JPH11289723A - 回転電機の固定子の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁不良のない信頼性の高い回転電機の固定
子の製造装置及び製造方法を提供する。 【解決手段】 電線を巻枠に成形巻回してコイルとする
巻回手段２９と、成形巻回したコイルを巻回した状態に
保持してコイル挿入治具に移載する機構２８と、を具備
する回転電機の固定子の製造装置において、電線を巻回
している電線ボビンの回転と同期させて、前記巻枠を回
転駆動させる駆動手段２４を備える。また、コイル挿入
治具１０に移載したコイルを取出して固定子鉄心に挿入
する取出挿入機構１１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の固定子
の製造装置及び製造方法に係り、特に絶縁不良のない高
信頼性の固定子の製造装置及び製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】汎用誘導電動機などの回転電機では、そ
の固定子の組立方法として、電線（マグネットワイヤ）
を予め所定のコイル形状に成形巻回したコイルを複数個
用意し、それらを順次、固定子鉄心のスロットに挿入
し、組み合わせて固定子を形成していく方法が従来から
使用されている。

【０００３】そこで、このような従来の製造装置による
固定子の製造方法について、図９〜図２０を参照して説
明する。図９は、従来のフライヤー方式の巻線挿入機の
外観説明図である。図１０は、従来のフライヤー方式の
巻線挿入機の巻枠及びコイル挿入治具の拡大説明図であ
る。図１１は、従来のフライヤー方式の巻線挿入機のフ
ライヤーによる１段目のコイル巻回の説明図である。図
１２は、図１１におけるブレード、ウェッジガイドと巻
枠との関係説明図である。図１３は、従来のフライヤー
方式の巻線挿入機のフライヤーによる２段目のコイル巻
回の説明図である。図１４は、図１３におけるブレー
ド、ウェッジガイドと巻枠との関係の説明図である。図
１５は、従来のフライヤー方式の巻線挿入機のフライヤ
ーによる３段目のコイル巻回の説明図である。図１６
は、図１５におけるブレード、ウェッジガイドと巻枠と
の関係の説明図である。図１７は、従来のフライヤー方
式の巻線挿入機のコイル挿入治具にコイルを移載した状
態の説明図である。図１８は、従来のフライヤー方式の
巻線挿入機のコイル挿入治具に移載ししたコイルの概略
説明図である。図１９は、従来のフライヤー方式の巻線
挿入機において、２極目のコイルの巻回の状態の説明図
である。図２０は、従来のフライヤー方式の巻線挿入機
において、複数極の巻回が完了した状態の説明図であ
る。

【０００４】従来例の回転電機の固定子の製造装置を図
９に示す。１は回転するフライヤー、２はフライヤーの
先端に取り付けてあるノズル、３は巻枠、４は成形巻回
位置にあるコイル挿入治具、５は電線、６は電線ボビ
ン、７は電線経路、８はフライヤー駆動モータ、９はタ
ーンテーブル、１０は挿入位置にあるコイル挿入治具、
１１はコイル挿入装置である。図１０において、１２は
フライヤー駆動モータ８に取り付けられたタイミングプ
ーリ、１３はフライヤーに取り付けられたタイミングプ
ーリ、１４は回転駆動を伝達するタイミングベルト、１
５は環状に配置されたブレード、１６はブレード１５に
接して環状に配置されたウェッジガイドである。

