TWI792579B - 線圈插入裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種提高插入線圈的效率的線圈插入裝置。線圈插入裝置（100）將線圈線以環狀捲繞而成的線圈（10）從軸向一側朝向另一側插入沿定子芯部（20）的軸向貫穿的多個切槽（21），其中，線圈插入裝置包括：線圈移動機構，所述線圈移動機構配置在定子芯部（20）的徑向內側，並沿軸向移動，從而使線圈（10）移動；以及突出構件（151），所述突出構件配置在定子芯部（20）的軸向另一側，並沿軸向和徑向移動，且朝向軸向一側突出。在線圈移動機構在軸向上與定子芯部（20）重疊的狀態下，突出構件（151）朝徑向外側移動。

Description

線圈插入裝置

本發明是有關於一種線圈插入裝置。

以往，已知有一種將線圈插入定子芯部的切槽的線圈插入裝置。例如，日本專利特開2006-121864號公報（專利文獻1）公開了一種線圈插入裝置，其能將位於切槽外的線圈的一部分與楔形件一起壓入切槽內（第[0024]～[0026]段）。具體而言，從脫料件移動至最上端並將線圈和楔形件插入的狀態，使脫料件下降並位於定子芯部的外部。接著，使用線圈上部擴張夾具使線圈上端部側的朝定子芯部內側彎曲的端部朝外側擴張。接著，使用線圈壓入夾具將線圈的位於切槽外的一部分壓入切槽內。 現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2006-121864號公報

然而，本發明人注意到，在上述專利文獻1的線圈插入裝置中，為了使朝定子芯部內側彎曲的線圈端朝外側擴張，需要使脫料件下降並位於定子芯部的外部。在這種情況下，存在插入線圈的效率低這樣的問題。

本發明的目的在於提供一種提高插入線圈的效率的線圈插入裝置。

根據本發明第一觀點的線圈插入裝置是一種線圈插入裝置，將線圈線以環狀捲繞而成的線圈從軸向一側朝向另一側插入沿定子芯部的軸向貫穿的多個切槽，其中，所述線圈插入裝置包括：線圈移動機構，所述線圈移動機構配置在定子芯部的徑向內側，並沿軸向移動，從而使線圈移動；以及突出構件，所述突出構件配置在定子芯部的軸向另一側，並沿軸向和徑向移動，且朝向軸向一側突出，在線圈移動機構在軸向上與定子芯部重疊的狀態下，突出構件朝徑向外側移動。

本發明能提供一種提高插入線圈的效率的線圈插入裝置。

以下，基於附圖對本發明的實施方式進行說明。另外，在以下附圖中，對相同或相當的部分標注相同的附圖標記，並且不重複其說明。

此外，在以下說明中，將定子1的中心軸延伸的方向、即切槽的貫穿方向設為“軸向”。將沿著軸向的一側設為上（前）側，另一側設為下（後）側。上下（前後）方向用於規定位置關係，而並非限定實際的方向。即，下方向並不一定指重力方向。軸向沒有特別限定，其包括鉛垂方向、水平方向以及與鉛垂方向、水平方向交叉的方向等。

此外，將與定子1的中心軸正交的方向設為“徑向”。另外，將沿著以定子1的中心軸為中心的圓弧的方向設為“周向”。

另外，在以下說明中使用的附圖中，有時為了強調特徵部分，出於方便而放大表示作為特徵的部分。因此，各結構要素的尺寸及比例並不一定與實際相同。此外，有時為了同樣的目的而省略不作為特徵的部分進行圖示。

（定子） 如圖1所示，定子1是馬達的結構部件，與未圖示的轉子相互作用而產生旋轉轉矩。本實施方式的定子1設為以跨及若干個切槽21的方式捲繞線圈10的分佈捲繞。定子1包括線圈10、定子芯部20和楔形件30。

＜定子芯部＞ 定子芯部20形成為中空的圓柱形狀。定子芯部20是層疊薄矽鋼板而形成的。定子芯部20以放射狀形成有多個極齒(teeth)23。極齒23彼此之間形成有切槽21。極齒23隔著切槽21沿徑向延伸。切槽21形成有作為徑向開口部的切槽開口22。本實施方式的定子芯部20是一體型的定子芯部。

