JPH1023720A - スロットレス型巻線ステータの製造方法 - Google Patents

スロットレス型巻線ステータの製造方法

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JPH1023720A
JPH1023720A JP9054895A JP5489597A JPH1023720A JP H1023720 A JPH1023720 A JP H1023720A JP 9054895 A JP9054895 A JP 9054895A JP 5489597 A JP5489597 A JP 5489597A JP H1023720 A JPH1023720 A JP H1023720A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単で、コイル導体をモータの軸線に対して
より正確に平行に位置決めでき、また、スロットの充填
率をより高めることができる、電気機械の円筒状の外殻
内に配置されたスロットレス型巻線ステータを製造する
方法を提供する。 【解決手段】 コイル12が予め形成され且つ移送工具
10の位置決めピン18上に配置された、電気モータ用
のスロットレス型巻線ステータの製造方法である。その
後に、巻線コイルが装填された移送工具10をステータ
の外殻14内に挿入する。この挿入中、コイルガイド2
2がコイルを均し、巻線の作用部分が比較的真っ直ぐで
且つ軸線に対して平行であるようにする。巻線が所定位
置にあるとき、位置決めピン18を引っ込めて、移送工
具10が端部折り返し部分11を外方に付勢する。端部
の折り返し部分11が外方に拡がったときに、移送工具
を取り外す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気モータの製造
方法、より具体的には、スロットレス型電気モータ及び
歯無し型電気モータの製造方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スロットレス型の高性能のサーボモータ
は、例えば、米国特許第4,679,313号、同第
4,868,970号及び同第4,754,739号の
明細書に記載されている。スロットレスステータ巻線の
設計は、スロット及び歯を有する従来の設計に優る多数
の有利な点がある。歯が無いスロットレスの設計は、著
しいぎくしゃくした動きをなくし、また、騒音を顕著に
軽減する。これらの設計は、インダクタンスが小さく、
従って、高周波を励起するスイッチ動作及び極めて高速
度の作動が可能である。スロットレスの設計は、出力対
重量の比に優れ且つ作動効率に優れている。これらの設
計は、歯を有さず、このため、歯の飽和という問題が生
じない。更に、このスロットレスの設計は、一般に、ト
ルクの変動が少なく、より円滑に作動する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】スロットレス型モータ
は、多数の潜在的な利点を有するが、製造に伴う困難性
のために、これらのモータは実際に製造することは難し
い。公知の製造方法は、米国特許第4,563,808
号に記載されたものがある。従来の歯付きステータの構
造の場合、予め巻いたコイルを移送工具により装着機械
内の取付具に移送し、その機械がコイルをステータコア
内の適正な位置まで摺動する。この従来の設計の場合、
これらの歯がスロットの境界を設定する。また、これら
の歯は、コイルをその適正な位置に配置するために装着
機械により利用される。上記の米国特許第4,563,
808号の明細書には、コイルを所定の位置に案内する
ための一時的な歯が設けられた装着機械を提供する独創
的な取り付け方法が記載されている。これらのコイル
は、装着機械を除去したとき、膨張可能なスリーブによ
り巻線の中心の所定の位置に保持される。
【0004】従来のスロット付き型及びスロットレス型
の設計の双方において、予め巻いたコイルを所定の位置
に摺動させる取り付け方法の性質は、所定の領域内に配
置可能である巻線の量を制限する傾向がある。その理由
は、装着装置は、通常、スロット領域を巻線と共用する
からである。二重に絶縁した巻線を使用して、実現可能
であるスロットの充填率(スロットの全面積に対する銅
線の断面積の比)の程度は、30乃至40%程度である
ことが多い。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願の一つの発明は、予
め巻いたコイルをスロットレスステータ内に配置する新
規な方法及び装置を提供するものである。電気機械の円
筒状の外殻内に配置されたスロットレス型巻線ステータ
を製造する方法は、一端に引っ込み可能な位置決めピン
を有する移送工具を提供するステップと、巻線コイルを
予め形成し且つ該コイルを上記の位置決めピンの上に配
置するステップと、上記の巻線コイルが装填された上記
の移送工具を上記の円筒状のステータの外殻を介して移
動して、上記コイルの端部の折り返し部分が上記の円筒
状の外殻の両端から外に出るようするステップと、上記
の外殻を介して移動する間に、コイルガイドを使用し
て、上記のコイルを均して、上記の端部の折り返し部分
