JP6954131B2 - インシュレータの組付方法 - Google Patents

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Description

本発明は、インシュレータの組付方法に関する。
従来、この種の技術としては、ステータコアの両端面のそれぞれからスロット内に挿入されて互いに連結される第1,第2組付部材からなるインシュレータをステータコアに挿入するインシュレータの挿入方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このインシュレータの挿入方法では、第1組付部材の筒状部分同士の間隙に適合する形状の複数のガイド治具を、ステータコアの端面に沿って半径方向内側に侵入させ、スロット開口部を囲むガイド面を形成する。一方、開閉可能な保持部材で第1組付部材の筒状部材内周を押圧保持して、筒状部材の先端をガイド治具でガイドしながら、ステータコアのスロット内に挿入する。筒状部材の先端がスロット内に挿入されたら、ガイド治具を外側に退避させて保持部材を閉じ、筒状部材を更に押し込んで完全に挿入する。第2組付部材も、ステータコアの反対側の端面から同様にして挿入する。
特開2002−142418号公報
インシュレータをステータコアのティースに組み付ける方法としては、上述の方法以外に、ステータコアの外周部に軸方向に延びるように形成された複数の穴(例えば、ステータの完成後にそのステータをケースに固定するための穴)と複数の位置決めピンとの嵌合によりステータコアを位置決めし、ステータコアを2つの治具により軸方向に挟持し、その状態でインシュレータをティースよりも径方向内側からティースに組み付ける方法も行なわれている。この方法により、径の異なるステータコアに対して同一設備を用いてインシュレータを組み付けることが所望されているものの、この場合、位置決めピンをステータコアの各径に応じた異なる位置に設ける必要があり、位置決めピンの数が増加する。このため、2つの治具のうちステータコアの位置決めピン側の端面を押さえる治具と位置決めピンとが干渉し、2つの治具によりステータコアを挟持するのが困難になっており、インシュレータをステータコアのティースに組み付けるのが困難になっていた。
本発明のインシュレータの組付方法は、径の異なるステータコアに対して同一設備を用いてインシュレータを組み付ける場合において、2つの治具によりステータコアをより適切に挟持可能とし、インシュレータをステータコアのティースにより適切に組付可能とすることを主目的とする。
本発明のインシュレータの組付方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のインシュレータの組付方法は、
複数のステータコア部材が積層されて構成されると共に外周部に周方向に間隔をおいて軸方向に延びる複数の穴を有するステータコアのティースにインシュレータを組み付けるインシュレータの組付方法であって、
載置台に固定された複数の位置決めピンと前記複数の穴との嵌合により前記ステータコアを位置決めし、
第1治具の少なくとも前記軸方向の移動を伴って前記第1治具により前記ステータコアの前記嵌合側とは反対側の第1端面を押さえると共に、基部と前記基部に対して前記軸方向に直交する直交平面に沿って屈曲する先端部とを有する第2治具の前記直交平面および前記軸方向に沿った移動と、前記載置台の回転による前記ステータコアの回転と、を伴って前記第2治具によりステータコアの前記嵌合側の第2端面を押さえることにより前記ステータコアを前記軸方向に挟持し、
その状態で前記インシュレータを前記ティースよりも径方向内側から前記ティースに組み付ける、
ことを要旨とする。
このインシュレータの組付方法では、載置台に固定された複数の位置決めピンと複数の穴との嵌合によりステータコアを位置決めし、第1治具の少なくとも軸方向の移動を伴って第1治具によりステータコアの嵌合側とは反対側の第1端面を押さえると共に、基部と基部に対して軸方向に直交する直交平面に沿って屈曲する先端部とを有する第2治具の直交平面および軸方向に沿った移動と、載置台の回転によるステータコアの回転と、を伴って第2治具によりステータコアの嵌合側の第2端面を押さえることによりステータコアを軸方向に挟持し、その状態でインシュレータをティースよりも径方向内側からティースに組み付ける。これにより、第2治具と位置決めピンや組付済のインシュレータとが干渉するのを抑制したり、第2治具とステータコアとの当たりやこすれが生じるのを抑制したりすることができる。また、第1治具と組付済のインシュレータとが干渉するのを抑制したり、第1治具とステータコアとの当たりやこすれが生じるのを抑制したりすることができる。これらの結果、径の異なるステータコアに対して同一の組付装置を用いてインシュレータを組み付ける場合において、第1治具および第2治具によりステータコアをより適切に挟持することができ、インシュレータをステータコアのティースにより適切に組み付けることができる。