【０００５】以上のように構成された従来のフライヤー
方式の巻線挿入機について、以下、その成形巻回動作と
コイル挿入治具４へのコイルの移載動作と固定子鉄心ヘ
の挿入動作について説明する。図１１において、１７は
巻枠３の一部でコイル挿入治具４のブレード１５にわず
かな隙間をもって突入可能な構造をもった固定巻枠、１
８はその相手側となる移動巻枠である。まず、図１１、
１２に示すように、複数段に構成された巻枠３のうち１
段目がコイル挿入治具４のブレード１５に突入し、巻枠
３の外周をフライヤー１が回転する。ノズル２から導出
された電線５´を巻枠３の１段目に所定回数成形巻回し
た後、図１３、１４に示すように、巻枠３が下降し、次
に巻枠３の２段目に所定回数巻回する。図１５、１６に
示すように、これを複数段分繰り返した後、図１７、１
８に示すようにフライヤー１が停止し、かき落とし治具
１９により成形巻回したコイルをコイル挿入治具４のブ
レード１５に移載し、巻枠３が上昇し、１極目の巻線が
完了する。次に、図１９において、コイル挿入治具４が
回転し、１極目と同様に２極目の巻線を行う。図２０は
複数極の成形巻回が完了した状態を示す。次に、複数極
成形巻回したコイル２０を搭載したコイル挿入治具４を
ターンテーブル９を回転することにより、所定のコイル
挿入位置に移動した後、図示しない固定子鉄心をコイル
挿入治具４のブレード１５に介しセットし、コイル挿入
装置１１により、コイル２０を固定子鉄心に挿入し、１
相分の巻線、挿入が完了となる。以上の動作を必要相分
のみ繰り返し、固定子が完成する。

【０００６】上記従来例は、固定子コイルの成形巻回、
挿入に伴う固定子コイル、スロット内絶縁物の損傷発生
について充分な配慮がされているとは言えず、絶縁性能
保持の点に問題があった。特に、近年は、回転電機の小
形化、高効率化が叫ばれ、固定子でのスロット内コイル
占積率（以下、「占積率」という。）を高める傾向にあ
るが、この場合は１個スロット内に挿入すべき電線の本
数が多くなり、この結果、成形巻回したコイルの挿入に
伴う電線の絶縁被膜、スロット内絶縁物の損傷発生頻度
が異常に高くなってしまう。これは、従来技術では、電
線はフライヤーの回転により電線ボビンから巻戻してい
るが、回転するフライヤーに取付けられたノズルから排
出する電線に捻じれが生じる。また、フライヤーの加減
速により電線に過度の張力を付加してしまい硬度が増
し、また、伸びが生じるため、電線の絶縁被膜が損傷し
やすくなるからである。また、コイル挿入治具のブレー
ドにかき落とされたコイルのうち、固定巻枠に対し移動
巻枠側で成形巻回された電線は成形巻回された順番で配
置されないため、固定子鉄心のスロット内に挿入される
過程、また、挿入後において電線同士の交わりが多発
し、結果、本来より高い占積率となり固定子コイル、ス
ロット内絶縁物が損傷しやすくなるからである。そし
て、この結果、絶縁不良が多発し、信頼性の低下と、歩
留まりの低下によるコストの上昇が免れなくなってしま
うという問題が生じてしまう。

【０００７】また、回転電機の巻線装置として、巻枠と
電線ボビンとを同期して回転させることは、特開平２−
２６１０３７号公報等で提案されており、電線の案内を
巻枠１回転毎に電線の外径寸法分のみ巻枠の回転軸と平
行移動させることも、特開昭６３−４２１０９号公報等
で提案されているが、これらは、コイル挿入治具に移載
する機構等について、考慮していない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、絶縁不
良のない信頼性の高い回転電機の固定子の製造装置及び
製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、電線を巻枠に
成形巻回してコイルとする巻回手段と、成形巻回したコ
イルを巻回した状態に保持してコイル挿入治具に移載す
る機構と、を具備する回転電機の固定子の製造装置にお
いて、前記電線を巻回している電線ボビンの回転と同期
させて、前記巻枠を回転駆動させる駆動手段を備える回
転電機の固定子の製造装置である。

