JP7094140B2 - Equipment for manufacturing unit coils for stators of rotary electric machines and methods for manufacturing unit coils - Google Patents
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Description
本願は、回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法に関するものである。 The present application relates to an apparatus for manufacturing a unit coil for a stator of a rotary electric machine and a method for manufacturing a unit coil.
分布巻のステータコイルを備えるインナーロータ型の回転電機のコイル組み込み工程は、ステータコアにコイルを収納し、隣り合うコイルのコイルエンド部の径方向の重なりを極力押えるように人手でコイルを曲げながら組み込んでいくため、労力と技能を必要とする作業を行っている。すなわち、従来は、作業者が巻枠から取り外した状態の巻線が完了した単位コイル中間体のスロット収納部をステータコアのスロットに収納した後、コイルエンド部をステータコアの外周側に凸になるよう木槌、へらなどの工具を用いて押し曲げ、極力隣のコイルと重なりを少なく、かつ外径寸法の膨らみを少なくするように、複数の単位コイル中間体をステータコアの全周に亘って組み込んでいた(例えば、特許文献1参照)。 In the coil assembly process of an inner rotor type rotary electric machine equipped with a distributed winding stator coil, the coil is housed in the stator core, and the coil is manually bent so as to suppress the radial overlap of the coil ends of adjacent coils as much as possible. We are doing work that requires labor and skill. That is, conventionally, after the slot accommodating portion of the unit coil intermediate in which the winding is completed in the state of being removed from the winding frame by the operator is accommodated in the slot of the stator core, the coil end portion is convex toward the outer peripheral side of the stator core. Push and bend using a tool such as a mallet or spatula, and incorporate multiple unit coil intermediates over the entire circumference of the stator core so as to minimize overlap with the adjacent coil and reduce swelling of the outer diameter dimension. (See, for example, Patent Document 1).
分布巻きステータコイルのコイル組み込み工程は面倒かつ絶縁性能を劣化させる可能性があるために、慎重に作業を行わなければならない。特許文献1の例では、熟練者が作業を行う必要があるために、コイルの組み込みの生産性が悪い。また、特許文献1のコイル製造方法は、巻取工程と、A部曲げ工程と、B部ねじり工程、コイルエンドR成形工程を経て最終形状が作られているので、工程数が多く生産性が悪いという課題があった。また、コイルを成形する際に木槌、へらなどの工具を用いて作業するため、コイルの絶縁皮膜に傷を付けたり、絶縁性能が劣化したりするという品質面の課題もあった。
The coil assembly process for distributed winding stator coils is cumbersome and can degrade insulation performance and must be done with caution. In the example of
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、生産性が高く、コイルの絶縁性能の劣化を防止できる回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and of a unit coil manufacturing apparatus and a unit coil for a stator of a rotary electric machine, which has high productivity and can prevent deterioration of coil insulation performance. The purpose is to provide a manufacturing method.
本願に開示される回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置は、
回転電機のステータコイルを構成する、
2つのスロット収納部と、
2つの前記スロット収納部の軸方向の一端部同士を接続する第一コイルエンド部と、
2つの前記スロット収納部の軸方向の他端部同士を接続する第二コイルエンド部とを含む回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置であって、
上型ユニットと、下型ユニットと、前記上型ユニットと前記下型ユニットを離合可能に案内する可動機構を含み構成され、
前記下型ユニットは、
互いに平行に配置された、一方の前記スロット収納部を保持する第一スロット収納部保持治具、及び、他方の前記スロット収納部を保持する第二スロット収納部保持治具と、
前記第一スロット収納部保持治具の一端部と、前記第二スロット収納部保持治具の一端部とを結び、前記第一コイルエンド部を成形する第一コイルエンド部成形下型、及び、前記第一スロット収納部保持治具の他端部と、前記第二スロット収納部保持治具の他端部とを結び、前記第二コイルエンド部を成形する第二コ
イルエンド部成形下型とを備え、
前記上型ユニットは、
前記第一コイルエンド部成形下型と対向する位置に設けられ、前記上型ユニットと前記下型ユニットとが離合する方向の内、前記上型ユニットが前記下型ユニットに向かう方向である第一方向に下降し、前記第一コイルエンド部を前記第一方向に変形させて成型する第一コイルエンド部成形上型と、
前記第二コイルエンド部成形下型と対向する位置に設けられ、前記第一方向に下降し、前記第二コイルエンド部を前記第一方向に変形させて成型する第二コイルエンド部成形上型とを備え、
前記第一スロット収納部保持治具及び前記第二スロット収納部保持治具は、スライド機構を介して配置され、
前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型は、前記スライド機構と平行に配置され、
前記スライド機構は、前記第一コイルエンド部成形上型および前記第二コイルエンド部成形上型が前記第一方向に下降するにつれて、前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型の間で、前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型の内側面に沿い、かつ前記第一方向に直交する方向に、前記第一スロット収納部保持治具及び前記第二スロット収納部保持治具を相互に接近させるものである。
The unit coil manufacturing apparatus for the stator of a rotary electric machine disclosed in the present application is
Consists of the stator coil of a rotary electric machine,
Two slot compartments and
A first coil end portion that connects one end portion in the axial direction of the two slot storage portions, and a first coil end portion.
A device for manufacturing a unit coil for a stator of a rotary electric machine, including a second coil end portion that connects the other ends in the axial direction of the two slot accommodating portions.
It is configured to include an upper mold unit, a lower mold unit, and a movable mechanism for guiding the upper mold unit and the lower mold unit so as to be detachable.