＜線圈＞ 線圈10是線圈線以環狀捲繞而成的。本實施方式的線圈線為圓線，但並不受限定，也可以是扁線等。

線圈10具有兩個線圈邊部和線圈跨接部。兩個線圈邊部收容在切槽21內。具體而言，收納有一個線圈邊部的切槽21與收納有另一個線圈邊部的切槽21不同。收納有一個線圈邊部的切槽21與收納有另一個線圈邊部的切槽21既可以如圖1所示隔著其他切槽沿周向配置，也可以相鄰（未圖示）。

＜楔形件＞ 楔形件30配置在切槽21內配置的線圈線與切槽開口22之間。楔形件30將切槽開口22封堵。

本實施方式的楔形件30在軸向觀察時呈U字形狀。楔形件30的軸向長度大於切槽21的軸向長度。另外，也可以省略楔形件30。

（線圈插入裝置） 參照圖1和圖2，對線圈插入裝置100進行說明。線圈插入裝置100通過使線圈10從軸向一側朝向另一側（在圖2中從右側朝向左側）相對移動而將線圈10插入沿定子芯部20的軸向貫穿的多個切槽21。詳細而言，線圈插入裝置100以跨及定子芯部20的兩個切槽21的方式將線圈10從各個切槽開口22插入。

如圖2所示，線圈插入裝置100包括多個葉片110、作為線圈移動機構的脫料件120、葉片用驅動部130、脫料件用驅動部140、擴張部150和楔形件移動機構160。

＜葉片＞ 如圖2所示，葉片110對線圈10進行保持。葉片110以沿定子芯部20的周向排列的方式配置在定子芯部20的徑向內側且脫料件120的徑向外側，並沿軸向移動。葉片120沿定子芯部20的軸向延伸。詳細而言，多個葉片110與極齒23對應地配設在同一圓周上。通過葉片110，能將線圈10容易地插入切槽21。

本實施方式的葉片110由兩個葉片111、112構成。葉片111、112隔著多個極齒23配置。葉片111、112將鉤掛於後述脫料件120的線圈10沿著軸向和徑向引導至切槽21。葉片111、112是沿軸向延伸的棒狀的構件。葉片111、112是沿軸向移動的可動葉片。

＜脫料件＞ 脫料件120是使線圈10移動的線圈移動機構。脫料件120配置在定子芯部20的徑向內側，並沿軸向移動。脫料件120與線圈10接觸。因此，脫料件120使線圈10沿軸向移動。在脫料件120的作用下，線圈10在定子芯部20的徑向內側沿軸向移動，同時線圈10的一部分從切槽開口22插入切槽21內部。具體而言，脫料件120鉤掛線圈10的徑向內側，並沿著葉片110將線圈10上拉。脫料件120既可以與葉片110一起朝軸向另一側移動，也可以不與葉片110一起朝軸向另一側移動。在後者的情況下，葉片110比脫料件120先朝軸向另一側移動。

脫料件120包括軸121和大徑部122。軸121沿軸向延伸。詳細而言，軸121從軸向一側延伸至另一側。

大徑部122設置於軸121的軸向另一端部。大徑部122供環狀的線圈10的徑向內側鉤掛。大徑部122具有比軸121的直徑大的直徑。軸121與大徑122的中心軸相同。大徑部122的直徑是葉片111、112之間的距離。本實施方式的大徑部122呈半球狀。大徑部122也可以形成穿過葉片110的突起。