【００１０】また、本発明は、上記コイル挿入治具に移
載したコイルを取出して固定子鉄心に挿入する取出挿入
機構を備える回転電機の固定子の製造装置である。

【００１１】そして、本発明は、上記巻枠の回転軸は、
上記電線ボビンの回転軸と平行に配置されている回転電
機の固定子の製造装置である。

【００１２】更に、本発明は、上記電線を上記巻枠に巻
回する案内は、巻枠１回転毎に電線の外径寸法分のみ巻
枠の回転軸と平行に移動する案内移動手段を備える回転
電機の固定子の製造装置である。

【００１３】また、本発明は、上記巻枠の回転速度と上
記電線ボビンの回転速度とを制御して、上記案内と電線
ボビン間の張力を一定とする速度制御手段を備える回転
電機の固定子の製造装置である。

【００１４】そして、本発明は、電線を巻枠に成形巻回
してコイルとし、成形巻回したコイルを巻回した状態に
保持してコイル挿入治具に移載する、回転電機の固定子
の製造方法において、前記電線を巻回している電線ボビ
ンの回転と同期させて、前記巻枠を回転させる回転電機
の固定子の製造方法である。

【００１５】更に、本発明は、上記コイル挿入治具に移
載したコイルを取出して固定子鉄心に挿入する回転電機
の固定子の製造方法である。

【００１６】また、本発明は、上記巻枠の回転軸は、上
記電線ボビンの回転軸と平行にする回転電機の固定子の
製造方法である。

【００１７】そして、本発明は、上記巻枠１回転毎に電
線の外径寸法分のみ、電線を巻枠の回転軸と平行移動し
て、上記巻枠に案内する回転電機の固定子の製造方法で
ある。

【００１８】更に、本発明は、上記巻枠の回転と電線ボ
ビンの回転とを制御して、上記案内と電線ボビン間の張
力を一定にする回転電機の固定子の製造方法である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の発明の実施の形態を説明
する。本発明の実施例を図面を用いて、説明する。図１
は、実施例における固定子の製造装置の一例の外観説明
図である。図２は、図１の装置の構成要素の位置関係を
示す説明図である。図３は、実施例における１段目のコ
イル巻回開始の説明図である。図４は、実施例における
２段目のコイル巻回開始の説明図である。図５は、実施
例におけるコイル移載開始の説明図である。図６は、実
施例におけるコイル移載の説明図である。図７は、実施
例におけるコイル移載完了の説明図である。図８は、実
施例における複数極のコイル巻回が完了し、コイル挿入
治具に移載したコイルの概略説明図である。

【００２０】本発明の回転電機の固定子の製造装置の実
施例について、説明する。本実施例の回転電機の固定子
の製造装置は、電線を巻枠に成形巻回してコイルとする
巻回手段と、成形巻回したコイルを巻回した状態に保持
してコイル挿入治具に移載する機構と、前記電線を巻回
している電線ボビンの回転と同期させて、前記巻枠を回
転駆動させる駆動手段と、上記コイル挿入治具に移載し
たコイルを取出して固定子鉄心に挿入する取出挿入機構
と、を具備しており、上記巻枠の回転軸は、上記電線ボ
ビンの回転軸と平行に配置され、また、上記電線を上記
巻枠に巻回する案内は、巻枠１回転毎に電線の外径寸法
分のみ巻枠の回転軸と平行に移動する案内移動手段を備
えており、そして、上記巻枠の回転速度と上記電線ボビ
ンの回転速度とを制御して、上記案内と電線ボビン間の
張力を一定とする速度制御手段を備えている。図１、図
２において、２１は回転する巻枠、２２は巻枠２１の回
転軸、２３は回転軸２２に取付られたタイミングプー
リ、１４はタイミングベルト、２４は巻枠回転駆動モー
タ、２５は巻枠回転駆動モータ２４に取付けられたタイ
ミングプーリ、２６は電線５を案内するノズル、２７は
ノズル移動機構、２８はコイル移載機構、６は電線ボビ
ン、２９は電線ボビン回転駆動装置、３０は電線ボビン
回転駆動モータ、３１は張力一定制御装置、４は成形巻
回位置にあるコイル挿入治具、１０はコイル挿入位置に
あるコイル挿入治具、９はターンテーブル、１１はコイ
ル挿入装置である。