The lower unit is
A first slot storage portion holding jig for holding one of the slot storage portions and a second slot storage portion holding jig for holding the other slot storage portion, which are arranged in parallel with each other,
A first coil end molding lower mold that connects one end of the first slot storage portion holding jig and one end of the second slot storage portion holding jig to form the first coil end portion, and A second coil end molding lower mold that connects the other end of the first slot storage portion holding jig and the other end of the second slot storage portion holding jig to form the second coil end portion. Equipped with
The upper mold unit
The first coil end portion is provided at a position facing the molded lower mold, and the upper mold unit is in the direction toward the lower mold unit in the direction in which the upper mold unit and the lower mold unit are separated from each other. A first coil end molding upper mold that descends in the direction and deforms the first coil end portion in the first direction to mold.
A second coil end molding upper mold provided at a position facing the second coil end molding lower mold , descending in the first direction, and deforming and molding the second coil end portion in the first direction. And with
The first slot storage portion holding jig and the second slot storage portion holding jig are arranged via a slide mechanism.
The first coil end molded lower die and the second coil end molded lower die are arranged in parallel with the slide mechanism.
In the slide mechanism, as the first coil end molding upper die and the second coil end molding upper die descend in the first direction, the first coil end molding lower die and the second coil end die The first slot accommodating portion is held between the lower molding dies along the inner surface of the first coil end molding lower die and the second coil end forming lower die and in a direction orthogonal to the first direction. The jig and the second slot storage portion holding jig are brought close to each other .
また、本願に開示される単位コイルの製造方法は、
前記単位コイルの製造装置を用い、
前記単位コイルは、
2つのスロット収納部と、
2つの前記スロット収納部の軸方向の一端部同士を接続する第一コイルエンド部と、
2つの前記スロット収納部の軸方向の他端部同士を接続する第二コイルエンド部とを含み、
成形前の前記単位コイルの2つの前記スロット収納部を、それぞれ保持する配置工程と、
前記第一コイルエンド部と前記第二コイルエンド部を挟み込んで所定の形状に加圧成型しながら、2つの前記スロット収納部の間隔が所定の長さになるように成形する成形工程とを有するものである。
Further, the method for manufacturing a unit coil disclosed in the present application is as follows.
Using the unit coil manufacturing equipment,
The unit coil is
Two slot compartments and
A first coil end portion that connects one end portion in the axial direction of the two slot storage portions, and a first coil end portion.
Includes a second coil end that connects the other ends of the two slot compartments in the axial direction.
An arrangement process for holding each of the two slot storage portions of the unit coil before molding, and
It has a molding step of sandwiching the first coil end portion and the second coil end portion and press-molding them into a predetermined shape so that the distance between the two slot storage portions becomes a predetermined length. It is a thing.
本願に開示される回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法によれば、生産性が高く、コイルの絶縁性能の劣化を防止できる回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法を提供することができる。 According to the apparatus for manufacturing the unit coil for the stator of the rotary electric machine and the method for manufacturing the unit coil disclosed in the present application, the manufacturing of the unit coil for the stator of the rotary electric machine which has high productivity and can prevent deterioration of the insulation performance of the coil. A method for manufacturing an apparatus and a unit coil can be provided.
実施の形態1.
以下、実施の形態1に係る回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法を、図を用いて説明する。本明細書で、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「外周側」、「内側」、「外側」というときは、それぞれ、ステータの「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「外周側」、「内側」、「外側」をいうものとする。また、高さの高低を比較する場合は、ステータの中心からの距離が長い方を「高い」とする。
Hereinafter, an apparatus for manufacturing a unit coil for a stator of a rotary electric machine and a method for manufacturing the unit coil according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. In the present specification, the terms "axial direction", "circumferential direction", "diameter direction", "outer peripheral side", "inside", and "outside" are used without particular notice, respectively, as "axial direction" and "circumferential direction" of the stator, respectively. It means "direction", "diameter direction", "outer circumference side", "inside", and "outside". When comparing the heights, the one with the longer distance from the center of the stator is regarded as "higher".
また、コイルエンド部成形装置について「内側」、「外側」と言うときは、装置の中心側を内側、その反対を「外側」とする。 When the coil end molding device is referred to as "inside" or "outside", the center side of the device is referred to as "inside" and the opposite is referred to as "outside".