間の上記外殻内にある上記コイルの部分が略平行となる
ようにするステップと、上記のコイルが上記のステータ
の外殻に対して位置決めされた後に、上記の位置決めピ
ンを引っ込めるステップと、上記の移送工具の位置決め
ピンの端部にて上記端部の折り返し部分を外方に拡げる
ステップと、上記の移送工具を取り外すステップとを含
んで構成されている。
【0006】本願の他の発明は、円筒状のロータと、磁
性材料で出来た円筒状のステータの外殻と、移送工具か
ら伸長する位置決めピン上に配置された、予め形成した
巻線コイルとを備えるスロットレス型巻線ステータを有
する電気機械にして、端部の折り返し部分が前記円筒状
外殻の両端から伸長する位置まで、前記巻線コイルが前
記円筒状のステータの外殻を通して引っ張り出されるよ
うになっており、その後、移送工具を取り外し得るよう
に、前記位置決めピンが引っ込められ、前記端部の折り
返し部分が、少なくとも一端にて前記円筒状ロータをそ
の内部に挿入し得るように外方に拡がっており、前記巻
線が、該巻線を前記円筒状の外殻に固着し得るように樹
脂で含浸されて構成されている。
【0007】この方法の装置は、大部分の従来技術のも
のよりも簡単である。コイル導体をモータの軸線に対し
てより正確に平行に位置決めすることができ、また、ス
ロットの充填率をより高めることができる。
【0008】非粘着性スリーブ(例えば、テフロン(T
eflon)で被覆したスリーブ)により取り巻かれた
移送工具は、全体として入り子式の構造をしており、予
め巻いたコイルを円筒状のステータコア(本明細書に
て、ステータの外殻とも称する)に移送するために本発
明に従って使用される。引っ込み可能な位置決めピン
が、工具の一端から伸長している。このピンは、予め巻
いたコイルを緩く位置決めするために使用される。緩く
位置決めしたコイルをステータコアを介して押し込むと
き、導体を均す工具としてコイルガイドが使用される。
先端の折り返し部分がステータコアを超えて伸長するピ
ン上にある状態にて、コイルが所定の位置にあるとき、
その位置決めピンが引っ込んでその先端の折り返し部分
を解放させる。次に、ストリッパラムを上方に押して、
先端の折り返し部分を外方に拡げる。次に、コイル及び
非粘着性スリーブがステータコア内に残るようにして、
移送工具を引き戻す。次に、コイルの先端を相互に接続
し、その巻線に適当な樹脂を含浸させるといった仕上げ
工程を実施する。所望であれば、その後に、巻線の中心
からこの非粘着性スリーブを取り外すことができる。
【0009】本発明の上記の方法及び装置の有利な点の
一部は、次の通りである。
【0010】(1)移送及び挿入のための複合型工具を
使用することにより、工程中の一つのステップが不要と
なり、このため、配置誤差の機会が少なくなる。
【0011】(2)ステータコア内に配置した後に、コ
イルと共に残る非粘着性スリーブを取り巻くようにコイ
ルを位置決めすることにより、コイル導体の位置決め誤
差が更に少なくなり且つ工程が簡略化される。
【0012】(3)半径方向ではなくて、軸方向に伸長
する引っ込み可能な位置決めピンを使用することによ
り、65%程度のスロット充填率を達成することができ
る。
【0013】(4)この工具の設計は、比較的小型(直
径32mm程度)のモータを製造することができ、操作
者の仕事が簡略化されるため、製造工程の時間が短縮さ
れる。
【0014】(5)移送工具及び数種のその他の構成要
素を交換することにより、該装置は、巻線パターン、極
数、即ち相の数、及び/又は直径及び長さの異なるモー
タを製造するために容易に変更することが可能である。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の特徴及び目的は、本発明
の好適な実施の形態に関する以下の説明により完全に記
載されている。
【0016】移送工具10は、予め巻いたコイル12を
円筒状のステータコア14内に移送する各種の段階にて
図1乃至図8に示されている。この移送工具は、全体と
して入り子式の構造体であり、ディスク17、19、2
1で示した取り付け基部を垂直方向に関節動作させるこ
とにより、その作動を制御することができる。これらの
ディスク17、21は、連動して動き得るように、空気
/液圧シリンダ軸のような線形アクチュエータと構造的
に接続されている。ディスク19は、二次的な線形アク
チュエータによってディスク17、21に関して駆動さ
れる。移送工具のマンドレル16は、主たる構造体部材
であり、平滑な捩りロックコネクタによってディスク1
9に固着された円筒体である。「スロット」の境界を設
定する位置決めピン18がマンドレル16に締結されて
いる。また、該位置決めピン18は、ストリッパ20を
自在に貫通するマンドレルから上方に伸長している。ス
トリッパ20は、完成したステータの最終内径に等しい
直径を有している。また、該ストリップ20は、マンド
レル16の中心を貫通して垂直方向に伸長するロッド
(ディスク21と最終的に接触するロッド)に取り付け
られている。仕上がったステータの内径に等しい外径を
有する、円筒状スリーブ15は、マンドレル16の上を
自在に摺動する。また、該円筒状スリーブは、マンドレ