【００２１】ノズル移動機構２７はノズル２６が巻枠２
１の回転軸２２と平行移動するように配置され、電線ボ
ビン回転駆動装置２９は巻枠２１の回転軸２２と電線ボ
ビン６の回転軸が平行になるように配置され、電線５の
張力は張力一定制御装置３１によって巻枠回転駆動モー
タ２４と電線ボビン回転駆動モータ３０の回転速度を制
御されている。

【００２２】以上のように構成された本実施例の回転電
機の固定子の製造装置における、コイル成形巻回動作と
コイル挿入治具ヘのコイル移載動作、固定子鉄心ヘのコ
イル挿入動作について、以下、図３〜図８を参照して説
明する。

【００２３】図３において、２１ａは巻枠２１の一部で
コイル挿入治具４のブレード１５とウェッジガイド１６
にわずかな隙間をもって突入可能な構造を持ち、回転軸
２２を中心に回転する固定巻枠、２１ｂはその相手側と
なり、回転軸２２を中心に固定巻枠２１ａと同期して回
転する移動巻枠である。

【００２４】先ず、複数段に構成された巻枠２１のう
ち、１段目２１ｃの端面位置２１ｃ'より僅かに高い位
置に電線５がくるようにノズル２６を配置し、電線５の
末端付近５ａを図示しない電線保持具で保持した状態
で、巻枠回転駆動モータ２４により巻枠２１を回転さ
せ、その回転によってノズル２６より導出された電線５
を巻枠２１の外周形状に沿って巻き取っていく。このと
き、巻枠２１が一回転する毎に、ノズル２６はノズル移
動機構２７により、電線５の仕上外径寸法分のみ巻枠２
１の回転と同期して上方へ移動する。これによって、電
線５同士の交わり、または過度の接触を防ぎ、また、巻
回初めから終りまでの電線５の整列を保つことができ
る。また、巻枠２１の回転軸２２と電線ボビン６の回転
軸とが平行に配置されているため、電線５を捻ることが
ない。この動作を必要巻回数分繰り返し１段目２１ｃの
巻回が完了し、巻枠２１が図４に示す所定の位置で停止
する。次に、ノズル２６は、ノズル移動機構２７により
複数段に構成された巻枠２１の２段目２１ｄの端面位置
２１ｄ´に移動し、１段目２１ｃの成形巻回動作と同様
の動作を必要巻回数分繰り返し、図５に示すように巻枠
２１が所定の位置で停止して、成形巻回完了となる。以
後、必要に応じ巻枠２１に段を設け、同様の動作を繰り
返せばよい。

【００２５】ここで、巻枠２１の回転によってノズル２
６から導出される電線５は、ノズル２６と電線ボビン６
間に配置された張力一定制御装置３１により、電線５の
張力を検出し、その張力に応じて巻枠回転駆動モータ２
４の回転速度と電線ボビン回転駆動モータ３０の回転速
度を制御し、電線５を巻戻し（送出し）するので、巻回
開始および終了時の巻枠回転駆動モータ２４の加減速、
ノズル２６から見た巻枠２１の一回転中での周速度の変
化に拘らず、常に電線５の張力が一定に保たれる。これ
によって、電線５に過度の張力を付加しないため、電線
５の過度の伸び、また、硬度が増すことを最小限に防止
できる。