図1Aは、インナーロータ型の回転電機用のステータ100の斜視図である。ステータ100は、主にステータコア2とステータコイル40とからなる。ステータ100は、分布巻の3相のステータコイル40を有する、2極、36スロットの回転電機のステータを例にとり、以下説明する。なお、ステータは、分布巻の3相のステータコイルを有する、2極、36スロットの回転電機のステータに限られないことはいうまでもない。
FIG. 1A is a perspective view of a
図1Bは、ステータコイル40を構成する単位コイル4の斜視図である。実際には、他の単位コイル4との結線部分となる端末部を有するが、本図では省略している。
FIG. 1B is a perspective view of the
図2は、巻取装置70に装着した巻枠71に単位コイル中間体4Aを巻回する巻取工程を示す模式図である。
図3Aは、巻枠71に単位コイル中間体4Aが巻回された状態を示す斜視図である。
図3Bは、図3Aの巻枠71からガイド71aを取り外した状態を示す図である。
図3Cは、巻枠71から取り外した単位コイル中間体4Aの斜視図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a winding process in which the unit coil intermediate 4A is wound around a winding
FIG. 3A is a perspective view showing a state in which the unit coil intermediate 4A is wound around the winding
FIG. 3B is a diagram showing a state in which the
FIG. 3C is a perspective view of the unit coil intermediate 4A removed from the winding
巻取工程では、線材ドラム10から引き出された断面形状が略円形である導線1を、巻取装置70の回転軸73に取り付けられた略六角柱形状をした巻枠71に巻き取る。
In the winding step, the
線材ドラム10から引き出された導線1は、図に示すように、上下に設置された一対のガイドローラ12の間を通過する。これにより、線材ドラム10に巻回されることによって導線1についた弧状の巻き癖を真っ直ぐに伸ばすとともに、導線1に張力を掛けた状態とする。なお、ガイドローラ12間の隙間の大きさを設定可能とすることにより導線1に掛けられる張力は、調整可能である。
As shown in the figure, the
張力が掛かった状態の導線1を、巻枠71の溝71M内に、巻枠71の回転軸73を回転させて所定の回数分だけ巻き取る。導線1は、これより溝71M内で、巻き乱れを防止しつつ略六角柱形状に巻き取られる。
The
導線1の巻き取りが終了したら、巻取装置70の回転軸73から巻枠71を取り外し、図3Bに示すように溝71Mの一方の側壁を形成する巻枠71のガイド71aを取り外す。次に、図3Cに示すように巻線が完了した単位コイル中間体4Aを巻枠71から取り外すと巻取工程が完了する。
When the winding of the
図4Aは、単位コイル4の正面図である。
図4Bは、単位コイル4の上面図である。
図4Cは、単位コイル4の側面図である。
図1Bと同様に、図4A~4Cでは、端末部は省略している。
FIG. 4A is a front view of the
FIG. 4B is a top view of the
FIG. 4C is a side view of the
Similar to FIGS. 1B, the terminal portion is omitted in FIGS. 4A to 4C.
本実施の形態では、図3Cに示す巻枠71から取り外した略六角柱形状の単位コイル中間体4Aの第一コイルエンド部4AE1及び第二コイルエンド部4AE2を、ステータコア2へ組み込む前に、図4A、図4B、図4Cに示すような形状に成形する。
成形後の単位コイル4は、ステータ100に組み込まれた状態で、回転電機の回転中心、すなわち、ステータコア2の中心軸に直交し軸方向で2分する平面Aに対して対称、かつ、回転電機の回転中心、すなわち、ステータコア2の中心軸を含み周方向で2分する平面Bに対して非対称な立体波形形状、すなわちステータコア2に単位コイル4を収納した後の状態のままの形状に成形されている。
In the present embodiment, the first coil end portion 4AE1 and the second coil end portion 4AE2 of the substantially hexagonal column-shaped unit coil intermediate 4A removed from the winding
The
次に、単位コイル4のコイルエンド部成形工程を説明する。
図5は、コイルエンド部の成形前の単位コイル中間体4Aと、成形後の単位コイル4とを重ねて表示した斜視図である。単位コイル中間体4Aは、平面状に構成されており、単位コイル4は立体波形形状に成形されていることが分かる。
Next, the coil end forming process of the
FIG. 5 is a perspective view showing the unit coil intermediate 4A before molding of the coil end portion and the
図6は、コイルエンド部成形工程の処理フローを示す図である。
図7は、コイルエンド部成形装置20(単位コイルの製造装置)の斜視図である。
図8は、図7のB-B断面図である。
図9は、コイルエンド部成形装置20に単位コイル中間体4Aを装着した状態を示す斜視図である。
図10は、上型ユニット20uを中間まで下降させた状態を示す正面図である。
図11は、加圧工程にあるコイルエンド部成形装置20の正面図である。
図12は、取り出し工程にあるコイルエンド部成形装置20の正面図である。
FIG. 6 is a diagram showing a processing flow of the coil end portion molding process.
FIG. 7 is a perspective view of the coil end molding apparatus 20 (unit coil manufacturing apparatus).
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the unit coil intermediate 4A is mounted on the coil
FIG. 10 is a front view showing a state in which the
FIG. 11 is a front view of the coil
FIG. 12 is a front view of the coil
図7に示すようにコイルエンド部成形装置20は、上型ユニット20u(成形部)と、下型ユニット20d(成形部)と、上型ユニット20uを下型ユニット20dに対して上下に離合可能に案内するガイドポスト27(可動機構)とからなる。ガイドポスト27は、図8に示すように、下型ユニット20dの載置台20d1上に下端が固定された第一軸棒27gと、第一軸棒27gの周囲に挿通された第一圧縮コイルバネ27bとからなる。ガイドポスト27は、載置台20d1の対角線上の隅に一対設けられている。なお、ここでは、ガイドポストを用いて上型ユニット20uを上下に可動させる構成としたが、上型ユニットと下型ユニットとの間隔を可変させるような可動機構を用いる構成であれば、特に上型ユニットを可動させる構成でなくてもよい。また、図示はしないが、ガイドポスト27の代わりに歯車を用いたり、ラックアンドピニオン機構を用いたりすることでも同様な機能を実現することは当業者であれば容易に想定可能である。
