JPWO2020045637A1 - ステータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
ステータの占積率を向上させることができるステータの製造方法を提供する。コイル10が少なくとも複数回巻き付けられた環状コイル束Pの挿入方向の上側を折り曲げる折り曲げ工程S141、S142、S143と、ステータコア20のスロット21に折り曲げコイル束P´を上側から軸方向に挿入する挿入工程S160と、を備える。
Description
本発明は、ステータの製造方法に関する。
ステータコアにコイルを挿入するステータの製造方法が知られている。例えば、特許文献1には、ステータコアに環状コイル束を軸方向から挿入するステータの製造方法が開示されている。
ステータでは、モータの損失を低減するため、ステータコアのスロット内にコイルを隙間が小さくなるよう巻く必要がある。ステータのスロットでは、占積率を向上するため、コイルを規則正しく配列させる、いわゆる整列巻き等が行われる必要がある。
一体型のステータコアにコイルを挿入する方法として、環状のコイルをスロットオープンから押し込む方法がある。しかし、この方法では、整列巻ができず占積率が低い。
本発明では、上記問題に鑑み、ステータの占積率を向上させることができるステータの製造方法を提供する。
本願の例示的な一実施形態のステータの製造方法は、コイルが少なくとも複数回巻き付けられた環状コイル束の一側を折り曲げる折り曲げ工程と、ステータコアのスロットに環状コイル束を一側から軸方向に挿入する挿入工程と、を備える。
本願の例示的な実施形態によれば、ステータの占積率を向上させることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
以下の説明においては、特段の記載が無い限り、ステータの軸方向に垂直な断面において、絶縁紙を除いたステータコアのスロットの断面積に対する、被膜を除いたコイルの銅(またはアルミ)の断面積の割合を「占積率」とする。
以下の説明においては、特段の記載が無い限り、ステータ100の中心軸が延びる方向を「軸方向」とする。また、軸方向に沿った一側を上側、他側を下側とする。また、ステータ100の中心軸に直交する方向は「径方向」とする。径方向に沿った一側を内側、他側を外側とする。さらに、ステータ100の中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とする。軸方向、径方向および周方向で決定される基準を「ステータ基準」とする。
以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示す場合がある。よって、各構成要素の寸法および比率は実際のものと必ずしも同じではない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示する場合がある。
<1.ステータ> 図1を用いて、ステータ100について説明する。 なお、図1は、ステータ100を軸方向に垂直な断面の断面図にて表す。
ステータ100は、モータの構成部品であって、図示しないロータと相互作用して回転トルクを発生させる。ステータ100は、コイル10と、ステータコア20と、絶縁紙30と、を備える。本実施形態のステータ100は、いくつかのスロット21を跨いでコイル10を巻き付ける分布巻きとされる。
<1−1.ステータコア> ステータコア20は、中空の円柱形状に形成される。ステータコア20は、薄い珪素鋼鈑を重ねて形成される。ステータコア20には、複数のスロット21が放射状に形成される。スロット21には、径方向の内側に開口するスロットオープン22が形成される。本実施形態のステータコア20は、一体型のステータコアとされる。
<1−2.コイル> コイル10は、整列巻きによって、スロット21に収納される。整列巻きでは、コイル10が所定方向に規則正しく積層される。本実施形態のコイル10は、スロット21において、周方向に規則正しく積層されるが、これに限定されない。また、本実施形態のコイル10は、丸線とされるが、これに限定されない。
<1−3.絶縁紙> 絶縁紙30は、スロット21に挿入される複数のコイル10からなる整列部Paの外周に巻き付けられる。整列部Paについて詳しくは後述する。絶縁紙30の一端側の縁部30Eと他端側の縁部30Eとは、所定幅だけ重ねられる。一端側の縁部30Eと他端側の縁部30Eとの重なり部分は、スロット21の径方向に平行な側面に設けられる。なお、整列部Paに絶縁紙30を巻き付けることにより、整列部Paのコイル10がスロット21からはみ出すことがないため、スロットオープン22を塞ぐためのウェッジは不要となる。
<実施形態1><2−1−1.環状コイル束> 図2Aを用いて、環状コイル束Pについて説明する。 なお、図2Aは、環状コイル束Pを模式図にて表す。
以下の説明においては、特段の記載が無い限り、環状コイル束Pの各環状コイルが束として並ぶ方向を「束方向」とする。束方向の一側を内側、他側を外側とする。また、環状コイル束Pにおいてコイル10の巻き付け方向の一つを「挿入方向」とする。挿入方向に沿った一側を上側、他側を下側とする。さらに、環状コイル束Pにおいてコイル10の巻き付け方向のうち、挿入方向および束方向と直交する方向を「幅方向」とする。束方向、幅方向および高さ方向で決定される基準を「環状コイル束基準」とする。
環状コイル束Pは、後述するコイル巻き付け工程S110乃至圧縮工程S130において、コイル10を後述する巻き付け型110に巻き付けることによって形成される。環状コイル束Pは、1本のコイル10を複数回巻き付けることによって形成される。環状コイル束Pは、束方向から見て略矩形状に形成される。