【００２６】次に、コイル挿入治具４ヘのコイル移載動
作について図５〜図８で説明する。成形巻回が完了した
巻枠２１は、成形巻回したコイル３２をその状態に保持
したまま、コイル移載機構２８により、固定巻枠２１ａ
の隙間２１ｅに、コイル成形巻回位置にあるコイル挿入
治具４のブレード１５とウェッジガイド１６に沿って下
降させ、成形巻回したコイル３２の最上段のコイル３２
ａがコイル挿入治具４のウェッジガイド１６の先端１６
ａに充分収納される位置まで下降停止し、移動巻枠２１
ｂが固定巻枠２１ａの方向に平行移動することによっ
て、移動巻枠２１ｂとコイル３２間に隙間Ｌが設けら
れ、この状態で図示しない電線保持具で電線の末端付近
５ａより電線切断点５ｂに持ち替え、図示しない電線切
断具で電線５を切断した後、図７に示すようにコイル移
載機構２８により上方の定位置に移動することにより、
巻枠２１が上昇定位置に戻り、１極目のコイル３２の移
載が完了する。

【００２７】次に、一極目のみのコイル３２を移載した
コイル成形巻回位置にあるコイル挿入治具４を二極目の
位置に回転し、以上の成形巻回、移載の動作を必要極数
繰り返し成形巻回、移載が完了となる。図８は複数極の
コイル３２の成形巻回が完了し、コイル挿入治具に移載
した状態を示す。

【００２８】その後、ターンテーブル９を回転させコイ
ル成形巻回位置にあるコイル挿入治具４をコイル挿入位
置に移動し、コイル挿入装置１１によりコイル３２を図
示しない固定子鉄心のスロットに挿入し、一相分のコイ
ル３２を収納する。以上の成形巻回、移載、挿入、収納
の動作を必要相分のみ繰り返し、固定子コイルを備えた
固定子が完成する。

【００２９】このように、本実施例では、従来技術のよ
うに、電線を捻りながら、また、伸びや硬度を増すよう
にしながら成形巻回を行うのではないから、固定子コイ
ル挿入治具のブレードに整列を保持したまま移載でき
る。従って、固定子鉄心のスロット内にコイルを挿入収
納してもスロット内の電線同士の交わりを減少できるた
め、電線およびスロット内絶縁物に損傷を与えることが
ない。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、電線の捻り、伸びを最
小限で成形巻回し、コイル挿入治具に整列に保持してい
るので、スロット内での電線の交わりを減少するように
挿入でき、この結果、絶縁不良のない高信頼性の固定子
を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における固定子の製造装置の一例の外観
説明図。