As shown in FIG. 7, in the coil
第一軸棒27gは、上型ユニットを上方に貫通している。第一圧縮コイルバネ27bは、下型ユニットの上面と、上型ユニット20uの下面との間に挟まれて、上型ユニット20uを上下方向に移動可能かつ、下型ユニット20dと上型ユニット20uとの間に間隔を開けて上型ユニット20uを支持している。
The
図8に示すように、下型ユニット20dは、第一スロット収納部保持治具25A及び第二スロット収納部保持治具25Bと、スライド機構23と、第一コイルエンド部成形下型21Aと、第二コイルエンド部成形下型21Bと、第二軸棒24Agと、第三軸棒24Bgと、第二圧縮コイルバネ24Abと、第三圧縮コイルバネ24Bbとからなる。
As shown in FIG. 8, the
第一スロット収納部保持治具25A及び第二スロット収納部保持治具25Bは、載置台20d1の上にスライド機構23を介して平行に設けられている。第一スロット収納部保持治具25Aは、単位コイル中間体4Aの2つの直線状のスロット収納部41Aの一方を保持する溝25AMを備える。第二スロット収納部保持治具25Bは、単位コイル中間体4Aの直線状のスロット収納部41Aの他方を保持する溝25BMを備える。
The first slot storage
第一スロット収納部保持治具25A及び第二スロット収納部保持治具25Bは、スライド機構23上で、相互に、独立して接近可能に配置されている。スライド機構23のスライド方向と、溝25AM、25BMとが延びている方向とは垂直である。
The first slot storage
また、下型ユニット20dは、単位コイル中間体4Aの第一コイルエンド部4AE1の成形に利用する第一コイルエンド部成形下型21Aと、単位コイル中間体4Aの第二コイルエンド部4AE2の成形に利用する、第二コイルエンド部成形下型21Bとを備える。
Further, the
第一コイルエンド部成形下型21Aと第二コイルエンド部成形下型21Bとは、載置台20d1の上にスライド機構23と平行に、スライド機構23を間に挟んで配置されている。
The first coil end molded
第一コイルエンド部成形下型21Aは、上述の溝25AMの一端部25AE1と溝25BMの同じ側の一端部25BE1とを結び、溝28AM、溝25BMより、図10における下方に窪む非対称な弧状を有する型である。また第二コイルエンド部成形下型21Bは、上述の溝25AMの他端部25AE2と溝25BMの同じ側の他端部25BE2とを結び、図10における下方に窪む非対称な弧状を有する型である。なお、第一コイルエンド部成形下型21Aと第二コイルエンド部成形下型21Bの図10における下方に窪む非対称な弧状は、たとえば、後述する従来作業として作業者がコイルエンド部を隣接するコイルエンド部との重なりを避けるように木槌、へらなどを用いて成形しながら、単位コイルを順々に組み込んだ後、形がなじんだ頃に取り外し再度ばらばらにして形状をデータ化し、そこで得られたデータに基づいて設計するようなやり方が取れる。また、組み込んだ後の形状から各々の単位コイルの理想形状を求めるような独自のシミュレーションソフトを作成することで設計可能である。なお、単体コイルが理想的に組み込まれた固定子の画像データは当業者であれば入手可能であり、この画像データから各々の単位コイルの形状を推測することは可能である。また、隣接するコイルエンド部同士の接触、圧力が最小となるような形状を導き出すことも当業者であれば可能である。
The first coil end molded
第二軸棒24Agは、その一端部が、第一スロット収納部保持治具25Aをスライド機構23のスライド方向と同じ方向に内側から貫通し、その他端部が、第一スロット収納部保持治具25Aと第二スロット収納部保持治具25Bとの中間に設けられた固定部28に固定されている。第二圧縮コイルバネ24Abは、第二軸棒24Agの周囲に挿通され、その一端部が、第一スロット収納部保持治具25Aの内側面に当接し、他端部が固定部28に当接している。
One end of the second shaft rod 24Ag penetrates the first slot storage
同様に、第三軸棒24Bgは、その一端部が、第二スロット収納部保持治具25Bをスライド機構23のスライド方向と同じ方向に内側から貫通し、その他端部が、第一スロット収納部保持治具25Aと第二スロット収納部保持治具25Bとの中間に設けられた固定部28に固定されている。第三圧縮コイルバネ24Bbは、第三軸棒24Bgの周囲に挿通され、その一端部が、第二スロット収納部保持治具25Bの内側面に当接し、他端部が固定部28に当接している。
Similarly, one end of the third shaft rod 24Bg penetrates the second slot storage
そして、第一スロット収納部保持治具25A及び第二スロット収納部保持治具25Bは、平行に設置された第一コイルエンド部成形下型21A及び第二コイルエンド部成形下型21Bの間でこれらの内側面に沿って、それぞれ第二圧縮コイルバネ24Ab、第三圧縮コイルバネ24Bbを圧縮しながら相互に近づく方向に移動可能となっている。なお、第二軸棒24Ag及び第三軸棒24Bgの外側の端部には、それぞれストッパ29が取り付けられており、ストッパ29により、第一スロット収納部保持治具25Aと第二スロット収納部保持治具25Bとの間隔の初期値を調整できるようになっている。
The first slot storage
図7に示すように、上型ユニット20uは、平面状の可動プレート20U1と、可動プレート20U1の下面に取り付けられ、上述の第一コイルエンド部成形下型21Aと共に単位コイル中間体4Aの第一コイルエンド部4AE1の成形に利用する第一コイルエンド部成形上型22Aと、上述の第二コイルエンド部成形下型21Bと共に単位コイル中間体4Aの第二コイルエンド部4AE2の成形に利用する、第二コイルエンド部成形上型22Bとを備える。第一コイルエンド部成形上型22Aの下面は下方に突出し、第一コイルエンド部成形下型21Aの上面の窪みに沿う形状をしている。同様に第二コイルエンド部成形上型22Bの下面は下方に突出し、第二コイルエンド部成形下型21Bの上面の窪みに沿う形状をしている。
As shown in FIG. 7, the
可動プレート20U1を下降させ、下型ユニット20dの第一コイルエンド部成形下型21Aと上型ユニット20uの第一コイルエンド部成形上型22Aとの間に、単位コイル中間体4Aの第一コイルエンド部4AE1を挟み、同時に、下型ユニット20dの第二コイルエンド部成形下型21Bと上型ユニット20uの第二コイルエンド部成形上型22Bとの間に、単位コイル中間体4Aの第二コイルエンド部4AE2を挟んで加圧することにより単位コイル中間体4Aが単位コイル4に成形される。
The movable plate 20U1 is lowered to form the first coil end portion of the
次に、単位コイル4の成形工程を、図6~図12を用いて具体的に説明する。
まず、成形前の単位コイルの2つのスロット収納部を、それぞれ所定の位置に配置する工程について説明する。
成形前の単位コイル4である単位コイル中間体4Aの2つのスロット収納部41Aを、コイルエンド部成形装置20の第一スロット収納部保持治具25Aと第二スロット収納部保持治具25Bの溝25AM、25BMに1つずつ、図9に示すように挿入し、単位コイル中間体4Aをコイルエンド部成形装置20にセットする(単位コイル中間体配置工程:ステップS001)。
Next, the molding process of the
First, a step of arranging the two slot storage portions of the unit coil before molding at predetermined positions will be described.