ここで、環状コイル束Pの幅方向に平行な上側のコイル束を天井部Pcとする。また、環状コイル束Pの幅方向に平行な下側のコイル束を底部Pfとする。さらに、環状コイル束Pの挿入方向に平行なコイル束のうち上側を柱部Ppとし、下側を整列部Paとする。整列部Paは、後述する挿入工程S160以降において、ステータコア20のスロット21に収納される。
整列部Paの挿入方向に垂直な断面の断面積は、ステータコア20のスロット21の軸方向に垂直な断面の断面積と略同一である。なお、「略同一」とは、設計公差および挿入のための隙間を除けば同一とする。
整列部Paは、後述する圧縮工程S130によって圧縮されるため、整列部Paの挿入方向に垂直な断面の断面形状は、整列部Pa以外のコイル束の挿入方向に垂直な断面の断面形状よりも小さい。
整列部Paの環状コイル束基準の幅方向の長さは、スロットオープン22のステータ基準の周方向の開口幅よりも大きい。
環状コイル束Pは、複数のコイル群として、挿入方向の長さが互いに異なる、第1コイル群としての下段コイル束P1と、第2コイル群としての中段コイル束P2と、第3コイル群としての上段コイル束P3と、を備える。
ここで、下段コイル束P1の柱部Ppを柱部Pp1とする。中段コイル束P2の柱部Ppを柱部Pp2とする。上段コイル束P3の柱部Ppを柱部Pp3とする。柱部Pp3は、柱部Pp2の幅方向の外側に形成される。柱部Pp2は、柱部Pp1の幅方向の外側に形成される。
ここで、下段コイル束P1の天井部Pcを天井部Pc1とする。中段コイル束P2の天井部Pcを天井部Pc2とする。上段コイル束P3の天井部Pcを天井部Pc3とする。天井部Pc3は、天井部Pc2よりも挿入方向において上側に形成される。天井部Pc2は、天井部Pc1よりも挿入方向において上側に形成される。
底部Pfは、後述する挿入工程S160以降において、ステータコア20のスロット21の間を跨ぐ。底部Pfは、整列部Paの間に形成される。
<2−1−2.折り曲げコイル束> 図2Bを用いて、折り曲げコイル束P´について説明する。 なお、図2Bは、折り曲げコイル束P´を模式図にて表す。
折り曲げコイル束P´は、後述する折り曲げ工程S141、S142、S143において、環状コイル束Pを後述する巻き付け型110を用いて折り曲げることによって形成される。環状コイル束Pを「折り曲げる」とは、天井部Pcを束方向の内側に向かって傾斜させ、傾斜した天井部Pcに追従して柱部Ppが直線状または曲線状に折り曲げられる。折り曲げられた柱部Ppのうち、後述する挿入工程S160において、スロットオープン22を通過する部分を通過部Ptとする。
ここで、折り曲げられた柱部Pp1のうち、後述する挿入工程S160において、スロットオープン22を通過する部分を通過部Pt1とする。折り曲げられた柱部Pp2のうち、後述する挿入工程S160において、スロットオープン22を通過する部分を通過部Pt2とする。折り曲げられた柱部Pp3のうち、後述する挿入工程S160において、スロットオープン22を通過する部分を通過部Pt3とする。
通過部Pt1、Pt2、Pt3の幅方向の長さは、スロットオープン22のステータ基準の周方向の長さよりも小さい。また、通過部Pt1、Pt2、Pt3は、それぞれが挿入方向に積層して形成される。
<2−2.巻き付け型> 図3を用いて、巻き付け型110について説明する。 なお、図3では、巻き付け型110を模式図にて表す。また、巻き付け型110は、環状コイル束基準に従って説明する。
巻き付け型110は、後述するコイル巻き付け工程S110乃至圧縮工程S153において用いられる。巻き付け型110は、本体115と、支持部111、112、113と、スライド部116、117と、ガイド部118と、を備える。
<2−2−1.本体> 本体115は、略直方体に形成される。本体115の挿入方向の長さは、ステータコア20のステータ基準の軸方向の長さと略同一とされる。本体115の束方向の長さは、ステータコア20のスロット21のステータ基準の径方向の長さと略同一
とされる。本体115の幅方向の長さは、環状コイル束Pが挿入されるステータコア20の2つのスロット21の間隔と略同一とされる。なお、「略同一」は、寸法公差および巻き付け時の隙間を除いては同一とする。
とされる。本体115の幅方向の長さは、環状コイル束Pが挿入されるステータコア20の2つのスロット21の間隔と略同一とされる。なお、「略同一」は、寸法公差および巻き付け時の隙間を除いては同一とする。
ここで、本体115の幅方向および束方向で形成される面のうちの上側を「天井面」とし、下側を「底面」とする。本体115の挿入方向および束方向で形成される面を「側面」とする。本体115の挿入方向および幅方向で形成される面のうちの一面を「正面」とし、他面を「背面」とする。
本体115は、所定方向、例えば幅方向に伸縮される。 このようにして、ステータ製造工程S100において、本体115に巻き付けられた折り曲げコイル束P´を本体115から取り外すことができる。
<2−2−2.支持部> 支持部111、112、113の束方向の長さは、本体115の束方向の長さと略同一とされる。支持部111、112、113の幅方向の長さは、本体115の幅方向の長さと略同一とされる。
支持部111、112、113は、それぞれ図示しないアームによって支持される。それぞれのアームは、本体115の図示しない所定位置に回転自在に支持される。
支持部111は、本体115に対しアームによって支持される。アームは、本体115の所定位置に回転自在に支持される。アームは、電動機によって、回転可能に支持される。支持部111には、凹部111Aが形成される。