【図２】図１の装置の構成要素の位置関係を示す説明
図。

【図３】実施例における１段目のコイル巻回開始の説明
図。

【図４】実施例における２段目のコイル巻回開始の説明
図。

【図５】実施例におけるコイル移載開始の説明図。

【図６】実施例におけるコイル移載の説明図。

【図７】実施例におけるコイル移載完了の説明図。

【図８】実施例における複数極のコイル巻回が完了し、
コイル挿入治具に移載したコイルの概略説明図。

【図９】従来のフライヤー方式の巻線挿入機の外観説明
図。

【図１０】従来のフライヤー方式の巻線挿入機の巻枠及
びコイル挿入治具の拡大説明図。

【図１１】従来のフライヤー方式の巻線挿入機のフライ
ヤーによる１段目のコイル巻回の説明図。

【図１２】図１１におけるブレード、ウェッジガイドと
巻枠との関係説明図。

【図１３】従来のフライヤー方式の巻線挿入機のフライ
ヤーによる２段目のコイル巻回の説明図。

【図１４】図１３におけるブレード、ウェッジガイドと
巻枠との関係の説明図。

【図１５】従来のフライヤー方式の巻線挿入機のフライ
ヤーによる３段目のコイル巻回の説明図。

【図１６】図１５におけるブレード、ウェッジガイドと
巻枠との関係の説明図。

【図１７】従来のフライヤー方式の巻線挿入機のコイル
挿入治具にコイルを移載した状態の説明図。

【図１８】従来のフライヤー方式の巻線挿入機のコイル
挿入治具に移載ししたコイルの概略説明図。

【図１９】従来のフライヤー方式の巻線挿入機におい
て、２極目のコイルの巻回の状態の説明図。

【図２０】従来のフライヤー方式の巻線挿入機におい
て、複数極の巻回が完了した状態の説明図。

【符号の説明】

１ フライヤー ２ ノズル ３ 巻枠 ４ コイル挿入治具 ５ 電線 ５ａ 末端付近 ６ 電線ボビン ７ 電線経路 ８ フライヤー駆動モータ ９ ターンテーブル １０ コイル挿入治具 １１ コイル挿入装置 １２ タイミングプーリ １３ タイミングプーリ １４ タイミングベルト １５ ブレード １６ ウェッジガイド １６ａ 先端 １７ 固定巻枠 １８ 移動巻枠 １９ かき落とし治具 ２０ コイル ２１ 巻枠 ２１ａ 固定巻枠 ２１ｂ 移動巻枠 ２１ｃ １段目 ２１ｃ´ 端面位置 ２１ｄ ２段目 ２１ｄ´ 端面位置 ２１ｅ 隙間 ２２ 回転軸 ２３ タイミングプーリ ２４ 巻枠回転駆動モータ ２５ タイミングプーリ ２６ ノズル ２７ ノズル移動機構 ２８ コイル移載機構 ２９ 電線ボビン回転駆動装置 ３０ 電線ボビン回転駆動モータ ３１ 張力一定制御装置 ３２ コイル ３２ａ 最上段のコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 幸郎 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 岩渕 清詞 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 習和産業株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電線を巻枠に成形巻回してコイルとする
   巻回手段と、成形巻回したコイルを巻回した状態に保持
   してコイル挿入治具に移載する機構と、を具備する回転
   電機の固定子の製造装置において、 前記電線を巻回している電線ボビンの回転と同期させ
   て、前記巻枠を回転駆動させる駆動手段を備えることを
   特徴とする回転電機の固定子の製造装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回転電機の固定子の製造
   装置において、 上記コイル挿入治具に移載したコイルを取出して固定子
   鉄心に挿入する取出挿入機構を備えることを特徴とする
   回転電機の固定子の製造装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の回転電機の固定
   子の製造装置において、 上記巻枠の回転軸は、上記電線ボビンの回転軸と平行に
   配置されていることを特徴とする回転電機の固定子の製
   造装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回
   転電機の固定子の製造装置において、 上記電線を上記巻枠に巻回する案内は、巻枠１回転毎に
   電線の外径寸法分のみ巻枠の回転軸と平行に移動する案
   内移動手段を備えることを特徴とする回転電機の固定子
   の製造装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の回
   転電機の固定子の製造装置において、 上記巻枠の回転速度と上記電線ボビンの回転速度とを制
   御して、上記案内と電線ボビン間の張力を一定とする速
   度制御手段を備えることを特徴とする回転電機の固定子
   の製造装置。
6. 【請求項６】 電線を巻枠に成形巻回してコイルとし、
   成形巻回したコイルを巻回した状態に保持してコイル挿
   入治具に移載する、回転電機の固定子の製造方法におい
   て、 前記電線を巻回している電線ボビンの回転と同期させ
   て、前記巻枠を回転させることを特徴とする回転電機の
   固定子の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の回転電機の固定子の製造
   方法において、 上記コイル挿入治具に移載したコイルを取出して固定子
   鉄心に挿入することを特徴とする回転電機の固定子の製
   造方法。
8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載の回転電機の固定
   子の製造方法において、 上記巻枠の回転軸は、上記電線ボビンの回転軸と平行に
   することを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項６〜８のいずれか１項に記載の回
   転電機の固定子の製造方法において、 上記巻枠１回転毎に電線の外径寸法分のみ、電線を巻枠
   の回転軸と平行移動して上記巻枠に案内することを特徴
   とする回転電機の固定子の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項６〜９のいずれか１項に記載の
    回転電機の固定子の製造方法において、 上記巻枠の回転と電線ボビンの回転とを制御して、上記
    案内と電線ボビン間の張力を一定にすることを特徴とす
    る回転電機の固定子の製造方法。