脫料件120具有與後述突出構件151接觸的錐形面。脫料件120的軸向另一側的前端面、即大徑部122的前端面為曲面。上述大徑部122的前端面與突出構件151接觸。

＜葉片用驅動部＞ 葉片用驅動部130使葉片110移動。葉片用驅動部130包括葉片固定板131、螺桿軸132、螺母133和葉片用馬達134。

葉片固定板131固定於葉片110。詳細而言，葉片固定板131安裝於葉片111、112的軸向一側。葉片固定板131沿軸向移動。由此使葉片111、112沿軸向移動。

螺桿軸132和螺母133構成滾珠螺桿。滾珠螺桿將葉片用馬達134的旋轉運動轉換成直線運動。

螺桿軸132沿軸向延伸。螺桿軸132是用於驅動葉片110的進給螺桿。

螺母133與螺桿軸132嵌合。螺母133是用於驅動葉片110的進給螺母。

葉片用馬達134安裝於螺桿軸132。葉片用馬達134是驅動源。

＜脫料件用驅動部＞ 脫料件用驅動部140使脫料件120移動。脫料件用驅動部140包括脫料件固定板141、螺桿軸142、螺母143和脫料件用馬達144。

脫料件固定板141固定於脫料件120。詳細而言，脫料件固定板141安裝於軸121的軸向一側。脫料件固定板141沿軸向移動。由此使脫料件120沿軸向移動。

螺桿軸142和螺母143構成滾珠螺桿。滾珠螺桿將脫料件用馬達144的旋轉運動轉換成直線運動。

螺桿軸142沿軸向延伸。螺桿軸142是用於驅動脫料件120的進給螺桿。

螺母143與螺桿軸142嵌合。螺母143是用於驅動脫料件120的進給螺母。

脫料件用馬達144安裝於螺桿軸142。脫料件用馬達144是驅動源。

＜擴張部＞ 擴張部150使軸向另一側的線圈端朝徑向外側擴張。擴張部150配置在定子芯部20的軸向另一側。擴張部150包括突出構件151、台座152和安裝構件153。

突出構件151是使朝定子芯部20內側彎曲的軸向另一側的線圈端朝徑向外側擴徑的構件。突出構件151朝向軸向一側突出。詳細而言，突出構件151的至少一部分位於定子芯部20的軸向另一側。也可以是，突出構件151整體位於定子芯部20的軸向另一側。此外，突出構件151的軸向一側的部分也可以位於定子芯部20的切槽21內部。突出構件151呈沿軸向延伸的棒狀。

突出構件151沿軸向和徑向移動。在脫料件120在軸向上與定子芯部20重疊的狀態下，突出構件151朝徑向外側移動。在此，突出構件151在軸向上與脫料件120重疊的狀態下朝徑向外側移動。另外，突出構件151既可以處於在軸向上與定子芯部20不重疊的狀態，也可以處於重疊的狀態。

突出構件151只要是一個以上則沒有特別限定，但優選是與通過脫料件120從軸向一側朝另一側的單次移動而插入的環狀線圈10相同的數量。在此配置有多個突出構件151。

本實施方式的突出構件151沿著脫料件120的軸向另一側的形狀移動。圖2的脫料件120的軸向另一側的形狀是與突出構件151接觸的前端面。由此，能容易地使軸向另一側的線圈端朝徑向外側擴張。

突出構件151具有與脫料件120接觸的錐形面。錐形面以從徑向外側朝中央向軸向另一側突出的方式傾斜。在此，突出構件151和脫料件120中的至少一方（在圖2中為兩方）具有互相接觸的錐形面。因此，通過使脫料件120沿軸向移動，突出構件151沿著錐形面在徑向上移動。

這樣，在本實施方式中，通過脫料件120使突出構件151移動，因此，沒有設置用於移動突出構件151的驅動機構。

台州152對多個突出構件151進行保持。台座152是柱狀的構件。台座152的徑向面積大於多個突出構件151的徑向面積。

安裝構件153將突出構件151安裝於台座152。安裝構件153呈平板狀。安裝構件153的軸向另一側的面固定於台座152，軸向一側的面固定於突出構件151。安裝構件153伴隨突出構件151的移動而移動。

另外，也可以省略台座152和安裝構件153。此外，擴張部150既可以固定，也可以構成為能拆卸。

＜楔形件移動機構＞ 楔形件移動機構160使楔形件30沿軸向移動。楔形件移動機構160包括脫料件用驅動部140和楔形件固定板161。

楔形件固定板161固定於楔形件30。詳細而言，楔形件固定板161的軸向另一側安裝於楔形件30的軸向一側。楔形件固定板161沿軸向移動。由此使楔形件30沿軸向移動。

此外，楔形件固定板161固定於脫料件固定板141。詳細而言，楔形件固定板161的軸向一側安裝於脫料件固定板141。通過脫料件固定板141的軸向移動，楔形件固定板161沿軸向移動。