こうした本発明のインシュレータの組付方法において、前記第1治具および前記第2治具は、連動して移動するものとしてもよい。こうすれば、第1治具および第2治具の移動を連動させて制御することができる。
ステータのステータコア10とインシュレータ18とインシュレータの組付装置20との構成の概略を示す構成図である。 ステータコア10と組付装置20の一部との構成の概略を示す構成図である。 ステータコア10と組付装置20の一部との構成の概略を示す構成図である。 第1治具24および第2治具26によりティース13Aを挟持する際のステータコア10Aおよび第2治具26の様子を示す説明図である。 第1治具24および第2治具26によりティース13Bを挟持する際のステータコア10Bおよび第2治具26の様子を示す説明図である。 インシュレータ18Aをティース13に組み付ける際の様子を示す説明図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、ステータのステータコア10とインシュレータ18とインシュレータの組付装置20との構成の概略を示す構成図であり、図2や図3は、ステータコア10と組付装置20の一部との構成の概略を示す構成図である。図2は、図1の組付装置20を上側から見たときのステータコア10と載置台21と位置決めピン22,23と第2治具26とを示し、図3は、ステータコア10を第1治具24,第2治具26により挟持する前のステータコア10と位置決めピン22,23と第1治具24と第2治具26とを示す。
図1〜図3に示すように、ステータコア10は、電磁鋼板に打ち抜き加工を施して形成したステータコア部材を複数積層して構成され、環状の環状部(ヨーク部)12と、環状部12の内周から周方向に間隔をおいて径方向内側に突出する複数(実施例では15個)のティース13と、環状部12の外周から周方向に間隔をおいて径方向外側に突出する複数(実施例では3個)の外側突出部16と、を備える。複数の側突出部16は、それぞれ何れかのティース13と径方向で並ぶ位置に形成されており、複数の外側突出部16のそれぞれには、ステータコア10の軸方向(図1,図3における上下方向)に貫通する貫通孔17が形成されている。複数のティース13のそれぞれには、インシュレータ18が組み付けられる。ステータは、ステータコア10の複数のティース13のそれぞれにインシュレータ18を介してコイルが装着されて構成され、ステータコア10の各貫通孔17にボルトが挿通されて図示しないケースに固定される。また、ステータは、図示しない回転電機と共に回転電機を構成し、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される。
以下の説明において、図1における上下方向は、ステータコア10の軸方向を意味し、図1の水平方向は、ステータコア10の軸方向に直交する直交平面の延在方向を意味する。また、径が第1長さのステータコア10をステータコア10Aと表記し、ステータコア10Aの環状部12、ティース13、外側突出部16、貫通孔17を環状部12A、ティース13A、外側突出部16A、貫通孔17Aと表記し、ステータコア10Aに組み付けられるインシュレータ18をインシュレータ18Aと表記することがある。また、径が第1長さよりも大きい第2長さのステータコア10をステータコア10Bと表記し、ステータコア10Bの環状部12、ティース13、外側突出部16、貫通孔17を環状部12B、ティース13B、外側突出部16B、貫通孔17Bと表記し、ステータコア10Bに組み付けられるインシュレータ18をインシュレータ18Bと表記することがある。
図1〜図3に示すように、インシュレータの組付装置20は、回転可能な載置台21と、図1における上下方向に延在するように載置台21に固定された複数(実施例では3本)の位置決めピン22および複数(実施例では3本)の位置決めピン23と、ステータコア10(10A,10B)のティース13(13A,13B)の第1端面(図1における上端面)を押さえるための第1治具24と、ティース13(13A,13B)の第2端面(図1における下端面)を押さえるための第2治具26と、インシュレータ18を保持するための保持部30と、インシュレータ18をティース13(13A,13B)に組み付けるための組付部(図示省略)と、を備える。
載置台21は、図1における水平方向に延在する円板状に形成され、図示しないアクチュエータの駆動により中心軸周りに回転する。複数の位置決めピン22は、互いに同一形状の段付き円柱状に形成されており、基端部(図1における下端部)が載置台21に固定されると共にステータコア10Aの貫通孔17Aの径よりも大きい径を有する大径部22aと、大径部22aから図1における上側に延出されると共にステータコア10Aの貫通孔17Aの径よりも小さい若干小さい径を有する小径部22bと、を有する。複数の位置決めピン22は、ステータコア10Aと載置台21とが同軸に配置されたときにステータコア10Aの複数の貫通孔17Aと整合可能な(図1における上下方向で対向可能な)位置に、それぞれの大径部22aの小径部22b側の端面(図1における上端面)が水平方向で面一となるように配置されている。