支持部112は、本体115に対しアームによって支持される。アームは、本体115の所定位置に回転自在に支持される。アームは、電動機によって、回転可能に支持される。支持部112には、凹部112Aが形成される。
支持部113は、本体115に対しアームによって支持される。アームは、本体115の所定位置に回転自在に支持される。アームは、電動機によって、回転可能に支持される。支持部113には、凹部113Aが形成される。
ここで、支持部111の幅方向および束方向で形成される面のうち上側を「天井面」とし、下側を「底面」とする。支持部111の挿入方向および束方向で形成される面を「側面」とする。支持部111の挿入方向および幅方向で形成される面のうちの一面を「正面」とし、他面を「背面」とする。支持部112および支持部113についても同様とする。
ここで、本体115の両側面、本体115の底面、支持部111の両側面および支持部111の凹部111Aから形成される型枠を下段型枠F1とする。本体115の両側面、本体115の底面、支持部112の両側面および支持部112の凹部112Aから形成される型枠を中段型枠F2とする。本体115の両側面、本体115の底面、支持部113の両側面および支持部113の凹部113Aから形成される型枠を上段型枠F3とする。
<2−2−3.スライド部> スライド部116は、本体115の両側面と対向する位置にそれぞれ設けられる。スライド部117は、本体115の底面と対向する位置に設けられる。スライド部116およびスライド部117は、空圧シリンダーによって本体115に向かって進退する。
<2−2−4.ガイド部> ガイド部118は、図2Bに示す折り曲げコイル束P´が巻き付け型110において形成される際の、通過部Pt1、Pt2、Pt3にそれぞれ設けられる。ガイド部118には、凹部が形成される。凹部の幅方向の長さは、通過部Pt1、Pt2、Pt3の幅方向の長さと略同一とされる。なお、「略同一」は、寸法公差および圧縮時の隙間を除いては同一とする。
<2−3.ステータ製造工程> 図4を用いて、ステータ製造工程S100について説明する。 なお、図4は、ステータ製造工程S100をフローによって表す。
ステータ製造工程S100は、コイル10より図2Aに示す環状コイル束Pを形成し、環状コイル束Pを図2Bに示す折り曲げコイル束P´に変形し、折り曲げコイル束P´を軸方向から2つのスロット21に挿入してステータ100を製造する。
ステータ製造工程S100は、コイル巻き付け工程S110と、絶縁紙巻き付け工程S120と、圧縮工程S130と、折り曲げ工程S141と、圧縮工程S151と、折り曲げ工程S142と、圧縮工程S152と、折り曲げ工程S143と、圧縮工程S153と、挿入工程S160と、復元工程S170と、を備える。
<2−3−1.コイル巻き付け工程> 図5を用いて、コイル巻き付け工程S110について説明する。 なお、図5は、コイル巻き付け工程S110を模式図にて表す。また、以下では、図を分かり易くするため、コイル10の一部を省略して表す。さらに、コイル巻き付け工程S110乃至圧縮工程S153では、環状コイル束基準に従って説明する。
コイル巻き付け工程S110では、巻き付け型110にコイル10を巻き付けて環状コイル束Pを形成する。また、巻き付け型110には、予め絶縁紙30が設けられる。
まず、本体115の両側面に絶縁紙30を設ける。本体115の両側面に絶縁紙30を配する際には、接着剤で本体115の両側面に絶縁紙30を仮に配しても良い。または、図示せぬ把持具によって絶縁紙30を把持して本体115の両側面に絶縁紙30を仮に配しても良い。また、同様に、本体115の底面に絶縁紙30を配しても良い。
次に、コイル10を、下段型枠F1に巻き付け、下段コイル束P1を形成する。 コイル10を下段型枠F1に巻き付ける際には、図示せぬコイル引き出し装置からコイル10を引き出し、下段型枠F1を、環状軸を中心として回転させて巻き付けても良い。または、固定した下段型枠F1にコイル引き出し装置から引き出されるコイル10を巻き付けても良い。
コイル10は、凹部111Aに支持された状態で支持部111に巻き付けられ、下段コイル束P1の天井部Pc1が形成される。
次に、コイル10を、中段型枠F2に巻き付け、中段コイル束P2を形成する。 コイル10を中段型枠F2に巻き付ける際には、コイル引き出し装置からコイル10を引き出し、下段型枠F1および中段型枠F2を、環状軸を中心として回転させて巻き付けても良い。または、固定した中段型枠F2にコイル引き出し装置から引き出されるコイル10を巻き付けても良い。
コイル10は、凹部112Aに支持された状態で支持部112に巻き付けられ、中段コイル束P2の天井部Pc2が形成される。
次に、コイル10を、上段型枠F3に巻き付け、上段コイル束P3を形成する。 コイル10を中段型枠F2に巻き付ける際には、コイル引き出し装置からコイル10を引き出し、下段型枠F1、中段型枠F2および上段型枠F3を、環状軸を中心として回転させて巻き付けても良い。または、固定した上段型枠F3にコイル引き出し装置から引き出されるコイル10を巻き付けても良い。
コイル10は、凹部113Aに支持された状態で支持部113に巻き付けられ、上段コイル束P3の天井部Pc3が形成される。
<2−3−2.絶縁紙巻き付け工程> 図6を用いて、絶縁紙巻き付け工程S120について説明する。 なお、図6は、絶縁紙巻き付け工程S120を模式図にて表す。
絶縁紙巻き付け工程S120では、コイル巻き付け工程S110において本体115の側面と整列部Paとの間に挟まれた絶縁紙30を環状コイル束Pの整列部Paに巻き付ける。このとき、絶縁紙30の縁部30Eと縁部30Eとが整列部Paの幅方向の外側側面において所定幅だけ重なるように巻き付ける。所定幅は、整列部Paの幅方向の外側側面の束方向の長さの1/5以上とする。