The two
次に、スロット収納部の両側に設けられたコイルエンド部である第一コイルエンド部と第二コイルエンド部を挟み込んで所定の形状に加圧成型しながら、2つのスロット収納部の間隔が収納される所定の2つのスロット間隔に基づく長さになるように成形する成形工程について説明する。成形工程は、移動工程と加圧工程を含む。
上型ユニット20uをガイドポスト27に沿って下降させ(上型ユニット移動工程:ステップS002)、図10に示すように第一コイルエンド部成形上型22A、第二コイルエンド部成形上型22Bを第一コイルエンド部4AE1、第二コイルエンド部4AE2に当接させ、更に上型ユニット20uを下降させる。すると、第一コイルエンド部4AE1及び第二コイルエンド部4AE2が徐々に変形を始める。
Next, the space between the two slot storage portions is stored while sandwiching the first coil end portion and the second coil end portion, which are coil end portions provided on both sides of the slot storage portion, and pressurizing them into a predetermined shape. The molding process of molding so as to have a length based on the distance between two predetermined slots will be described. The molding step includes a moving step and a pressurizing step.
The
図11に示すように第一コイルエンド部成形上型22Aと第一コイルエンド部成形下型21Aとで、第一コイルエンド部4AE1を完全に挟み込むまで加圧し、同時に、第二コイルエンド部成形上型22Bと第二コイルエンド部成形下型21Bとで第二コイルエンド部4AE2を完全に挟み込むまで加圧すると単位コイル4の成形が完了する(加圧工程:ステップS003)。成形が完了したら、上型ユニット20uを上昇させて、単位コイル4を第一スロット収納部保持治具25A、第二スロット収納部保持治具25Bから取り外す(ステップS004:取り出し工程)。
As shown in FIG. 11, the first coil end portion molding
ところで、第一コイルエンド部4AE1、4AE2を平面形状から立体波形形状へ変形させる際には、2つのスロット収納部41Aの間隔は、図10に示すP1(約200mm)から図11に示すP2(163mm)まで、第一コイルエンド部成形上型22A、第二コイルエンド部成形上型22Bの下降に従って徐々に狭くなっていく。そのため第一スロット収納部保持治具25A、第二スロット収納部保持治具25Bは、互いに平行移動が可能な構成となっている。
By the way, when the first coil end portions 4AE1 and 4AE2 are deformed from the planar shape to the three-dimensional corrugated shape, the distance between the two
図7~図10に示すように、第一スロット収納部保持治具25A、第二スロット収納部保持治具25Bは、スライド機構23の上に、図10、紙面左右方向に移動可能に載置されている。スライド機構23は、2つのスロット収納部41A間の間隔を縮める方向と、その逆の広げる方向の双方について、第二圧縮コイルバネ24Ab、第三圧縮コイルバネ24Bbへの付勢、開放により移動可能な構成となっている。
As shown in FIGS. 7 to 10, the first slot storage
また、図11等に示すように、単位コイル4の第一コイルエンド部4E1、第二コイルエンド部4E2は、軸方向から見た時、周方向に対称ではない、紙面左側の方が、右側に比べて大きく曲げられている。よって、第一スロット収納部保持治具25Aの方が、第二スロット収納部保持治具25Bより、最初の位置から内側まで大きく移動している。
Further, as shown in FIG. 11 and the like, the first coil end portion 4E1 and the second coil end portion 4E2 of the
このような理由により、本願では、第一スロット収納部保持治具25Aと第二スロット収納部保持治具25Bとは、独立して異なる距離を移動可能となるよう、第一スロット収納部保持治具25Aと第二スロット収納部保持治具25Bとの中間に設けられた固定部28と、固定部28に別々に固定された第二軸棒24Agと第三軸棒24Bg、及び、それぞれに挿通された第二圧縮コイルバネ24Abと第三圧縮コイルバネ24Bbを設けている。
For this reason, in the present application, the first slot storage
図13Aは、1個目の単位コイル4をスロット内に収納したステータコア2の上面図である。
図13Bは、1個目の単位コイル4をスロット内に収納したステータコア2の側面図である。
FIG. 13A is a top view of the
FIG. 13B is a side view of the
本実施の形態に示す回転電機用のステータ100は、36スロット、3相の回転電機用である。36個の単位コイル4が、9個のティースtを跨いで順にステータコア2に収納されている。すなわち、図13Aに示すように、コアスロットピッチCの等間隔(図13Aの場合は、167mm)で、2つのスロット収納部41が、スロットSに収納されている。2つのスロット収納部41の一方の軸方向の端部同士は、第一コイルエンド部4E1で接続されており、2つのスロット収納部41の他方の端部同士は、第二コイルエンド部4E2で接続されている。
The
スロットSに収納される前の単位コイル4の2つのスロット収納部41間のピッチは、スロットSに挿入し易いように、コアスロットピッチCに対して若干狭い寸法(今回の場合は、163mm)に設定している。このように、収納前のスロット収納部41間のピッチ(距離)を、収納後のスロット収納部間のコアスロットピッチCより若干狭い寸法にすることにより、単位コイル4の第一コイルエンド部4E1及び第二コイルエンド部4E2の高さが軸方向に伸びることなく、理想形状に単位コイル4をスロットSに収納できる。
The pitch between the two
図14Aは、1個目の単位コイル4を内側に挿入したステータコア2の断面斜視図である。
図14Bは、一方のスロット収納部41をスロットSに収納したステータコア2の断面斜視図である。
図14Cは、他方のスロット収納部41を別のスロットSに収納したステータコア2の断面斜視図である。
FIG. 14A is a cross-sectional perspective view of the
FIG. 14B is a cross-sectional perspective view of the
FIG. 14C is a cross-sectional perspective view of the
