆動部、234…第4支持部、235a…側部拘束板、235b…端部拘束板、235c…側部拘束ロッド、235d…端部拘束ロッド、240…ハンマリング機構、241…駆動部、242…ハンマ駆動軸、243…ハンマ支持棒、244…打撃部、245…保護板支持部、246…保護板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
コイル導体に荷重を負荷する荷重負荷機構と、
前記コイル導体の形状を計測する計測装置と、
前記計測装置からの出力を受けて、前記荷重負荷機構に指令信号を出力する演算制御装置と、
を備え、
前記荷重負荷機構は、
前記コイル導体を拘束する拘束機構と、
前記コイル導体に静的に曲げ荷重を負荷する曲げ機構と、
前記コイル導体に衝撃荷重を負荷するハンマリング機構と、
を具備することを特徴とするコイル成形システム。 A coil forming system for forming a coil provided in a rotating electric machine,
A load applying mechanism for applying a load to the coil conductor,
A measuring device for measuring the shape of the coil conductor,
An arithmetic and control unit that receives an output from the measuring device and outputs a command signal to the load applying mechanism,
With
The load applying mechanism,
A restraining mechanism for restraining the coil conductor,
A bending mechanism for statically applying a bending load to the coil conductor,
A hammering mechanism for applying an impact load to the coil conductor,
A coil forming system comprising:
前記コイル導体の形状加工手順を指定する外部からの指令内容を読み込む形状加工手順読み込み部と、
前記形状加工手順読み込み部が読み込んだ外部指令を記憶する形状加工手順記憶部と、
前記形状加工手順記憶部に記憶されている前記コイル導体の加工目標値を順次読み出して出力する目標値出力部と、
前記目標値出力部からの加工目標値から前記計測装置からのフィードバック値を減じて偏差信号を出力する減算部と、
前記減算部からの出力値を入力とし、前記荷重負荷機構に指令信号を出力する駆動制御部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のコイル成形システム。 The arithmetic and control unit,
A shape processing procedure reading unit that reads an external command content that specifies a shape processing procedure of the coil conductor,
A shape processing procedure storage unit that stores the external command read by the shape processing procedure reading unit,
A target value output unit that sequentially reads and outputs a processing target value of the coil conductor stored in the shape processing procedure storage unit,
A subtraction unit that outputs a deviation signal by subtracting a feedback value from the measurement device from a processing target value from the target value output unit,
A drive control unit that receives an output value from the subtraction unit as an input, and outputs a command signal to the load applying mechanism,
The coil forming system according to claim 1, comprising:
前記コイル導体の曲げ加工のために、前記コイル導体に衝撃力を加える打撃部と、
前記コイル導体の前記打撃部により衝撃が加わる部分の局部的な変形を防止するために、前記コイル導体の衝撃対象部分を覆い保護する保護板と、
前記打撃部及び前記保護板を駆動する駆動部と、
有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコイル成形システム。 The hammering mechanism,
For a bending process of the coil conductor, a striking unit that applies an impact force to the coil conductor,
In order to prevent local deformation of a portion of the coil conductor to which an impact is applied by the hitting portion, a protection plate that covers and protects an impact target portion of the coil conductor,
A driving unit that drives the hitting unit and the protection plate,
The coil forming system according to claim 1, further comprising:
前記コイル導体の4つの側面のそれぞれを拘束する2つの側部拘束板および2つの端部拘束板と、
前記側部拘束板および前記端部拘束板を支持する円筒状の第1支持部と、
前記第1支持部と同軸に配されて第1の平面内で前記第1支持部の軸心の方向を変更可能に支持する第2支持部と、
前記第2支持部と同軸に配されて第2の平面内で前記第2支持部の軸心の方向を変更可能に支持する第3支持部と、
前記第3支持部と同軸に配されて前記第3支持部をその軸心を中心に周方向の角度を変更可能に支持する第4支持部と、
を有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のコイル成形システム。 The bending mechanism includes:
Two side restraint plates and two end restraint plates for restraining each of the four side surfaces of the coil conductor;
A first cylindrical supporting portion that supports the side restraint plate and the end restraint plate;
A second support portion disposed coaxially with the first support portion and supporting the direction of the axis of the first support portion in a first plane so as to be changeable;
A third support portion disposed coaxially with the second support portion and supporting the direction of the axis of the second support portion in a second plane so as to be changeable;