絶縁紙30を整列部Paに巻き付ける際には、絶縁紙30を環状コイル束Pの整列部Paに接着剤で固定しても良い。または、絶縁紙30の縁部30Eと縁部30Eとを接着剤で固定しても良い。
<2−3−3.圧縮工程> 図7を用いて、圧縮工程S130について説明する。 なお、図7は、圧縮工程S130を模式図にて表す。
圧縮工程S130では、スライド部116およびスライド部117を本体115に巻き付けられた環状コイル束Pに押し付けることによって、整列部Paおよび底部Pfを圧縮する。圧縮工程S130において、整列部Paの形状は、巻き付け型110の本体115の側面形状、および、本体115の側面形状に対向する、スライド部116の側面形状にならって成形される。
圧縮工程S130では、まず、スライド部116がそれぞれ本体の115の両側面に向かって進み、絶縁紙30が巻き付けられた整列部Paにスライド部116を押し付けることによって整列部Paを圧縮する。言い換えれば、圧縮工程S130では、幅方向の外側から整列部Paの全体を同時に圧縮する。
その結果、整列部Paは、コイル10同士の隙間やコイル10と本体115との隙間が小さくなるよう圧縮され、整列される。また、整列部Paのコイル10は、コイル基準の径方向に圧縮される。なお、「コイル基準」とは、上記したステータ基準および環状コイル束基準とは異なり、1本のコイル10単体を基準とした方向とする。すなわち、コイル基準の径方向とは、コイル10の軸線から放射状に向かう方向のうちの一つとする。
次に、スライド部117が本体の115の底面に向かって進み、環状コイル束Pの底部Pfにスライド部117を押し付けることによって圧縮する。その結果、底部Pfは、隙間なく整列される。また、底部Pfのコイル10は、コイル基準の径方向に圧縮される。
このようにして、環状コイル束Pの整列部Paを隙間なく整列させ、整列部Paのコイル10をコイル基準の径方向に圧縮することができる。その結果、ステータ100の占積率を向上することができる。
本実施形態の圧縮工程S130では、スライド部116を押し付けることによって整列部Paの幅方向について圧縮するが、これに限定されない。整列部Paの束方向についても圧縮しても良い。具体的には、例えば、整列部Paの束方向にスライド部116を押し付ける。
本実施形態の圧縮工程S130では、スライド部116を押し付けることによって圧縮するが、これに限定されない。例えば、ローラーを押し付けることによって幅方向の外側から整列部Paを同時に段階的に圧縮しても良い。ローラーを押し付ける際には、挿入方向に沿って下側から上側に向けてローラーを段階的に押し付けても良く、上側から下側に向けてローラーを段階的に押し付けても良い。または、束方向に沿って内側から外側に向けてローラーを段階的に押し付けても良く、外側から内側に向けてローラーを段階的に押し付けても良い。
このようにして、ローラー押し付けることによって圧縮する際には、スライド部116を押し付けることによって圧縮する際と比較して、小さな押し付け力によって整列部Paを圧縮することができる。
<2−3−4−1.折り曲げ工程> 図8を用いて、折り曲げ工程S141について説明する。 なお、図8は、折り曲げ工程S141を模式図にて表す。
折り曲げ工程S141では、下段コイル束P1を束方向の内側に折り曲げる。具体的には、支持部111を束方向の内側に所定角度、例えば略60°回転させることによって、下段コイル束P1の天井部Pc1を傾斜させ、下段コイル束P1の柱部Pp1を折り曲げる。
折り曲げ工程S141では、電動機によって、支持部111を束方向の内側に所定角度、例えば略60°回転させる。このとき、下段コイル束P1の天井部Pc1は、凹部111Aに支持された状態で、束方向の内側に向かって傾斜する。同時に、下段コイル束P1の柱部Pp1は、天井部Pc1に追従して折り曲げられる。このとき、柱部Pp1は、孤状に形成される。
折り曲げ工程S1
41では、ガイド部118は、束方向に略平行な状態で、下段コイル束P1の柱部Pp1を凹部に挟む。下段コイル束P1の柱部Pp1が折り曲げられた際には、ガイド部118は、高さ方向と略平行な状態となる。
41では、ガイド部118は、束方向に略平行な状態で、下段コイル束P1の柱部Pp1を凹部に挟む。下段コイル束P1の柱部Pp1が折り曲げられた際には、ガイド部118は、高さ方向と略平行な状態となる。
<2−3−4−2.圧縮工程> 図9および図10を用いて、圧縮工程S151について説明する。 なお、図9および図10は、圧縮工程S151を模式図にて表す。
圧縮工程S151では、図示せぬスライド部を通過部Pt1に押し付けることによって通過部Pt1を圧縮する。なお、通過部Pt1は、後述する挿入工程S160において、ステータコア20に折り曲げコイル束P´を挿入する際に、スロットオープン22を通過する。
圧縮工程S151では、スライド部を通過部Pt1に押し付けることによって、ガイド部118の凹部に挟まれた通過部Pt1を下側に押し付け、通過部Pt1を圧縮する。このとき、通過部Pt1を含む柱部Pp1は、ガイド部118の凹部に挟まったまま下側に押し付けられ、弧状から直線状に変形される。その結果、通過部Pt1のコイル10同士の隙間が小さくなるよう圧縮される。さらに、通過部Pt1のコイル10がコイル基準の径方向に圧縮される。
このようにして、折り曲げられた柱部Pp1の長さを最短にすることができる。その結果、コイル10の全体長さを短くすることができる。また、通過部Pt1の挿入方向の長さを短くすることができる。つまり、通過部Pt1を高さ方向において低い位置から積むことができる。その結果、コイル10の長さを短くすることができ、ステータ100のコイルエンドの長さを短くすることができる。