次に、単位コイル4のステータコア2への収納工程を図14A~14Cを用いて説明する。まず、図14Aに示すように、単位コイル4をステータコア2の内側に、軸方向に挿入する。次に、図14Bに示すように、単位コイル4の、一方のスロット収納部41をスロットSに収納する。次に、図14Cに示すように、先ほど一方のスロット収納部41を収納したスロットSから右側に10個離れたスロットSに、他方のスロット収納部41を収納する。
Next, the process of storing the
このとき、単位コイル4の弾性変形量の範囲内で、若干、2つのスロット収納部41間の間隔を周方向に伸ばしつつ、先に収納したスロット収納部41を中心として、図14C、矢印に示す方向に単位コイル4を回転させながら、他方のスロット収納部41をスロットSに収納し、1個の単位コイル4のステータコア2への収納が完了する。
At this time, within the range of the elastic deformation amount of the
図15Aは、2個目の単位コイル4を収納したステータコア2の断面斜視図である。
図15Bは、2個目の単位コイル4を収納したステータコア2の上面図である。
図16は、2個目の単位コイル4を収納したステータコア2の側面図である。
図17Aは、10個目の単位コイル4を収納したステータコア2の断面斜視図である。
図17Bは、10個目の単位コイル4を収納したステータコア2の上面図である。
図18Aは、全ての単位コイル4を収納したステータコア2の斜視図である。
図18Bは、全ての単位コイル4を収納したステータコア2の上面図である。
FIG. 15A is a cross-sectional perspective view of the
FIG. 15B is a top view of the
FIG. 16 is a side view of the
FIG. 17A is a cross-sectional perspective view of the
FIG. 17B is a top view of the
FIG. 18A is a perspective view of the
FIG. 18B is a top view of the
各図に示すように、1個目の単位コイル4の収納と同様の手順で、36個の全ての単位コイル4のステータコア2への収納を完了すると、図18A、図18Bに示す状態となる。その後、図示しない端末部を結線してステータ100を得る。なお、図15B及び図16に示すように、周方向に隣り合うスロットS間の間隔P3は、周方向に隣り合う単位コイル4の第一コイルエンド部4E1の一番軸方向に高い部分(頂部)同士の間の周方向の間隔P4と等しい。
As shown in each figure, when the storage of all 36 unit coils 4 in the
図19Aは、比較例としての従来のステータ100Nの斜視図である。
図19Bは、比較例としての従来の単位コイル4Nの斜視図である。
従来のステータコア2Nへのコイルエンド部の成形を完了した単位コイルの収納作業では、単位コイル中間体を巻枠から取り出し、作業者が単位コイル中間体を成形し、まず片側のスロット収納部をスロットに差し込み、次に、単位コイル中間体のスロット収納部間のピッチをコアスロットピッチに合わせてスロットへ収納した後、コイルエンド部を隣接するコイルエンド部との重なりを避けるように木槌、へらなどを用いて成形しながら、順々に組み込んでいく作業となっていた。
FIG. 19A is a perspective view of a
FIG. 19B is a perspective view of a
In the conventional unit coil storage work in which the molding of the coil end portion into the
しかし、本実施の形態による回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置及び単位コイルの製造方法によれば、巻取工程とコイルエンド立体波形成形工程の2工程で単位コイル4を完成できる。また、単位コイル中間体4Aから単位コイル4への成形は、コイルエンド部成形装置20を用いて行うので、単位コイル4の一対のスロット収納部41をステータコア2のスロットSに収納するだけで、単位コイル収納工程を完了できる。このように、従来、単位コイル中間体をステータコアに装着後に行っていたコイルエンド部の曲げ作業を省くことが可能となり、生産性の向上を図ることができる。
However, according to the unit coil manufacturing apparatus for the stator of the rotary electric machine and the unit coil manufacturing method according to the present embodiment, the
また、コイルエンド部成形工程は、2箇所のコイルエンド部を同時にプレス成形して完了できるので、単位コイル4の生産性の向上に貢献する効果がある。
Further, since the coil end portion forming step can be completed by simultaneously press forming the two coil end portions, there is an effect of contributing to the improvement of the productivity of the
また、単位コイル4をスロットSに収納する際に、単位コイル4を変形させないか、または変形量を最小限に小さくすることで、単位コイル4を容易にスロットSに収納できるので、熟練工を必要とせず、ステータコイル40の生産性が高い。
Further, when the
また、単位コイル4を順々に収納していくだけで、ステータ100のステータコイル40を形成できるので、導線1の絶縁被膜にステータコイル40の成形過程において単位コイルの絶縁皮膜にダメージを与えることがなくなり、絶縁品質の高いステータコイル40を得ることができる。
Further, since the
また、回転電機を構成する単位コイル4を、予め理想形状に成形できるので、単位コイル4をステータコア2に順次収納していくことで、隣接する単位コイル4の第一コイルエンド部4E1同士、及び、第二コイルエンド部4E2同士の干渉を極力抑えることができる。その結果、第一コイルエンド部4E1、第二コイルエンド部4E2の軸方向の高さが低くなり、ステータコイル40を備えたステータ100、回転電機の小型化を実現できる。これによりステータコイル40に用いる銅の使用量を削減できるため、回転電機としての性能向上に繋がる。
Further, since the
なお、本実施の形態では、導線1として断面形状が略円形の導線を用いたが、回転電機の効率を上げるため、スロット内部における導線1が占める面積を増大させる場合は、導線1が矩形断面であっても適用が可能である。
In the present embodiment, a conductor having a substantially circular cross section is used as the
また、第一スロット収納部保持治具25A及び第二スロット収納部保持治具25Bに溝25AM、25BMを設ける例を示したが、他の方法でスロット収納部41Aを固定してもよい。
Further, although an example in which the grooves 25AM and 25BM are provided in the first slot storage