楔形件引導構件160將楔形件30插入的插入方向與線圈10的插入方向相同。

（線圈插入方法） 接著，參照圖1～圖10，對本實施方式的線圈插入方法進行說明。本實施方式的線圈插入方法是使用了上述線圈插入裝置100的線圈10的插入方法。另外，在圖4～圖7和圖10中，省略了楔形件30的圖示。

首先，如圖3所示，將線圈插入裝置100設置於定子芯部20（步驟S1）。在上述步驟S1中，如圖4所示，將線圈10和線圈插入裝置100配置在定子芯部20的軸向一側。詳細而言，將線圈10配置成被保持在葉片111、112之間。然後，將脫料件120配置在多個葉片111、112的徑向中央且軸向一側。

接著，如圖5所示，使葉片110和脫料件120從軸向一側朝向另一側移動（步驟S2）。在上述步驟S2中，脫料件120與葉片110一起朝軸向另一側移動。在上述移動中，葉片111、112位於定子芯部20的徑向內側。在本實施方式中，通過葉片用驅動部130使葉片110前進（上升），並且通過脫料件用驅動部140使脫料件120前進。由於在線圈10的內側鉤掛於脫料件120的狀態下移動，因此線圈10朝軸向另一側移動。

通過這樣使葉片110和脫料件120移動，如圖6所示，能將線圈10插入定子芯部20的切槽21（步驟S3）。在本實施方式中，如圖6所示，使葉片110和脫料件120移動，以使朝徑向內側彎曲的線圈端的一部分位於定子芯部20的內部。即，不是如比較例的圖13所示使葉片110和脫料件120移動至使朝徑向內側彎曲的線圈端從定子芯部20突出的位置。

接著，如圖7～圖10所示，使線圈10的軸向另一側的線圈端朝徑向外側擴張（步驟S4）。在上述步驟S4中，使用擴張部150的突出構件151以下述方式進行。

如圖7和圖8所示，將突出構件151配置在定子芯部20的軸向另一側。接著，在脫料件120在軸向上與定子芯部20重疊的狀態下，突出構件151朝徑向外側移動。此外，如圖9和圖10所示，突出構件151在軸向上與脫料件120重疊的狀態下朝徑向外側移動。

在本實施方式中，如圖8和圖9所示，突出構件151沿著脫料件120的軸向另一側的形狀移動。具體而言，突出構件151從圖8所示的位置朝向圖9所示的徑向外側的位置沿著大徑部122的錐形面滑動。由此，如圖10所示，能使朝定子芯部內側彎曲的線圈端朝徑向外側擴張。

接著，將線圈插入裝置100從定子芯部20拆下（步驟S5）。具體而言，將擴張部150拆下，並且使脫料件120朝向軸向一側移動。

通過實施以上工程（步驟S1～S5），能將線圈10插入沿定子芯部20的軸向貫穿的多個切槽21。其結果是，能製造圖1所示的定子1。

在上述工程（步驟S1～S5）中，通過圖2所示的楔形件移動機構160使楔形件30沿軸向移動，從而將楔形件30插入切槽21。具體而言，通過脫料件120的軸向移動，楔形件固定板161沿軸向移動，因此，楔形件30與線圈10一起插入切槽21。

另外，既可以將楔形件30與線圈10同時插入，也可以在線圈10插入後將楔形件30插入。

在比較例中，為了將楔形件30插入至切槽21的適當位置，如圖13所示，需要使朝軸向另一側的內側彎曲的線圈端移動至比楔形件30的插入位置更靠軸向另一側處。但是，在本實施方式中，如圖7所示，在朝徑向內側彎曲的線圈端的一部分位於定子芯部20內部的狀態下，如圖10所示，使朝內側彎曲的線圈端朝徑向外側擴張。因此，不用如圖13所示使線圈10進一步朝軸向另一側移動就能將楔形件30插入至適當的位置。因此，在本實施方式中，能縮短線圈端。

如以上說明那樣，根據本實施方式的線圈插入裝置和插入方法，在作為線圈移動機構的脫料件120與定子芯部20的軸向位置重疊的狀態下，使突出構件151朝徑向外側移動。因此，能不使脫料件120朝定子芯部20的外部移動，而通過突出構件151使軸向另一側的線圈端朝徑向外側擴張。因此，能提高插入線圈10的效率。