<2−3−5―1.折り曲げ工程> 図11を用いて、折り曲げ工程S142について説明する。 なお、図11は、折り曲げ工程S142を模式図にて表す。
折り曲げ工程S142では、中段コイル束P2を束方向の内側に折り曲げる。具体的には、支持部112を束方向の内側に所定角度、例えば略60°回転させることによって、中段コイル束P2の天井部Pc2を傾斜させ、中段コイル束P2の柱部Pp2を折り曲げる。
折り曲げ工程S142では、電動機によって、支持部112を束方向の内側に所定角度、例えば略60°回転させる。このとき、中段コイル束P2の天井部Pc2は、凹部112Aに支持された状態で、束方向の内側に向かって傾斜する。同時に、中段コイル束P2の柱部Pp2は、天井部Pc2に追従して折り曲げられる。このとき、柱部Pp2は、孤状に形成される。
折り曲げ工程S142では、ガイド部118は、束方向に略平行な状態で、中段コイル束P2の柱部Pp2を凹部に挟む。中段コイル束P2の柱部Pp2が折り曲げられた際には、ガイド部118は、高さ方向と略平行な状態となる。
<2−3−5―2.圧縮工程> 図12を用いて、圧縮工程S152について説明する。
なお、図12は、圧縮工程S152を模式図にて表す。
なお、図12は、圧縮工程S152を模式図にて表す。
圧縮工程S152では、図示せぬスライド部を通過部Pt2に押し付けることによって通過部Pt2を圧縮する。なお、通過部Pt2は、後述する挿入工程S160において、ステータコア20に折り曲げコイル束P´を挿入する際に、スロットオープン22を通過する。
圧縮工程S152では、スライド部を通過部Pt2に押し付けることによって、ガイド部118の凹部に挟まれた通過部Pt2を下側に押し付け、通過部Pt2を圧縮する。このとき、通過部Pt2を含む柱部Pp2は、ガイド部118の凹部に挟まったまま下側に押し付けられ、弧状から直線状に変形される。その結果、通過部Pt2のコイル10同士の隙間が小さくなるように圧縮される。さらに、通過部Pt2を構成するコイル10がコイル基準の径方向に圧縮される。
このようにして、柱部Pp2の長さを最短にすることができる。その結果、コイル10の長さを短くすることができる。また、通過部Pt2の挿入方向の長さを短くすることができる。つまり、通過部Pt3を高さ方向において低い位置から積むことができる。その結果、コイル10の長さを短くすることができ、ステータ100のコイルエンドの長さを短くすることができる。
<2−3−6―1.折り曲げ工程> 図13を用いて、折り曲げ工程S143について説明する。 なお、図13は、折り曲げ工程S143を模式図にて表す。
折り曲げ工程S143では、上段コイル束P3を束方向の内側に折り曲げる。具体的には、支持部113を束方向の内側に所定角度、例えば略60°回転させることによって、上段コイル束P3の天井部Pc3を傾斜させ、上段コイル束P3の柱部Pp3を折り曲げる。
折り曲げ工程S143では、電動機によって、支持部113を束方向の内側に所定角度、例えば略60°回転させる。このとき、上段コイル束P3の天井部Pc3は、凹部113Aに支持された状態で、束方向の内側に向かって傾斜する。同時に、上段コイル束P3の柱部Pp3は、天井部Pc3に追従して折り曲げられる。このとき、柱部Pp3は、孤状に形成される。
折り曲げ工程S143では、ガイド部118は、束方向に略平行な状態で、上段コイル束P3の柱部Pp3を凹部に挟む。上段コイル束P3の柱部Pp3が折り曲げられた際には、ガイド部118は、高さ方向と略平行な状態となる。
<2−3−6―2.圧縮工程> 図14を用いて、圧縮工程S153について説明する。
なお、図14は、圧縮工程S153を模式図にて表す。
なお、図14は、圧縮工程S153を模式図にて表す。
圧縮工程S153では、図示せぬスライド部を通過部Pt3に押し付けることによって通過部Pt3を圧縮する。なお、通過部Pt3は、後述する挿入工程S160において、ステータコア20に折り曲げコイル束P´を挿入する際に、スロットオープン22を通過する。
圧縮工程S153では、スライド部を通過部Pt3に押し付けることによって、ガイド部118の凹部に挟まれた通過部Pt3を下側に押し付け、通過部Pt3を圧縮する。このとき、通過部Pt3を含んだ柱部Pp3は、ガイド部118の凹部に挟まったまま下側に押し付けられ、弧状から直線状に変形される。その結果、通過部Pt3のコイル10同士の隙間が小さくなるよう圧縮される。さらに、通過部Pt3を構成するコイル10がコイル基準の径方向に圧縮される。
このようにして、柱部Pp3の長さを最短にすることができる。その結果、コイル10の長さを短くすることができる。また、通過部Pt3の挿入方向の長さを短くすることができる。その結果、コイル10の長さを短くすることができ、ステータ100のコイルエンドの長さを短くすることができる。
<2−3−7.挿入工程> 図15A、図15Bおよび図15Cを用いて、挿入工程S160について説明する。 なお、図15A、図15Bおよび図15Cは、挿入工程S160を模式図にて表す。また、図15A、図15Bおよび図15Cは、挿入工程S160の経過について、図15A、図15B、図15Cの順で表す。
挿入工程S160および復元工程S170では、ステータ基準に従って説明する。なお、ステータ基準の軸方向と環状コイル束基準の挿入方向とは同一方向とする。
挿入工程S160では、ステータコア20の2つのスロット21に向けて折り曲げコイル束P´を軸方向に挿入する。 なお、本実施形態では、折り曲げコイル束P´を挿入する2つのスロット21は、スロット21を2つ挟んだ一のスロット21と他のスロット21とされるが、これに限定されない。