複数の位置決めピン23は、互いに同一形状の段付き円柱状に形成されており、基端部(図1における下端部)が載置台21に固定されると共にステータコア10Bの貫通孔17Bの径よりも大きい径を有する大径部23aと、大径部23aから図1における上側に延出されると共にステータコア10Bの貫通孔17Bの径よりも小さい若干小さい径を有する小径部23bと、を有する。複数の位置決めピン23は、ステータコア10Bと載置台21とが同軸に配置されたときにステータコア10Bの複数の貫通孔17Bと整合可能な(図1における上下方向で対向可能な)位置に、それぞれの大径部23aの小径部23b側の端面(図1における上端面)が位置決めピン22の大径部22aの小径部22b側の端面よりも図1における上側で且つ水平方向に面一となるように配置されている。
第1治具24は、図1における手前側から見て略L字状に形成されており、図1における左右方向に(直交平面に沿って)延びる基部24aと、基部24aの先端部から図1における下側に延出される押さえ部24bと、を有する。
第2治具26は、図1における上側や図2における手前側から見て略L字状に形成されており、図1や図2における左右方向に(直交平面に沿って)延びる基部26aと、基部26aに対して直交平面に沿って2段階に屈曲する繋ぎ部26bおよび押さえ部26cと、を有する。繋ぎ部26bは、基部26aに対して略45度屈曲しており、押さえ部26cは、基部26aに対して略90度(繋ぎ部26bに対して略45度)屈曲している。
第1治具24および第2治具26は、図示しないアクチュエータの駆動により、図1における左右方向および上下方向(直交平面および軸方向に沿った方向)に移動する。実施例では、第1治具24および第2治具26は、ある程度連動して移動するものとした。具体的には、第1治具24および第2治具26は、初期状態で第1治具24の押さえ部24bと第2治具26の押さえ部26cとが図1における上下方向で略対向しており、図1における左右方向に移動する際には両者の位置関係を保持しながら移動し、図1における第1治具24の下降および第2治具26の上昇をある程度並行して行ない、図1における第1治具24の上昇および第2治具26の下降をある程度並行して行なう。
保持部30は、上アーム30aおよび下アーム30bによりインシュレータ18(18A,18B)を保持する。この保持部30は、図示しないアクチュエータの駆動により、図1における左右方向に移動する。組付部(図示省略)は、図示しないアクチュエータの駆動により図1における左右方向に移動し、ティース13(13A,13B)の先端部(径方向内側の端部)に引っ掛けられたインシュレータ18をティース13の基端側(環状部12(12A,12B)側)に移動させる。
次に、インシュレータの組付装置20を用いてインシュレータ18(18A,18B)をステータコア10(10A,10B)のティース13(13A,13B)に組み付ける組付工程について説明する。実施例では、インシュレータ18Aのステータコア10Aのティース13Aへの組付工程、および、インシュレータ18Bのステータコア10Bのティース13Aへの組付工程は、同一の組付装置20を用いて行なわれるものとした。
インシュレータ18Aのステータコア10Aのティース13Aへの組付工程では、ステータコア10Aを載置台21に対して位置決めし、第1治具24および第2治具26によりステータコア10Aのティース13Aを軸方向に挟持し、その状態で保持部30および組付部(図示省略)によりインシュレータ18Aをティース13Aに組み付ける。ステータコア10Aを回転させながら、同様に、複数のティース13Aのそれぞれにインシュレータ18Aを組み付ける。また、インシュレータ18Bのステータコア10Bのティース13Aへの組付工程では、ステータコア10Bを載置台21に対して位置決めし、第1治具24および第2治具26によりステータコア10Bのティース13Bを軸方向に挟持し、その状態で保持部30および組付部(図示省略)によりインシュレータ18Bをティース13Bに組み付ける。ステータコア10Bを回転させながら、同様に、複数のティース13Bのそれぞれにインシュレータ18Aを組み付ける。これらの工程において、第1治具24および第2治具26によりティース13(13A,13B)を軸方向に挟持するのは、ティース13が軸方向に膨らむのを抑制する、即ち、インシュレータ18をティース13にスムーズに組付可能にするためである。