また、固定部28を取り除き、第二軸棒24Agと第三軸棒24Bgとを1本の軸棒とし、第二圧縮コイルバネ24Abと第三圧縮コイルバネ24Bbとを1本の圧縮コイルバネとしてもよい。
Further, the fixing
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。 Although the present application describes exemplary embodiments, the various features, embodiments, and functions described in the embodiments are not limited to the application of a particular embodiment, either alone or. Various combinations are applicable to the embodiments.
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。 Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the art disclosed in the present application. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted.
100,100N ステータ、1 導線、2,2N ステータコア、
4,4N 単位コイル、4A 単位コイル中間体、41,41A スロット収納部、
4AE1,4E1 第一コイルエンド部、4AE2,4E2 第二コイルエンド部、
10 線材ドラム、12 ガイドローラ、20 コイルエンド部成形装置、
20d 下型ユニット、20d1 載置台、20u 上型ユニット、
20U1 可動プレート、21A 第一コイルエンド部成形下型、
21B 第二コイルエンド部成形下型、22A 第一コイルエンド部成形上型、
22B 第二コイルエンド部成形上型、23 スライド機構、
24Ab 第二圧縮コイルバネ、24Ag 第二軸棒、24Bb 第三圧縮コイルバネ、24Bg 第三軸棒、25A 第一スロット収納部保持治具、
25B 第二スロット収納部保持治具、25AM,25BM 溝、27 ガイドポスト、27b 第一圧縮コイルバネ、27g 第一軸棒、28 固定部、29 ストッパ、
40 ステータコイル、70 巻取装置、71 巻枠、71M 溝、71a ガイド、
73 回転軸、S スロット、t ティース。
100,100N stator, 1 conductor, 2,2N stator core,
4,4N unit coil, 4A unit coil intermediate, 41,41A slot compartment,
4AE1, 4E1 1st coil end part, 4AE2, 4E2 2nd coil end part,
10 wire drum, 12 guide roller, 20 coil end molding device,
20d lower unit, 20d1 mount, 20u upper unit,
20U1 movable plate, 21A first coil end molded lower mold,
21B second coil end molding lower mold, 22A first coil end molding upper mold,
22B 2nd coil end molding upper mold, 23 slide mechanism,
24Ab 2nd compression coil spring, 24Ag 2nd shaft rod, 24Bb 3rd compression coil spring, 24Bg 3rd shaft rod, 25A 1st slot storage holding jig,
25B 2nd slot storage holding jig, 25AM, 25BM groove, 27 guide post, 27b 1st compression coil spring, 27g 1st shaft rod, 28 fixing part, 29 stopper,
40 stator coil, 70 take-up device, 71 winding frame, 71M groove, 71a guide,
73 Rotating shaft, S slot, t teeth.
Claims (5)
2つのスロット収納部と、
2つの前記スロット収納部の軸方向の一端部同士を接続する第一コイルエンド部と、
2つの前記スロット収納部の軸方向の他端部同士を接続する第二コイルエンド部とを含む回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置であって、
上型ユニットと、下型ユニットと、前記上型ユニットと前記下型ユニットを離合可能に案内する可動機構を含み構成され、
前記下型ユニットは、
互いに平行に配置された、一方の前記スロット収納部を保持する第一スロット収納部保持治具、及び、他方の前記スロット収納部を保持する第二スロット収納部保持治具と、
前記第一スロット収納部保持治具の一端部と、前記第二スロット収納部保持治具の一端部とを結び、前記第一コイルエンド部を成形する第一コイルエンド部成形下型、及び、前記第一スロット収納部保持治具の他端部と、前記第二スロット収納部保持治具の他端部とを結び、前記第二コイルエンド部を成形する第二コ
イルエンド部成形下型とを備え、
前記上型ユニットは、
前記第一コイルエンド部成形下型と対向する位置に設けられ、前記上型ユニットと前記下型ユニットとが離合する方向の内、前記上型ユニットが前記下型ユニットに向かう方向である第一方向に下降し、前記第一コイルエンド部を前記第一方向に変形させて成型する第一コイルエンド部成形上型と、
前記第二コイルエンド部成形下型と対向する位置に設けられ、前記第一方向に下降し、前記第二コイルエンド部を前記第一方向に変形させて成型する第二コイルエンド部成形上型とを備え、
前記第一スロット収納部保持治具及び前記第二スロット収納部保持治具は、スライド機構を介して配置され、
前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型は、前記スライド機構と平行に配置され、
前記スライド機構は、前記第一コイルエンド部成形上型および前記第二コイルエンド部成形上型が前記第一方向に下降するにつれて、前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型の間で、前記第一コイルエンド部成形下型及び前記第二コイルエンド部成形下型の内側面に沿い、かつ前記第一方向に直交する方向に、前記第一スロット収納部保持治具及び前記第二スロット収納部保持治具を相互に接近させる回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。 Consists of the stator coil of a rotary electric machine,
Two slot compartments and
A first coil end portion that connects one end portion in the axial direction of the two slot storage portions, and a first coil end portion.