図15Aに示すように、まず、ステータコア20の軸方向の下方に折り曲げコイル束P´を配置する。このとき、通過部Ptがスロットオープン22の軸方向の下方に位置する状態で、ステータコア20に対し折り曲げコイル束P´を配置する。また、整列部Paがスロット21の下方に位置する状態で、ステータコア20に対し折り曲げコイル束P´を配置する。さらに、天井部Pcが径方向の内側を向けてステータコア20に対し折り曲げコイル束P´を配置する。
図15Bに示すように、次に、折り曲げコイル束P´を軸方向の上方に向けて移動させ、図示しない柱部Ppの径方向の外側部分をスロット21に挿入する。このとき、通過部Ptがスロットオープン22を通過し、天井部Pcがステータコア20の径方向の内側を通過する。
このとき、通過部Ptがガイド部118によって挟まれることによって、通過部Ptをスムーズにスロットオープン22に案内することができる。なお、通過部Ptがスロットオープン22を通過する前に、ガイド部118は通過部Ptから取り外されても良い。
図15Cに示すように、さらに、折り曲げコイル束P´を軸方向の上方に向けて移動させ、図示しない整列部Paをスロット21に挿入する。このとき、天井部Pcおよび柱部Ppは、ステータコア20の上方に移動する。また、底部Pfは、ステータコア20の底部でスロット21間を跨ぐ。
挿入工程S160において、スロット21に向けて折り曲げコイル束P´を軸方向に挿入する際には、作業者が手作業で折り曲げコイル束P´を挿入しても良い。また、挿入装置を用いて自動的に折り曲げコイル束P´をステータコア20に挿入しても良い。
<2−3−8.復元工程> 図16を用いて、復元工程S170について説明する。 なお、図16では、復元工程S170を模式図にて表す。
復元工程S170では、折り曲げコイル束P´を元の形状である環状コイル束Pに変形する。折り曲げコイル束P´を環状コイル束Pに変形する際には、作業者の作業により変形させても良い。また、天井部Pcを回転させて柱部Ppを挿入方向に対し平行に変形させる復元装置を用いて自動的に復元させても良い。
復元工程S170では、環状コイル束Pの図示せぬ整列部Paはスロット21に収納され、底部Pfはスロット21を跨ぐ。<2−4.効果>
このようにして、ステータ製造工程S100では、占積率の高いステータ100を製造することができる。すなわち、環状コイル束Pを形成して整列部Paを圧縮し、環状コイル束Pを折り曲げコイル束P´に変形し、スロットオープン22に通過部Ptを通過させつつ整列部Paをスロット21に収納することによって、占積率の高いステータ100を製造することができる。
<実施形態2> 実施形態2について説明する。 なお、以下では、実施形態1と共通する事項については説明を省略する。また、基準、言葉の定義および符号の付け方についても実施形態1と同様とする。
<3−1−1.環状コイル束> 図17Aを用いて、環状コイル束Qについて説明する。
なお、図17Aは、環状コイル束Qを模式図にて表す。また、以下では、環状コイル束基準に従って説明する。
なお、図17Aは、環状コイル束Qを模式図にて表す。また、以下では、環状コイル束基準に従って説明する。
環状コイル束Qは、後述するコイル巻き付け工程S210乃至圧縮工程S230において、コイル10を後述する巻き付け型210に巻き付けることによって形成される。環状コイル束Qは、1本のコイル10が複数回巻き付けられることによって形成される。環状コイル束Qは、束方向から見て2つの略矩形状に形成される。
環状コイル束Qは、第1環状コイル束Q1と、第2環状コイル束Q2と、を備える。第1環状コイル束Q1の束方向および挿入方向の長さは、第2環状コイル束Q2の束方向および挿入方向の長さと略同一である。第1環状コイル束Q1の幅方向長さは、第2環状コイル束Q2の幅方向の長さよりも小さい。
第1環状コイル束Q1と第2環状コイル束Q2とは、束方向において隣接して形成される。第1環状コイル束Q1と第2環状コイル束Q2とは、幅方向において、中心を略同一として形成される。
ここで、それぞれの天井部Q1c、Q2c、底部Q1f、Q2f、柱部Q1p、Q2p、整列部Q1a、
Q2aは、実施形態1の天井部Pc、底部Pf、柱部Pp、整列部Paと同様であるため説明を省略する。また、下段コイル束、中段コイル束、上段コイル束は、実施形態1の下段コイル束P1、中段コイル束P2、上段コイル束P3と同様であるため説明を省略する。
Q2aは、実施形態1の天井部Pc、底部Pf、柱部Pp、整列部Paと同様であるため説明を省略する。また、下段コイル束、中段コイル束、上段コイル束は、実施形態1の下段コイル束P1、中段コイル束P2、上段コイル束P3と同様であるため説明を省略する。
<3−1−2.折り曲げコイル束> 図17Bを用いて、折り曲げコイル束Q´について説明する。 なお、図17Bは、折り曲げコイル束Q´を模式図にて表す。
折り曲げコイル束Q´は、後述する折り曲げ工程S241、S242、S243において、第1環状コイル束Q1および第2環状コイル束Q2を後述する巻き付け型210を用いて折り曲げることによって形成される。
折り曲げられた柱部Q1pのうち、後述する挿入工程S260において、スロットオープン22を通過する部分を通過部Q1tとする。折り曲げられた柱部Q2pのうち、後述する挿入工程S260において、スロットオープン22を通過する部分を通過部Q2tとする。
<3−2.巻き付け型> 図18を用いて、巻き付け型210について説明する。 なお、図18では、巻き付け型210を模式図にて表す。また、巻き付け型210は、環状コイル束基準に従って説明する。
巻き付け型210は、後述するコイル巻き付け工程S210乃至圧縮工程S253において用いられる。巻き付け型210は、本体215、225と、支持部211、221と、支持部212、222と、支持部213、223と、図示せぬスライド部を備える。