此外，在本實施方式中，並不為了使朝定子芯部20內側彎曲的線圈端朝外側擴張而使脫料件120下降，因此，能縮短插入線圈10的作業時間。

然後，突出構件151在軸向上與脫料件120重疊的狀態下朝徑向外側移動。由此，能改善使軸向另一側的線圈端擴張的動作的效率，因此，能進一步提高插入線圈的效率。

（變形例1） 在上述實施方式中，突出構件151呈棒形狀，但突出構件151的形狀並不受限定。例如，如圖11所示，突出構件151也可以在側視時呈L字形狀。在圖11中，突出構件151具有：棒狀部151a，上述棒狀部151a沿軸向延伸；以及曲面部151b，上述曲面部151b與棒狀部151a的軸向一側連接，並沿著脫料件120的軸向另一側的形狀（前端面）延伸。曲面部151b與脫料件120面接觸。

（變形例2） 在上述實施方式中，脫料件120的前端面是沒有形成凹凸的曲面，但前端面的形狀並不受限定。例如，如圖12所示，脫料件120具有對突出構件151進行引導的槽122a。在這種情況下，突出構件151能容易地沿著槽122a移動，因此，能容易地使軸向另一側的線圈端朝徑向外側擴張。

此外，槽122a呈從中央部朝向徑向外側延伸的形狀。脫料件120朝軸向另一側的移動通過槽122a引起突出構件151朝徑向外側的移動。在這種情況下，能同時實現脫料件120朝軸向另一側的移動和突出構件151朝徑向外側的移動，因此，能進一步提高插入線圈10的效率。

另外，槽122a的數量等於或少於突出構件151的數量。為了對突出構件151進行引導，槽122a呈比突出構件151稍大的形狀。

（變形例3） 在上述實施方式中，楔形件移動機構160與脫料件120使用同一驅動源，但並不限定於此。楔形件移動機構160也可以使用與脫料件120不同的驅動源。

此外，在上述實施方式中，楔形件移動機構160與脫料件120是不同的構件，但並不限定於此。楔形件移動機構160也可以與脫料件120由一個構件構成。

（變形例4） 在上述實施方式中，通過脫料件120使突出構件151移動，因此，沒有設置用於移動突出構件151的機構，但並不限定於此。在本變形例中，設置用於移動突出構件151的機構。

具體而言，作為多個突出構件151，配置有彼此相向的一對突出構件151。擴張部150具有多個使一對突出構件151朝一方向移動的機構。例如，在配置有四個突出構件151的情況下，四個突出構件151沿周向每隔90度配置。即，四個突出構件151呈十字。機構具有第一機構和第二機構。第一機構使一對突出構件151沿第一方向移動。第二機構使另一對突出構件151沿與第一方向成90度的第二方向移動。即，第一方向與第二方向正交。詳細而言，設置有使一對突出構件151以沿第一方向（x軸方向）互相遠離或靠近的方式移動的第一機構。設置有使另一對突出構件151以沿第二方向（y軸方向）互相遠離或靠近的方式移動的第二機構。

（變形例5） 在上述實施方式中，如圖1所示，供線圈插入的兩個切槽21設為夾著三個切槽21的一個切槽21和另一個切槽21，但並不限定於此。

（變形例6） 在上述實施方式中，以將一個線圈10插入兩個切槽21的方法為例進行了說明。也可以將多個線圈10同時插入四個以上的切槽21。

應認為本次公開的實施方式在所有方面均為例示，並不構成限制。本發明的範圍是由權利要求書而非由上述實施方式來表示的，並且旨在包括與權利要求書等同的意思和範圍內的所有變更。

1:定子； 10:線圈； 20:定子芯部； 21:切槽； 22:切槽開口； 23:極齒； 30:楔形件； 100:線圈插入裝置； 110、111、112:葉片； 120:脫料件； 121:軸； 122:大徑部； 122a:槽； 130:葉片用驅動部； 131:葉片固定板； 132、142:螺桿軸； 133、143:螺母； 134:葉片用馬達； 140:脫料件用驅動部； 141:脫料件固定板； 144:脫料件用馬達； 150:擴張部； 151:突出構件； 151a:棒狀部 151b:曲面部 152:台座； 153:安裝構件； 160:楔形件移動機構； 161:楔形件固定板; S1~S5:步驟。