以下、組付工程における、ステータコア10の載置台21に対する位置決め、第1治具24および第2治具26によるティース13の挟持、インシュレータ18のティース13への組付について順に説明する。
最初に、ステータコア10の載置台21に対する位置決めについて説明する。ステータコア10Aの載置台21に対する位置決めは、複数の貫通孔17Aと複数の位置決めピン22との嵌合、具体的には、位置決めピン22の小径部22bの貫通孔17Aへの進入およびステータコア10Aの第2端面のうち貫通孔17A周辺の部分と大径部22aの小径部22b側の端面との当接)により行なわれる。また、ステータコア10Bの載置台21に対する位置決めは、複数の貫通孔17Bと複数の位置決めピン23との嵌合、具体的には、位置決めピン23の小径部23bの貫通孔17Bへの進入およびステータコア10Bの第2端面のうち貫通孔17B周辺の部分と大径部23aの小径部23b側の端面との当接により行なわれる。
続いて、第1治具24および第2治具26によるティース13の挟持について説明する。図4は、第1治具24および第2治具26によりティース13Aを挟持する際のステータコア10Aおよび第2治具26の様子を示す説明図であり、図5は、第1治具24および第2治具26によりティース13Bを挟持する際のステータコア10Bおよび第2治具26の様子を示す説明図である。図4の二点鎖線は、ステータコア10Bの外形を模式的に示したものであり、図5の二点鎖線は、ステータコア10Aの外形を模式的に示したものである。なお、上述したように、第1治具24は、第2治具26にある程度連動して移動する。以下、図4,図5の順に説明する。
図4に示すように、第1治具24および第2治具26によりティース13Aを挟持する際には、図4(A)の状態から、載置台21が回転してステータコア10Aが図4における反時計回りに回転しつつ第2治具26および第1治具24が図4における右側に移動することにより、図4(B)の状態および図4(C)の状態を経由して図4(D)の状態に至る。このときの第2治具26の移動速度およびステータコア10Aの回転速度は、第2治具26と位置決めピン22,23とが干渉しない移動速度および回転速度に調節されている。こうして図4(D)の状態になると、第1治具24が図1における下側に移動すると共に第2治具26が図1における上側に移動し、第1治具24の押さえ部24bがティース13Aの第1端面(図1における上端面)を押さえると共に第2治具26の押さえ部26cがティース13Aの第2端面(図1における下端面)を押さえる。
図5に示すように、第1治具24および第2治具26によりティース13Bを挟持する際には、図4(A)の状態から、載置台21が回転してステータコア10Bが図5における反時計回りに回転しつつ第2治具26および第1治具24が図5における右側に移動することにより、図5(B)の状態および図5(C)の状態を経由して図5(D)の状態に至る。このときの第2治具26の移動速度およびステータコア10Bの回転速度は、第2治具26と位置決めピン22,23とが干渉しない移動速度および回転速度に調節されている。こうして図5(D)の状態になると、第1治具24が図1における下側に移動すると共に第2治具26が図1における上側に移動し、第1治具24の押さえ部24bがティース13Bの第1端面を押さえると共に第2治具26の押さえ部26cがティース13Bの第2端面を押さえる。
このようにすることにより、第2治具として棒状(一直線状)のものを用いる場合や、ステータコア10(10A,10B)が回転しない場合、第2治具26が図1における上下方向に移動しない場合に比して、第2治具26と位置決めピン22,23や組付済のインシュレータ18(18A,18B)とが干渉するのを抑制したり、第2治具26とステータコア10との当たりやこすれが生じるのを抑制したりすることができる。また、第1治具24が図1における上下方向に移動しない場合に比して、第1治具24と組付済のインシュレータ18とが干渉するのを抑制したり、第1治具24とステータコア10との当たりやこすれが生じるのを抑制したりすることができる。これらより、第1治具24および第2治具26により、ティース13(13A,13B)をより適切に挟持することができる。また、第1治具24および第2治具26によりティース13を軸方向に挟持するから、ステータコア10を図1における下側からステータコア10の環状部12の全周に亘って支持するものに比して、治具によりティース13を軸方向に押さえたときの荷重が分散する(ティース13に対する荷重(軸方向の膨らみを押さえる力)が不十分になる)のを抑制することができる。
