JP2000050581A

JP2000050581A - 固定子製造装置及び固定子

Info

Publication number: JP2000050581A
Application number: JP10212446A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Tajima; 泰彦田島; Izumi Shimizu; 泉清水; Takashi Watabe; 隆渡部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高占積率の固定子鉄心におけるコイル側面部
の膨らみを減少し、整列性を向上させ、スロット間での
コイル接続工数の低減を図る。【解決手段】歯形状固定子鉄心３に挿入された複数の
コイルボビンにフライヤ方式で電線を連続的に巻回し、
固定子を製造する固定子製造装置において、巻回するコ
イルボビンを引き出すボビン引出機構２１、固定子鉄心
３を固定支持する鉄心固定支持機構１３、又はコイルボ
ビンに電線を巻回するときにコイルボビンの回転を拘束
するボビン回転拘束機構２２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、固定子製造装置及
び固定子であり、特に、各相のコイル巻回工数の低減及
び各スロット間のコイル接続工数の低減をはかった固定
子製造装置及び固定子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転電機の固定子は、円周方向
に配置された歯部間にスロットを形成した固定子鉄心
と、スロット内部に配置されたコイルと、鉄心とコイル
間を絶縁する絶縁物とから形成されている。

【０００３】従来、歯形状固定子を製造する場合、金型
によって鉄心と同形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定の厚
さまで積層し、スロット内部に絶縁物を挿入した後コイ
ルを巻回している。さらにコイル巻回後はコイル先端部
分の接続を行い、鉄心とコイル間の絶縁を目的としてワ
ニス等で固着している。

【０００４】また、固定子鉄心にコイルを巻回する場合
には、予め専用治具に巻回しておいたコイルをスロット
内部に挿入する方法（以下、「インサータ方式」とい
う。）と、円筒形状ボビンから出てきたコイルを各歯部
に整列に巻き付ける方法（以下、「歯部集中巻方式」と
いう。）と、が行われている。この歯部集中巻方式の中
にも、ノズルがスロット内部を出入りしながらコイルを
各歯部に巻回する方式（以下、「ノズル方式」とい
う。）と、フライヤと呼ばれる治具が巻回対象（固定子
鉄心、ボビン等）の周囲を回転することによってコイル
を巻回する方式（以下、「フライヤ方式」という。）
と、が行われている。そして、特開平９−２１５２４６
号公報、特開平１−１２２３４０号公報等で提案されて
いるが、ボビンを引き出し、再度挿入することは、知ら
れていない。

【０００５】回転電機は近年、小形化や高効率化を目的
として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。このためには前述したコイ
ルの巻回方法のうち、コイルの整列性が良くコイルエン
ドを小さくできる歯部集中巻方式が適していることが知
られている。しかしながら、この方式によると、各スロ
ットにおいてコイルの巻き始めと巻き終りが生じるた
め、各コイル端部の結線が必要となり、従来まで用いら
れてきたインサータ方式よりも多くのコイル接続が必要
であった。さらに、この歯部集中巻方式の場合、従来多
く用いられてきたフライヤ方式では、コイル側面部にお
いてコイル変形不足が原因で発生する膨らみを抑えるこ
とや整列性良く巻回することが困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点に鑑み、高占積率の固定子鉄心におけ
るコイル側面部の膨らみを減少し、整列性を向上させ、
更にスロット間でのコイル接続及び製造工程の少ない歯
形状固定子とその製造装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、歯形状固定子
鉄心に挿入された複数のコイルボビンにフライヤ方式で
電線を連続的に巻回し、固定子を製造する固定子製造装
置において、巻回するコイルボビンを引き出すボビン引
出機構を備える固定子製造装置である。