本体215、支持部211、支持部212および支持部213については、実施形態1の本体115、支持部111、支持部112および支持部113と同様であるため説明を省略する。
本体225の束方向および挿入方向の長さは、本体215の束方向および挿入方向の長さと略同一である。本体225の幅方向長さは、本体215の幅方向の長さよりも大きい。
支持部221の束方向および挿入方向の長さは、支持部211の束方向および挿入方向の長さと略同一である。支持部221の幅方向長さは、支持部211の幅方向の長さよりも大きい。支持部222および支持部223についても同様である。
本体215と本体225とは、束方向において隣接して設けられる。本体215と本体225とは、幅方向において、中心を略同一として設けられる。
支持部221と支持部211とは、束方向において隣接して設けられる。支持部221と支持部211とは、幅方向において、中心を略同一として設けられる。支持部222および支持部223についても同様である。
ここで、実施形態1と同様に、本体215、支持部211、支持部212および支持部213で形成される型枠を第1型枠G1とする。また、本体225、支持部221、支持部222および支持部223で形成される型枠を第2型枠G2とする。
第1型枠G1の幅方向長さは、第2型枠G2の幅方向の長さよりも大きい。また、第1型枠G1と第2型枠G2とは、束方向において隣接して設けられる。さらに、第1型枠G1と第2型枠G2とは、幅方向において、中心を略同一として設けられる。
なお、巻き付け型210は、本体215および本体225のそれぞれの側面および底面に向かって進退するスライド部を備えるものの、実施形態1のスライド部116、117と同様であるため説明を省略する。また、巻き付け型210は、通過部Q1tおよび通過部Q2tに対しガイド部を備えるものの、実施形態1のガイド部118と同様であるため説明を省略する。
<3−3.ステータ製造工程> 図19を用いて、ステータ製造工程S200について説明する。 なお、図19は、ステータ製造工程S200をフローによって表す。
ステータ製造工程S200は、コイル10より図17Aに示す環状コイル束Qを形成し、環状コイル束Qを図17Bに示す折り曲げコイル束Q´に変形し、折り曲げコイル束Q´を軸方向から4つのスロット21に挿入してステータ100を製造する。
ステータ製造工程S200は、コイル巻き付け工程S210と、絶縁紙巻き付け工程S220と、圧縮工程S230と、処理工程S240と、挿入工程S260と、復元工程S270と、を備える。
図20を用いて、コイル巻き付け工程S210について説明する。 なお、図20は、コイル巻き付け工程S210を模式図にて表す。また、以下では、図を分かり易くするため、コイル10の一部を省略して表す。さらに、コイル巻き付け工程S210および折り曲げ工程S241では、環状コイル束基準に従って説明する。
コイル巻き付け工程S210では、巻き付け型210にコイル10を巻き付けて環状コイル束Qを形成する。まず、巻き付け型210には、本体215と本体225とに予め絶縁紙30が設けられる。次に、コイル10を、第1型枠G1に巻き付け、第1環状コイル束Q1を作成する。次に、コイル10を、第2型枠G2に巻き付け、第2環状コイル束Q2を作成する。
コイル10を第1型枠G1または第2型枠G2に巻き付ける際には、図示せぬコイル引き出し装置からコイル10を引き出し、第1型枠G1または第2型枠G2を、環状軸を中心として回転させて巻き付けても良い。または、固定した第1型枠G1または第2型枠G2にコイル引き出し装置から引き出されるコイル10を巻き付けても良い。
このとき、第1型枠G1と第2型枠G2とは、幅方向において、中心を略同一として設けられるので、第1型枠G1と第2型枠G2とに同時にコイル10を巻き付けることができる。また、第1型枠G1と第2型枠G2とは、束方向において隣接して設けられるので、第1環状コイル束Q1と第2環状コイル束Q2との渡り線を短くすることができる。
なお、絶縁紙巻き付け工程S220および圧縮工程S230については、実施形態1の絶縁紙巻き付け工程S120および圧縮工程S130と同様であるため説明を省略する。
処理工程S240は、第1環状コイル束Q1および第2環状コイル束Q2の挿入方向の上側を処理する。本実施形態では、処理工程S240は、第1環状コイル束Q1および第2環状コイル束Q2の挿入方向の上側を折り曲げる。
処理工程S240は、第1環状コイル束Q1と第2環状コイル束Q2とを折り曲げ、それぞれの通過部Q1t、Q2tを圧縮するものの、これに限定されない。例えば、第1環状コイル束Q1および第2環状コイル束Q2のコイルエンドの圧縮、コイルエンドの捻り、コイルエンドに放熱材を塗布しても良い。
処理工程S240は、折り曲げ工程S241と、圧縮工程S251と、折り曲げ工程S242と、圧縮工程S252と、折り曲げ工程S243と、圧縮工程S253と、を備える。
<3−3−1.折り曲げ工程> 図21を用いて、折り曲げ工程S241について説明する。 なお、図21は、折り曲げ工程S241を模式図にて表す。
折り曲げ工程S241では、支持部211、221を束方向の内側に所定角度、例えば略60°回転させることによって、天井部Q1c1、Q2c1を傾斜させ、柱部Q1p1、Q2p1を同時に折り曲げる。このとき、第1型枠G1の幅方向長さは、第2型枠G2の幅方向の長さよりも大きいので、第1環状コイル束Q1と第2環状コイル束Q2とが干渉することがない。