A fourth support portion disposed coaxially with the third support portion and supporting the third support portion so as to be able to change a circumferential angle around the axis thereof;
The coil forming system according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記形状加工手順読み込み部が前記形状加工手順を読み込む読み込みステップと、
前記形状加工記憶部が前記形状加工手順を記憶する記憶ステップと、
前記進行制御部が前記形状加工記憶部から次の手順を読み出す手順読み出しステップと、
前記目標値出力部が前記手順読み出しステップで読み出した手順における前記加工目標値を出力する目標値出力ステップと、
前記加工目標値となるように前記駆動制御部が前記指令信号を出力する駆動信号出力ステップと、
前記荷重負荷機構が前記指令信号に従って前記コイル導体に作用する作用ステップと、
前記減算部が、前記計測装置からの前記コイル導体の対象部分の計測信号と前記加工目標値との偏差を算出する算出ステップと、
前記進行制御部が、前記偏差が判定基準内であるか否かを判定する判定ステップと、
を有することを特徴とするコイル成形方法。 A load applying mechanism that applies a load to the coil conductor, a measuring device that measures the shape of the coil conductor, and an arithmetic control device that receives an output from the measuring device and outputs a command signal to the load applying mechanism. The load applying mechanism includes a restraining mechanism for restraining the coil conductor, a bending mechanism for statically applying a bending load to the coil conductor, and a hammering mechanism for applying an impact load to the coil conductor. The arithmetic and control unit includes a shape processing procedure reading unit that reads an external command content that specifies a shape processing procedure of the coil conductor, and a shape processing procedure storage that stores the external command read by the shape processing procedure reading unit. A target value output unit for sequentially reading and outputting a processing target value of the coil conductor stored in the shape processing procedure storage unit; and a processing unit from the target value output unit. A subtraction unit that outputs a deviation signal by subtracting a feedback value from the measurement device from a target value, and a drive control unit that receives an output value from the subtraction unit and outputs a command signal to the load mechanism. with coil-forming system, a coil forming process for shaping the coil provided in the rotary electric machine,
A reading step of the shaping procedure reading unit reads the shaping procedure,
A storage step of the shaping memory unit stores said shape processing procedure,
A procedure reading step in which the progress control unit reads the next procedure from the shape processing storage unit,
And the target value output step of outputting the processed target value in steps the target value output section is read out by the procedure reading step,
A drive signal output step in which the drive control unit so that the processing target value to output the command signal,
A working step of the load bearing mechanism is applied to the coil conductor in accordance with the command signal,
The subtraction unit, a calculation step of calculating a deviation between said forming target value and the measurement signal of the target portion of the coil conductor from the measuring device,
A determination step in which the progress control unit determines whether the deviation is within a determination criterion,
A coil forming method comprising:
前記拘束機構が前記コイル導体を拘束する拘束ステップと、
前記拘束ステップの後に、前記曲げ機構が前記コイル導体に静的に曲げ荷重を負荷する曲げ荷重負荷ステップと、
前記拘束ステップの後に、前記ハンマリング機構が前記コイル導体に衝撃荷重を負荷する衝撃負荷ステップと、
を有することを特徴とする請求項5に記載のコイル成形方法。 The operation step includes:
A restraining step of the restraining mechanism restrains the coil conductor,
After the restraining step, the load application step bending the bending mechanism is loaded statically bending loads on the coil conductor,
After the restraining step, the impact load step the hammering mechanism is loaded with a shock load to the coil conductor,
The coil forming method according to claim 5, comprising:
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