【０００８】また、本発明は、固定子鉄心を固定支持す
る鉄心固定支持機構を備える固定子製造装置である。

【０００９】そして、本発明は、コイルボビンに電線を
巻回するときに該コイルボビンの回転を拘束するボビン
回転拘束機構を備える固定子製造装置である。

【００１０】更に、本発明は、電線を供給するアームの
先端に該電線の曲がりを矯正するローラを備える固定子
製造装置である。

【００１１】また、本発明は、上記電線の渡り線部を引
き出す鍵状治具を備える固定子製造装置である。

【００１２】そして、本発明は、コイル巻線を固定保持
する巻線固定保持機構を備える固定子製造装置である。

【００１３】更に、本発明は、電線の巻回始め時及び巻
回終り時に該電線をコイルボビンのスリットに挿入する
スリット挿入機構を備える固定子製造装置である。

【００１４】また、本発明は、電線の渡り線部を回避さ
せる渡り線回避機構を備える固定子製造装置である。

【００１５】そして、本発明は、回避する渡り線部の回
避スペースを有する鉄心固定治具を備える固定子製造装
置である。

【００１６】更に、本発明は、コイル巻線を側面から押
し付けて整形する巻線成形部材を備える固定子製造装置
である。

【００１７】また、本発明は、コイルを挿入した固定子
鉄心を所定の角度だけ回転する鉄心回転機構を備える固
定子製造装置である。

【００１８】そして、本発明は、連続巻回後に引き出し
た電線を所定の長さに切断するための電線切断機構を備
える固定子製造装置である。

【００１９】更に、本発明は、固定子鉄心と、コイル巻
線及びコイルボビンからなる固定子コイルと、等からな
る固定子において、前記コイルボビンは、コイル巻線の
始部及び終部を挿入するスリットを有する固定子であ
る。

【００２０】

【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。以下、本発明の固定子製造装置の一実施例につい
て、図１〜図１１を用いて説明する。図１は、実施例の
固定子製造装置の概略を示す説明図である。図２は、実
施例の固定子製造装置におけるボビン巻回状態の説明図
である。図３は、実施例の固定子製造装置におけるボビ
ンの固定子鉄心歯部収納の説明図である。図４は、実施
例の固定子製造装置におけるコイル整形の説明図であ
る。図５は、実施例の固定子製造装置における渡り線処
理の説明図である。図６は、実施例の固定子製造装置に
おける巻回後の渡り線処理の説明図である。図７は、実
施例の固定子製造装置におけるガイド機構の動作の説明
図である。図８は、実施例の固定子製造装置に使用する
ボビンの形状の説明図である。図９は、実施例の固定子
製造装置における渡り線を収納ユニットの動作の説明図
である。図１０は、実施例の固定子製造装置により製造
された固定子鉄心とコイルの説明図である。図１１は、
実施例の固定子製造装置により製造された固定子の説明
図である。

【００２１】実施例を説明する。本実施例の固定子製造
装置１は、図１に示すように、ヘッドユニット１１、フ
ライヤヘッド１２、鉄心受けユニット１３、整形ユニッ
ト１４、電線ガイドユニット１５、切断ユニット１６、
リードプーラ動作ユニット１７、リードプーラ１８、渡
り線処理ユニット１９、コイル押さえユニット２０、ボ
ビン動作ユニット２１、ボビン固定治具ユニット２２、
支柱２３、テーブルユニット２４、等を具備している。

【００２２】ヘッドユニット１１は、コイルボビン４１
にフライヤ方式で電線を連続的に巻回する。フライヤヘ
ッド１２は、電線をコイルボビン４１に巻回する。鉄心
受けユニット１３は、鉄心固定支持機構であり、固定子
鉄心３を固定支持する。また、内部に渡り線部回避スペ
ースを有する固定子鉄心固定治具である。整形ユニット
１４は、巻線整形部材であり、コイル巻線４３の膨らみ
を整形する。電線ガイドユニット１５は、スリット挿入
機構であり、コイルボビン４１のスリット４２に電線を
導き、挿入する。切断ユニット１６は、電線切断機構で
あり、巻回後の電線を所定の位置で切断する。リードプ
ーラ動作ユニット１７は、リードプーラ１８を所定の位
置に移動させる。リードプーラ１８は、鍵状治具であ
り、動作することにより、電線を所定の量を引き出して
渡り線部を確保する。渡り線処理ユニット１９は、渡り
線回避機構であり、電線の渡り線部を所定の位置まで移
動させる。コイル押さえユニット２０は、巻線固定保持
機構であり、コイル巻線４３を押さえて保持する。ボビ
ン動作ユニット２１は、ボビン引出機構であり、鉄心３
に挿入されているコイルボビン４１を引き出し、また、
挿入する。ボビン固定ユニット２２は、ボビン回転拘束
機構であり、コイルボビン４１を固定保持する。支柱２
３は、整形ユニット１４、電線ガイドユニット１５、切
断ユニット１６等を、それぞれ動作可能に支持してい
る。テーブルユニット２４は、鉄心回転機構であり、鉄
心受けユニット１３を所定の位置に回転させ移動させ
る。