圖1是定子的與軸向垂直的截面的示意圖。 圖2是實施方式的線圈插入裝置的示意圖。 圖3是實施方式的線圈插入方法的流程圖。 圖4是實施方式的線圈插入方法的示意圖。 圖5是實施方式的線圈插入方法的示意圖。 圖6是實施方式的線圈插入方法的示意圖。 圖7是實施方式的線圈插入方法的示意圖。 圖8是圖7中的突出構件附近的示意圖。 圖9是圖10中的突出構件附近的示意圖。 圖10是實施方式的線圈插入方法的示意圖。 圖11是變形例的突出構件的示意圖。 圖12是作為變形例的線圈移動機構的脫料件的示意圖。 圖13是比較例的線圈插入方法的示意圖。

10:線圈

20:定子芯部

21:切槽

30:楔形件

100:線圈插入裝置

110、111、112:葉片

120:脫料件

121:軸

122:大徑部

130:葉片用驅動部

131:葉片固定板

132:螺桿軸

142:螺桿軸

133、143:螺母

134:葉片用馬達

140:脫料件用驅動部

141:脫料件固定板

144:脫料件用馬達

150:擴張部

151:突出構件

152:台座

153:安裝構件

160:楔形件移動機構

161:楔形件固定板

Claims (12)

1. 一種線圈插入裝置，將線圈線以環狀捲繞而成的線圈從軸向一側朝向另一側插入沿定子芯部的軸向貫穿的多個切槽，其特徵在於，所述線圈插入裝置包括：線圈移動機構，所述線圈移動機構配置在所述定子芯部的徑向內側，並沿軸向移動，從而使所述線圈移動；以及突出構件，所述突出構件配置在所述定子芯部的軸向另一側，並沿軸向和徑向移動，且朝向軸向一側突出，不設置用於移動所述突出構件的驅動機構，而是利用所述線圈移動機構來移動所述突出構件，在所述線圈移動機構在軸向上與所述定子芯部重疊的狀態下，所述突出構件朝徑向外側移動。
2. 如請求項1所述的線圈插入裝置，其中，所述線圈插入裝置還包括多個葉片，多個所述葉片以沿所述定子芯部的周向排列的方式配置在所述定子芯部的徑向內側且所述線圈移動機構的徑向外側，多個所述葉片沿所述定子芯部的軸向延伸，並對所述線圈進行保持。
3. 如請求項1或2所述的線圈插入裝置，其中，所述突出構件在軸向上與所述線圈移動機構重疊的狀態下朝徑向外側移動。
4. 如請求項1或2所述的線圈插入裝置，其中， 所述突出構件沿著所述線圈移動機構的軸向另一側的形狀移動。
5. 如請求項4所述的線圈插入裝置，其中，所述突出構件和所述線圈移動機構中的至少一方具有互相接觸的錐形面。
6. 如請求項1或2所述的線圈插入裝置，其中，所述線圈移動機構具有對所述突出構件進行引導的槽。
7. 如請求項6所述的線圈插入裝置，其中，所述槽呈從中央部朝向徑向外側延伸的形狀，所述線圈移動機構朝軸向另一側的移動通過所述槽引起所述突出構件朝徑向外側的移動。
8. 如請求項1或2所述的線圈插入裝置，其中，所述線圈插入裝置還包括使楔形件沿軸向移動的楔形件移動機構。
9. 如請求項1或2所述的線圈插入裝置，其中，所述突出構件具有：棒狀部，所述棒狀部沿軸向延伸；以及曲面部，所述曲面部與所述棒狀部的軸向一側連接，並沿著所述線圈移動機構的軸向另一側的形狀延伸。
10. 如請求項9所述的線圈插入裝置，其中，所述曲面部與所述線圈移動機構面接觸。
11. 如請求項1或2所述的線圈插入裝置，其中， 所述線圈插入裝置配置有多個彼此相向的一對所述突出構件，所述線圈插入裝置還包括多個使一對所述突出構件沿一方向移動的機構。
12. 如請求項1或2所述的線圈插入裝置，其中，所述突出構件的數量與通過所述線圈移動機構從軸向一側朝向另一側的單次移動而插入的環狀的所述線圈的數量相同。

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