ル組立体が所定位置にあるとき、ディスク17上に着座
する。ストリッパ20は、スリーブ15の頂部に着座す
る。スリーブ15は、非粘着性(non−stick)
材料(例えば、テフロンのような4ふっ化エチレン)の
外側被覆を有する肉厚の薄い円筒体であることが好まし
い。この被覆材料は、ステータの巻線が完了し、接着さ
せた後に、円筒体を取り外すのを容易にする。また、ス
リーブ15は、所定位置に配置したならば、ステータの
一体部分となる、肉厚の薄い絶縁性材料(例えば、エポ
キシ繊維ガラス)とすることができる。
【0017】位置決めピン18(巻線を画成する「スロ
ット」の数と同数)が図1のストリッパ20を貫通して
伸長する状態で示してある。巻線の所定の数のコイルが
互いにその適正な方向に向けてこれらのピン上の所定位
置に配置されている。
【0018】ステータコア14は、製造されるモータの
一部である。このステータコア14は、磁性材料(好ま
しくは、積層鉄)で出来ており、ロータの永久磁石に対
する磁束の戻り経路を提供する。ステータコアは、移送
工具の軸線上の整合位置に頂部板28により保持されて
いる。コイルガイド22は、底部板26の上に取り付け
られ、この底部板の中心もステータコア上にある。コイ
ルガイドは、挿入される間に、コイル12を均す。コイ
ルガイド22は、枢着点23にて枢着されており、通
常、ばね24により図1に示した位置に保たれている。
【0019】本発明の方法において、最初に、製造され
るモータの巻線型式に従って従来の巻線機でコイル12
を予め巻線する。スリーブ15及びストリッパ20を所
定位置に有する移送工具10を使用して、コイルを図1
乃至図8に示した順列装置に移送する。コイルの位置決
めピン18の数は、コイルが配置される「スロット」の
数に等しい。各コイル12の先端の折り返し部分11
は、ピンの異なる組みの周りでループ状に形成され、コ
イルは、図1に示すように、スリーブ15に沿って下方
に垂れ下がっている。次に、コイルが装填された移送工
具をディスク17、19上の所定位置に配置し且つ係止
する。次に、クランプ30を閉じて、コイル12を内方
に整えて、図2に示すように、スリーブ15をぴったり
と取り巻くようにする。
【0020】次に、コイルが所定位置にある移送工具1
0を図3に示した位置まで上方に押して、巻線の先端の
折り返し部分11がステータコア14の上方に伸長する
ようにする。移送工具が上方に動くと、スロットガイド
22がコイルを均して、導体が真っ直ぐで且つ軸線に対
して平行となるようにする。この均し動作により、コイ
ルはそのそれぞれの「スロット」の位置に配置される。
クランプ30は、移送工具が前進すると、後退する。次
に、制御ディスク19を下降させることによって位置決
めピン18が引っ込み、巻線の先端の折り返し部分11
が図4に示すように自由となる。
【0021】図5に示すように、次に、ストリッパ20
は、上方に伸長したとき、ラムとして作用し、端部の折
り返し部分を上方に付勢し且つスリーブ15をその最終
位置に動かす。図6に示すように、次に、ピン18をス
トリッパ20を通じて伸長させる。この場合、ディスク
19がディスク17、21に関してその最初の位置に戻
っているため、位置決めピンはコイルから離れている。
【0022】巻線が所定位置になった後に、図7に示す
ように、スリーブ、ステータコア及び巻線を残して、移
送工具を制御ディスクから取り外してスリーブ15から
引き出す。次に、図8に示すように、スリーブ、巻線、
及びステータコアを取り外す。その後に、コイルを相互
に接続することと、巻線に適当な樹脂を含浸させること
と、ロータ及びモータハウジングを取り付けることとか
ら成る仕上げ工程が行われる。線形アクチュエータがデ
ィスク17、19、2をその開始位置に戻す。
【0023】上記方法の一つの変形例は、コイル導体を
隣接する導体に接着させ得るようにするため、接着剤が
被覆された巻線を使用することである。この配置の場
合、コイルは、移送工程中に導体を適正な整合状態に保
つ自己支持型の構造体を形成する。
【0024】図1乃至図8に図示するように、ディスク
17、21は、常に、共に動くから、組み合わせて単一
のアクチュエータにより制御するようにしてもよい。デ
ィスク19は、ディスク17、21に動くため、別個の
アクチュエータにより制御される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法によるステップの進行段階を示す
移送工具の断面図である。
【図2】当該ステップの進行段階を示す移送工具の断面
図である。
【図3】当該ステップの進行段階を示す移送工具の断面
図である。
【図4】当該ステップの進行段階を示す移送工具の断面
図である。
【図5】当該ステップの進行段階を示す移送工具の断面
図である。
【図6】当該ステップの進行段階を示す移送工具の断面
図である。
【図7】当該ステップの進行段階を示す移送工具の断面
図である。
【図8】当該ステップの進行段階を示す移送工具の断面
図図である。
【符号の説明】
10 移送工具 11 巻線端部の折
り返し部分 12 巻線コイル 14 外殻/ステー