【００２３】本実施例の固定子製造装置による製造工程
の一例を説明する。使用する固定子鉄心３には、予め複
数のコイルボビン４１が挿入されている。１）鉄心受けユニット１３は、固定子鉄心３を固定支持
する。ボビン動作ユニット２１はコイルボビン４１を鉄
心３より引き出し、また、ボビン固定ユニット２１はコ
イルボビン４１を固定保持し、そして、フライヤヘッド
１２は、引き出されたコイルボビン４１に電線を巻回す
る。２）コイルボビン４１への巻回作業が終了すると、鉄心
３の上部方向よりコイル押さえユニット２０が降下して
巻回したコイル巻線４３を固定し、そして、鉄心３の後
方より動作してきたリードプーラ１８は電線を所定量だ
け引き出し、渡り線部を確保する。鉄心３側面部より動
作する電線ガイドユニット１５は、コイルボビン４１に
設けられたスリット４１に電線を導き、挿入する。３）鉄心３側面部より動作する整形ユニット１４は、巻
回したコイル巻線４２に発生する側面部の膨らみを整形
し解消する。４）ボビン動作ユニット２１は、巻回の終了したコイル
ボビン４１を鉄心３に挿入する。５）テーブルユニット２４により、鉄心受けユニット１
３は所定の角度だけ回転し、次のスロットに挿入された
コイルボビン４１についての巻回動作がスタートする。６）巻回作業が終了すると、リードプーラ１８によって
引き出された電線の途中に切断ユニット１６が動作して
電線を切断し、巻線リード部４４を形成する。そして、
次の相についての巻回作業を実行する。

【００２４】次に、本実施例の固定子製造装置１の中心
部分で、巻回中のボビン４１及びボビン固定ユニット２
２の動きについて、図２及び図３を用いて、詳しく説明
する。巻回時にコイルボビン４１ａは鉄心３より引き出
され、鉄心３のスリットの外で電線を巻回される。巻回
時、テーブルユニット２４の動作に伴い、鉄心３と引き
出されたボビン４１ａは一体で動作する。このとき、電
線径、巻回数等のパラメータを任意に指定することによ
って、整列性を高めた巻回動作を行うことができる。巻
回後、コイルボビン４１を固定しているボビン動作ユニ
ット２１により、巻回したコイルボビン４１ｂは鉄心３
に戻される。なお、電線の供給部であるフライヤヘッド
１２には、電線が素材の段階から潜在的に持っている曲
がりを矯正するローラ２７を配置している。

【００２５】整形ユニット１４の動作について、図４を
用いて説明する。整形ユニット１４は、コイルボビン４
１に巻回されたコイル巻線４３のスプリングバックが原
因で発生する電線の膨らみを解消するために、コイル巻
線４３を外側から押圧して整形する。整形ユニット１４
は、コイル巻線４３に直接接触するので、接触部の素材
に樹脂を用いており、コイル巻線４３への傷発生を防止
している。

【００２６】コイルボビン４１に巻回した後の渡り線の
処理動作機構について、図５〜図７を用いて説明する。
鉄心受けユニット１３の後方より動作してきたリードプ
ーラ１８が、巻き終えたコイルボビン４１ｂからフライ
ヤヘッド１２につながっている電線を所定量引き出し、
渡り線部を確保する。この時、コイルボビン４１ｂの上
部より動作してきたコイル押さえユニット２０は、コイ
ル４１ｂを押さえて、リードプーラ１８の動作時のコイ
ル巻線の緩みを防止する。リードプーラ１８により電線
を引き出すとき、コイルボビンのスリット４２に電線を
挿入することにより、コイル巻線の緩みを防止すること
ができる。スリット４２を設けたコイルボビン４１の一
例を図８に示す。コイル巻線の始部及び終部は、同じス
リット４２に挿入されて、リード線部４４又は渡り線部
となる。

【００２７】渡り線部を処理した後、次のスロットにつ
いての巻回時のフライヤ回転に対する渡り線部の干渉を
防止するための動作について、図９を用いて説明する。
この動作は、鉄心受けユニット１３の内部に設けた収納
スペースに、鉄心３の上部より渡り線処理ユニット１９
が降下して、渡り線部を収納する構造になっている。こ
のことにより、渡り線部は、フライヤ回転時に干渉する
ことはなく、電線を巻回することができる。これによ
り、渡り線部を切断することなく、各スロットのコイル
ボビン４１に連続的に巻回することができる。

【００２８】こうしてコイルを巻回した歯形状固定子を
図１０に示す。本実施例により製造された固定子は、渡
り線部４５が連続しているため、固定子鉄心歯部３１に
あるリード線部４４及び渡り線部４５はそれぞれ６本、
９本である。

【００２９】また、この固定子鉄心歯部に円環部３２を
組み付けた状態を図１１に示す。全相の巻線が終了した
後、一方のリード線を１箇所結束することにより成形し
たリード線４４を含め４本のリード線が存在している。

【００３０】以上説明したように、本実施例の固定子製
造装置によれば、各相のコイル巻回工数及びスロット間
のコイル接続工数を低減することができる。そして、得
られた固定子は、固定子鉄心を複数個の歯部と外周部を
形成するコアバック部とに分割した構造としており、歯
部分は帯状フープ材から取り出した素材を打ち抜き、積
層することができる。また、コイルを集中的かつ連続的
に巻回した絶縁材料で構成されるボビンを歯部に挿入
し、この歯部外周部をコアバックと組付ける固定子鉄心
の巻線工程において、固定子鉄心の保持・回転、巻線フ
ライヤ及びボビン拘束治具、ボビン出し入れ、巻回コイ
ル整形等について、自動化することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、高占積率の固定子鉄心
におけるコイル側面部の膨らみを減少し、整列性を向上
させ、更にスロット間でのコイル接続及び製造工程の少
ない歯形状固定子とその製造装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の固定子製造装置の概略を示す説明図。