次に、インシュレータ18のティース13への組付について説明する。図6は、インシュレータ18Aをティース13に組み付ける際の様子を示す説明図である。インシュレータ18Bをティース13に組み付ける際の動作は、図6と同様に行なわれる。図6に示すように、インシュレータ18をティース13に組み付ける際には、図6(A)の状態から保持部30が図6における左側に移動し、図6(B)に示すように、インシュレータ18をティース13Aの先端部に引っ掛ける。そして、図6(C)に示すように、第1治具24が図6における上側に移動すると共に第2治具26が図6における下側に移動することにより、第1治具24および第2治具26がステータコア10から離間し、その状態で、図6(D)に示すように、組付部(図示省略)によりインシュレータ18をティース13の基端側(図6における左側)に移動させて、インシュレータ18のティース13への組付を完了する。上述したように、第1治具24および第2治具26によりティース13をより適切に挟持することができるから、インシュレータ18をティース13により適切に組み付けることができる。
以上説明した実施例のインシュレータの組付方法では、第2治具26として、基部26aと基部26aに対して直交平面(ステータコア10の軸方向に直交する平面)に沿って2段階に屈曲する繋ぎ部26bおよび押さえ部26cとを有するものを用いる。そして、第1治具24および第2治具26によりステータコア10(10A,10B)のティース13(13A,13B)を軸方向に挟持する際において、第1治具24の少なくとも軸方向に沿った移動を伴って第1治具24によりティース13の第1端面を押さえると共に、第2治具26の直交平面および軸方向に沿った移動とステータコア10の回転とを伴って第2治具26によりティース13の第2端面を押さえる。これにより、第2治具26と位置決めピン22,23や組付済のインシュレータ18(18A,18B)とが干渉するのを抑制したり、第2治具26とステータコア10との当たりやこすれが生じるのを抑制したりすることができる。また、第1治具24と組付済のインシュレータ18とが干渉するのを抑制したり、第1治具24とステータコア10との当たりやこすれが生じるのを抑制したりすることができる。これらの結果、径の異なるステータコア10に対して同一の組付装置20を用いてインシュレータ18を組み付ける場合において、第1治具24および第2治具26によりステータコア10のティース13をより適切に挟持可能にすることができ、インシュレータ18をティース13により適切に組み付けることができる。
実施例のインシュレータの組付方法に用いる組付装置20では、第1治具24および第2治具26は、ある程度連動して移動するものとしたが、それぞれ独立に移動するものとしてもよい。また、第1治具24は、直交平面に沿った移動はせずに、軸方向にのみ移動するものとしてもよい。
実施例のインシュレータの組付方法に用いる組付装置20では、第2治具26として、基部26aと、基部26aに対して直交平面に沿って2段階に屈曲する繋ぎ部26bおよび押さえ部26cと、を有するものとしたが、基部と基部に対して直交平面に沿って屈曲する先端部とを有する形状であれば、この形状に限定されるものではない。例えば、第2治具として、基部と基部に対して直交平面に沿って1段階に所定角度(例えば、45度や60度、90度など)だけ屈曲する先端部を有する形状などとしてもよい。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、ステータの製造産業などに利用可能である。
10,10A,10B ステータコア、12,12A,12B 環状部、13,13A,13B ティース、14,16A,16B 外側突出部、17,17A,17B 貫通孔、18,18A,18B インシュレータ、20 インシュレータの組付装置、21 載置台、22,23 ピン、22a,23a 大径部、22b,23b 小径部、24 第1治具、24a,26a 基部、24b,26c 押さえ部、26 第2治具、26b 繋ぎ部、30 保持部、30a 上アーム、30b 下アーム。

Claims (1)

  1. 複数のステータコア部材が積層されて構成されると共に外周部に周方向に間隔をおいて軸方向に延びる複数の穴を有するステータコアのティースにインシュレータを組み付けるインシュレータの組付方法であって、
    載置台に固定された複数の位置決めピンと前記複数の穴との嵌合により前記ステータコアを位置決めし、
    第1治具の少なくとも前記軸方向の移動を伴って前記第1治具により前記ステータコアの前記嵌合側とは反対側の第1端面を押さえると共に、基部と前記基部に対して前記軸方向に直交する直交平面に沿って屈曲する先端部とを有する第2治具の前記直交平面および前記軸方向に沿った移動と、前記載置台の回転による前記ステータコアの回転と、を伴って前記第2治具によりステータコアの前記嵌合側の第2端面を押さえることにより前記ステータコアを前記軸方向に挟持し、
    その状態で前記インシュレータを前記ティースよりも径方向内側から前記ティースに組み付ける、
    インシュレータの組付方法。
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