タコア 15 円筒状スリーブ 16 マンドレル 17、19、21 ディスク 18 位置決めピン 20 ストリッパ 22 コイルガイド 23 枢着点 24 ばね 26 底部板 28 頂部板 30 クランプ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気機械の円筒状外殻(14)内に配置
    されたスロットレス型巻線ステータの製造方法にして、 一端に引っ込み可能な位置決めピン(18)を有する移
    送工具(10)を提供するステップと、 巻線コイル(12)を予め形成し且つ該コイルを前記位
    置決めピン(18)の上に配置するステップと、 前記巻線コイル(12)が装填された前記移送工具(1
    0)を前記円筒状のステータの外殻(14)を貫通する
    ように移動して、前記コイルの端部の折り返し部分(1
    1)が前記円筒状外殻の両端から外に出るようにするス
    テップと、 前記外殻を貫通するように移動する間に、コイルガイド
    (22)を使用して前記コイル(12)を均し、前記端
    部折り返し部分(11)間にて前記外殻内にある前記コ
    イルの部分が略平行となるようにするステップと、 前記コイルが前記ステータの外殻に関して配置された後
    に、前記位置決めピン(18)を引っ込めるステップ
    と、 前記移送工具(10)の端部の位置決めピン(18)に
    おける前記端部折り返し部分(11)を外方に拡げるス
    テップと、 前記移送工具(10)を取り外すステップとを含む製造
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の製造方法にして、前記
    移送工具(10)が、前記コイル(12)を前記位置決
    めピン(18)から取り外すために一端に設けられたス
    トリッパ(20)を更に備える製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の製造方法にして、前記
    移送工具(10)が、前記位置決めピンの引っ込み及び
    ストリッパの伸長が前記移送工具の一端から制御可能で
    あるように入り子式の構造体を備える製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の製造方法にして、前記
    移送工具(10)が非粘着性スリーブ(15)で取り巻
    かれており、前記コイル(12)が前記スリーブの外側
    の位置に配置され、前記工具を取り外したとき、前記ス
    リーブが、前記コイル及び前記円筒状外殻(14)内に
    止まるようにした製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の製造方法にして、前記
    スリーブ(15)が4ふっ化エチレンで被覆される製造
    方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の製造方法にして、前記
    工具(10)を取り外した後で且つ前記スリーブ(1
    5)を取り外す前に、前記コイル(12)に樹脂を含浸
    させる製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項4に記載の製造方法にして、前記
    スリーブ(15)が、その最終位置に配置されたならば
    ステータの一体部分となる薄肉厚の絶縁性材料で出来て
    いる製造方法。
  8. 【請求項8】 円筒状のロータと、磁性材料で出来た円
    筒状のステータの外殻(14)と、移送工具(10)か
    ら伸長する位置決めピン(18)上に配置された、予め
    形成した巻線コイル(12)とを備えるスロットレス型
    巻線ステータを有する電気機械にして、端部の折り返し
    部分(11)が前記円筒状外殻(14)の両端から伸長
    する位置まで、前記巻線コイル(12)が前記円筒状の
    ステータの外殻(14)を通して引っ張り出されるよう
    になっており、その後、移送工具(10)を取り外し得
    るように、前記位置決めピン(18)が引っ込められ、
    前記端部の折り返し部分(11)が、少なくとも一端に
    て前記円筒状ロータをその内部に挿入し得るように外方
    に拡がっており、前記巻線が、該巻線を前記円筒状の外
    殻(14)に固着し得るように樹脂で含浸されている電
    気機械。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載のスロットレス型巻線ス
    テータを有する電気機械にして、前記移送工具(10)
    が非粘着性スリーブ(15)で取り巻かれており、前記
    移送工具(10)を取り外した後、前記非粘着性のスリ
    ーブが前記巻線コイル(12)内に止まるようにした電
    気機械。
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JPH1023720A true JPH1023720A (ja) 1998-01-23
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