A device for manufacturing a unit coil for a stator of a rotary electric machine, including a second coil end portion that connects the other ends in the axial direction of the two slot accommodating portions.
It is configured to include an upper mold unit, a lower mold unit, and a movable mechanism for guiding the upper mold unit and the lower mold unit so as to be detachable.
The lower unit is
A first slot storage portion holding jig for holding one of the slot storage portions and a second slot storage portion holding jig for holding the other slot storage portion, which are arranged in parallel with each other,
A first coil end molding lower mold that connects one end of the first slot storage portion holding jig and one end of the second slot storage portion holding jig to form the first coil end portion, and A second coil end molding lower mold that connects the other end of the first slot storage portion holding jig and the other end of the second slot storage portion holding jig to form the second coil end portion. Equipped with
The upper mold unit
The first coil end portion is provided at a position facing the molded lower mold, and the upper mold unit is in the direction toward the lower mold unit in the direction in which the upper mold unit and the lower mold unit are separated from each other. A first coil end molding upper mold that descends in the direction and deforms the first coil end portion in the first direction to mold.
A second coil end molding upper mold provided at a position facing the second coil end molding lower mold , descending in the first direction, and deforming and molding the second coil end portion in the first direction. And with
The first slot storage portion holding jig and the second slot storage portion holding jig are arranged via a slide mechanism.
The first coil end molded lower die and the second coil end molded lower die are arranged in parallel with the slide mechanism.
In the slide mechanism, as the first coil end molding upper die and the second coil end molding upper die descend in the first direction, the first coil end molding lower die and the second coil end die The first slot accommodating portion is held between the lower molding dies along the inner side surface of the first coil end molding lower die and the second coil end forming lower die and in a direction orthogonal to the first direction. A device for manufacturing a unit coil for a stator of a rotary electric machine that brings a jig and the holding jig for the second slot storage portion close to each other .
前記第二軸棒の周囲に挿通され、一端部が、前記第一スロット収納部保持治具の内側面に当接し、他端部が前記固定部に当接している第二圧縮コイルバネと、
一端部が、前記第二スロット収納部保持治具を前記スライド機構のスライド方向と同じ方向に内側から貫通し、他端部が、前記固定部に固定されている第三軸棒と、
前記第三軸棒の周囲に挿通され、一端部が、前記第二スロット収納部保持治具の内側面に当接し、他端部が前記固定部に当接している第三圧縮コイルバネとを備えた請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機のステータ用の単位コイルの製造装置。 One end penetrates the first slot storage portion holding jig from the inside in the same direction as the slide direction of the slide mechanism, and the other end portion is the first slot storage portion holding jig and the second slot storage portion. The second shaft rod fixed to the fixing part provided between the holding jig and
A second compression coil spring that is inserted around the second shaft rod, one end of which is in contact with the inner surface of the first slot storage portion holding jig, and the other end of which is in contact with the fixed portion.
One end portion penetrates the second slot storage portion holding jig from the inside in the same direction as the slide direction of the slide mechanism, and the other end portion is a third shaft rod fixed to the fixing portion.
It is provided with a third compression coil spring that is inserted around the third shaft rod, one end of which is in contact with the inner surface of the second slot storage portion holding jig, and the other end of which is in contact with the fixed portion. The device for manufacturing a unit coil for a stator of a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3.
前記単位コイルは、
2つのスロット収納部と、
2つの前記スロット収納部の軸方向の一端部同士を接続する第一コイルエンド部と、
2つの前記スロット収納部の軸方向の他端部同士を接続する第二コイルエンド部とを含み、
成形前の前記単位コイルの2つの前記スロット収納部を、それぞれ保持する配置工程と、
前記第一コイルエンド部と前記第二コイルエンド部を挟み込んで所定の形状に加圧成型しながら、2つの前記スロット収納部の間隔が所定の長さになるように成形する成形工程とを有する回転電機のステータ用の単位コイルの製造方法。 A method for manufacturing a unit coil for a rotary electric machine using the apparatus for manufacturing a unit coil for a rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4 .
The unit coil is
Two slot compartments and
A first coil end portion that connects one end portion in the axial direction of the two slot storage portions, and a first coil end portion.
Includes a second coil end that connects the other ends of the two slot compartments in the axial direction.
An arrangement process for holding each of the two slot storage portions of the unit coil before molding, and
It has a molding step of sandwiching the first coil end portion and the second coil end portion and press-molding the second coil end portion into a predetermined shape so that the distance between the two slot accommodating portions becomes a predetermined length. A method for manufacturing a unit coil for a stator of a rotary electric machine.
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