折り曲げ工程S242および折り曲げ工程S243については、折り曲げ工程S241と同様であるため、説明を省略する。圧縮工程S251、圧縮工程S252および圧縮工程S253については、実施形態1の圧縮工程S151、152、153と同様であるため、説明を省略する。
<3−3−2.挿入工程> 図22を用いて、挿入工程S260について説明する。 なお、図22は、挿入工程S260を模式図にて表す。また、挿入工程S260では、ステータ基準に従って説明する。なお、ステータ基準の軸方向と環状コイル束基準の挿入方向とは同一方向とする。
挿入工程S260では、ステータコア20の4つのスロット21に向けて折り曲げコイル束Q´を軸方向に挿入する。
なお、本実施形態では、折り曲げコイル束Q´を挿入する4つのスロット21は、スロット21を2つ挟んだ一のスロット21と他のスロット21、ならびにその一のスロット21と他のスロット21のそれぞれ周方向の外側にそれぞれ隣接するスロット21とされるが、これに限定されない。
挿入工程S260では、まず、折り曲げコイル束Q´において、第1折り曲げコイル束Q1´の環状コイル束基準の束方向の中心と、第2折り曲げコイル束Q2´の環状コイル束基準の束方向の中心とを略同一とするように配置する。
次に、折り曲げコイル束Q´を軸方向の上方に向けて移動させ、整列部Q1a、Q2aをスロット21に挿入する。このとき、天井部Q1c、Q2cおよび柱部Q1p、Q2pは、ステータコア20の上方に移動する。また、底部Q1f、Q2fは、ステータコア20の底部でスロット21間をそれぞれ跨ぐ。
<3−4.効果> このようにして、第1環状コイル束Q1と第2環状コイル束Q2とを同時に第1折り曲げコイル束Q1´と第2折り曲げコイル束Q2´とに変形し、第1折り曲げコイル束Q1´と第2折り曲げコイル束Q2´とを同時4つのスロット21に収納することによって、作業効率を向上することができる。
10…コイル、20…ステータコア、21…スロット、22…スロットオープン、30…絶縁紙、100…ステータ、110、210…巻き付け型、S100、S200…ステータ製造工程、P、Q…環状コイル束、P´、Q´…折り曲げコイル束、Pa、Qa…整列部、Pt、Qt…通過部
Claims (10)
- コイルが少なくとも複数回巻き付けられた環状コイル束の一側を折り曲げる折り曲げ工程と、 ステータコアのスロットに前記環状コイル束を前記一側から軸方向に挿入する挿入工程と、 を備える、 ステータの製造方法。
- 請求項1に記載のステータの製造方法であって、 前記環状コイル束には、前記折り曲げ工程において前記環状コイル束の一側を折り曲げることによって通過部が形成され、 前記通過部の前記環状コイル束の挿入方向および束方向と直交する方向の長さは、前記スロットオープンの開口幅よりも小さく、 前記通過部は、前記挿入工程において前記スロットのスロットオープンを前記ステータの軸方向に通過する、 ステータの製造方法。
- 請求項1または2に記載のステータの製造方法であって、 前記環状コイル束の他側には、前記スロットに収納される整列部が形成され、 前記整列部の前記環状コイル束の挿入方向に垂直な断面の断面積は、前記スロットの前記ステータの軸方向に垂直な断面の断面積と略同一であって、 前記整列部の前記環状コイル束の挿入方向および束方向と直交する方向の長さは、前記スロットオープンの開口幅よりも大きい、 ステータの製造方法。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のステータの製造方法であって、 前記挿入工程では、前記環状コイル束を折り曲げた側を前記ステータの径方向の内側に向けて、前記環状コイル束を挿入する、 ステータの製造方法。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載のステータの製造方法であって、 前記環状コイル束は、前記環状コイル束の挿入方向の長さの異なる複数のコイル群を備える、 ステータの製造方法。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載のステータの製造方法であって、 前記環状コイル束を前記折り曲げ工程において折り曲げた前記環状コイル束の一側を元の形状に復元する復元工程を、さらに備える、 ステータの製造方法。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のステータの製造方法であって、 前記コイルを巻き付け型に
巻き付け、前記環状コイル束を製造する巻き付け工程を、さらに備える、 ステータの製造方法。 - 請求項7に記載のステータの製造方法であって、 前記巻き付け型の巻き付け方向のうちの一方向の長さは、前記環状コイル束が挿入される2つのスロット間の前記ステータの周方向の長さと略同一である、 ステータの製造方法。
- 請求項7または8に記載のステータの製造方法であって、 前記巻き付け型は、所定方向に収縮する、 ステータの製造方法。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載のステータの製造方法であって、 前記コイルは、分布巻きであって、 前記ステータコアは、一体型である、 ステータの製造方法。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220613 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230725 |
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A02 | Decision of refusal |
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