【図２】実施例の固定子製造装置におけるボビン巻回状
態の説明図。

【図３】実施例の固定子製造装置におけるボビンの固定
子鉄心歯部収納の説明図。

【図４】実施例の固定子製造装置におけるコイル整形の
説明図。

【図５】実施例の固定子製造装置における渡り線処理の
説明図。

【図６】実施例の固定子製造装置における巻回後の渡り
線処理の説明図。

【図７】実施例の固定子製造装置におけるガイド機構の
動作の説明図。

【図８】実施例の固定子製造装置に使用するボビンの形
状の説明図。

【図９】実施例の固定子製造装置における渡り線を収納
ユニットの動作の説明図。

【図１０】実施例の固定子製造装置により製造された固
定子鉄心とコイルの説明図。

【図１１】実施例の固定子製造装置により製造された固
定子の説明図。

【符号の説明】１整列巻線装置１１巻線ヘッドユニット１２フライヤヘッドユニット１３鉄心受けユニット１４コイル整形ユニット１５電線ガイドユニット１６電線切断ユニット１７リードプーラ動作ユニット１８リードプーラ１９渡り線処理ユニット２０コイル押さえユニット２１ボビン動作ユニット２２ボビン固定ユニット２３支柱２４テーブルユニット２５フライヤヘッド２６固定治具２７ローラ３固定子鉄心３１固定子鉄心歯部３２固定子鉄心円環部３３固定子４コイル４１コイルボビン４２ボビンスリット４３コイル巻線４４巻線リード線４５巻線渡り線

フロントページの続き (72)発明者渡部隆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Ｆターム(参考） 5H604 AA08 BB14 CC01 CC05 CC13 PB03 5H615 AA01 BB14 PP01 PP10 PP13 PP15 QQ02 QQ19 QQ26 QQ27 RR01 SS03 SS04 SS09 SS10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】歯形状固定子鉄心に挿入された複数のコ
イルボビンにフライヤ方式で電線を連続的に巻回し、固
定子を製造する固定子製造装置において、巻回するコイルボビンを引き出すボビン引出機構を備え
ることを特徴とする固定子製造装置。
【請求項２】請求項１記載の固定子製造装置におい
て、固定子鉄心を固定支持する鉄心固定支持機構を備えるこ
とを特徴とする固定子製造装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の固定子製造装置
において、コイルボビンに電線を巻回するときに該コイルボビンの
回転を拘束するボビン回転拘束機構を備えることを特徴
とする固定子製造装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の固
定子製造装置において、電線を供給するアームの先端に該電線の曲がりを矯正す
るローラを備えることを特徴とする固定子製造装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の固
定子製造装置において、上記電線の渡り線部を引き出す鍵状治具を備えることを
特徴とする固定子製造装置。
【請求項６】請求項５記載の固定子製造装置におい
て、コイル巻線を固定保持する巻線固定保持機構を備えるこ
とを特徴とする固定子製造装置。
【請求項７】請求項５又は６に記載の固定子製造装置
において、電線の巻回始め時及び巻回終り時に該電線をコイルボビ
ンのスリットに挿入するスリット挿入機構を備えること
を特徴とする固定子製造装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載の固
定子製造装置において、電線の渡り線部を回避させる渡り線回避機構を備えるこ
とを特徴とする固定子製造装置。
【請求項９】請求項８記載の固定子製造装置におい
て、回避する渡り線部の回避スペースを有する鉄心固定治具
を備えることを特徴とする固定子製造装置。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の
固定子製造装置において、コイル巻線を側面から押し付けて整形する巻線成形部材
を備えることを特徴とする固定子製造装置。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の固定子製造装置において、コイルを挿入した固定子鉄心を所定の角度だけ回転する
鉄心回転機構を備えることを特徴とする固定子製造装
置。
【請求項１２】請求項１〜１１のいずれか１項に記載
の固定子製造装置において、連続巻回後に引き出した電線を所定の長さに切断するた
めの電線切断機構を備えることを特徴とする固定子製造
装置。
【請求項１３】固定子鉄心と、コイル巻線及びコイル
ボビンからなる固定子コイルと、等からなる固定子にお
いて、前記コイルボビンは、コイル巻線の始部及び終部を挿入
するスリットを有することを特徴とする固定子。