JP4530493B2 - Manufacturing method of coil unit for rotating machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機用コイルユニットの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電動機あるいは発電機などの回転機は、固定子(ステータ)と回転子(ロータ)とを備え、さらにステータはコアとその内部に装着されるコイルとからなっている。コアは、さらに円筒状をなすコアバックと、その内部に同心で組み込まれ外周面には多数のティースが放射状に延びたティース部材とからなっている。各ティースにはそれぞれ導線を所定の回数だけ巻回されてなるコイルが巻着されている。各コイルは、通常、適数個ずつを一つのユニットとして連結したもの(コイルユニット)となり、その単位でティースへの装着あるいは外部電源との接続がなされている。
【0003】
従来、コイルユニットにおいて各コイル間を連結するための方式としては、各コイルの端部をさらに外側へ直角に屈曲させ、そうした屈曲端部同士を溶接によって順次つないでゆく方式が知られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、後者の方式であれば、連結相手となるコイルの溶接部位同士が正しく整合できるよう成形するのは極めて困難である。したがって、そのようなものではコイルユニットをティースへ装着しようとする場合に、溶接部位に無理な力がかかってしまう、という問題があった。特に、こうした問題点は剛性の高い巻き線径の大きい導線が使用される場合に顕在化する。
【0005】
本発明は上記した従来の問題点に鑑みて開発工夫されたものであり、その目的は容易に製作することができ、かつ各コイル間の接続が確実となるコイルユニットの製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項1の発明は、回転機のステータ内に組み込まれ、一本の導線によって複数のコイル部を連続させてなるコイルユニットを製造するための方法であって、前記導線を、軸線周りに回転可能な巻き取り治具の先端にそれぞれが軸方向へ変位可能に設けられた複数のマンドレル対のうちの一つのものの根元側から先端側へと巻回してコイル部を形成し、その後、次のマンドレル対を突出させることにより前記コイル部の巻き取り軸からシフトした位置で前記次のマンドレル対の根元側から先端側へ向けて前記コイル部と同一方向に巻回を行って次のコイル部を形成し、かかる動作を所定回数繰り返すことによって複数のコイル部を備えたコイルユニットを形成し、かつこのようなコイリング工程を経て形成されたコイルユニットは、隣接するコイル部同士の間が各コイル部の巻き取り軸と直交する方向に引き出された連結片によって、複数の前記コイル部が前記連結片の延び方向に並列しかつ前記各コイル部の巻き取り軸の軸線方向に沿った階段状に連続するとともに、前記コイルユニットの巻き始め側の導線の端部と巻き終わり側の導線の端部とが同方向へ引き出されるようになっており、前記コイリング工程の後には、各コイル部が平面状に並列するように、前記各コイル部において前記連結片に連続する巻回段の導線の一辺部分を反転軸としてそれぞれ180゜ねじることによって、各コイル部の巻回方向を交互に異ならせるねじり工程がなされることを特徴とするものである。
また請求項2の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記導線を巻回させて各コイル部を形成する巻き取りプレートを、導線の巻回時には拡幅して導線を外周面に巻回させるが、コイル部の形成後に抜き取る際には幅を狭めて前記コイル部の内周から離間するよう変位させることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の作用及び効果】
請求項1の発明によれば、コイリング工程が完了した段階では、複数のコイル部が巻回方向が同一で高さ方向に階段状に連続した形態のものが得られる。ねじり工程においては、このものに、各コイル部の接続部を中心として180゜ねじりが加えられる結果、各コイル部がほぼ平面状に並列したコイルユニットが得られる。また、180゜の反転の結果、隣接するコイル部同士は巻回方向が相互に反対方向となる。
請求項2の発明によれば、巻き取りプレートを導線の巻き取り時には拡幅状態にしておき、その外周面に巻き付けることで対応するコイル部が形成される。コイリングが完了して抜き取る場合には、巻き取りプレートを窄めてやれば各コイル部の内周面から巻き取りプレートを離間させることができるため、コイル部の抜き取りが容易になる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、この実施形態においては、自動車のステアリングの操舵をアシストするためのアシスト用モータ(ステップモータ)に適用されたものを例にとって説明する。しかし、この発明方法が対象とする回転機は、種々のモータに適用することができ、モータに限らず発電機を含んだ種々のものにも適用可能である。
【0009】
アシスト用モータは、ステータ1と、このステータ1の中心部に組み込まれる図示しないロータとを有してなる。図1に示すステータ1はコア2と複数のコイルユニット3とからなっており、さらに、コア2はコアバック4とティース部材5とからなっている。コアバック4はほぼ円筒状に形成され、その内周面には等角度毎にかつ全長にわたって多数のスリット7が刻設されている。ティース部材5は、このコアバック4内に同心で収容可能な円環状をなすとともに、その外周面には上記スリット7と対応して同数本のティース8が全長にわたって放射状に突出している。各ティース8の先端面には各スリット7内に適合して嵌め込み可能な幅狭の位置決め部8Aが全長にわたって突出形成されている。そして、各ティース8がスリット7にそれぞれ嵌め込まれた状態で、ティース部材5がコアバック4内に収容されると、隣接するティース8間とコアバック4の内壁面とで囲まれた平面扇状をなす空間がスロット9になる。
【0010】
コイルユニット3は、一つの導線Wによって連続して巻回された3つのコイル部(以後、コイリング工程において巻回される順に、一次コイル部3A、二次コイル部3B、三次コイル部3Cと呼ぶ)を一つのユニットとし、各コイル部3A〜3Cを対応するティース8に一括して嵌合することによって、ユニット毎にティース部材5への装着がなされる。全てのティース部材5へのコイルユニットの装着がなされた状態で、ティース部材5はコアバック4内に組み込まれ、そのときには各スロット9内の空間を隣り合うコイル部の半周分ずつが共有し合うことになる。
なお、導線Wは図14に示すように、各コイル部3A〜3Cにおいて巻回して積み上げられて行く側に対向する面が平坦面となるように形成されている。
【0011】
次に、コイルユニット3の製造工程について説明する。コイルユニット3は、コイリング工程と、その後に行われるねじり工程とを経て製造される。
【0012】
−コイリング工程−
図2乃至図7は、コイリング装置およびその工程を示すものである。図2において、6は機台であり、上部には支持梁10が張り出している。この支持梁10には軸受11を介してスピンドル軸12が回転及び軸方向に沿って変位可能に貫挿されている。
【0013】
このスピンドル軸12の上端にはスプラインシャフト13が同心で一体的に延設されている。さらに、このスプラインシャフト13の途中には、支持梁10の上面に固定された回転用モータ14(NCモータ)によって駆動されるギヤ15が噛み合っていて、回転用モータ14の駆動によってスピンドル軸12及び巻き取り治具16を回転させることができる。
【0014】
一方、支持梁10の先端部上面にはスピンドル軸12を各コイル部3A〜3Cの巻回ピッチに対応したピッチずつ連続して送ってゆくための送り用モータ17(NCモータ)が固定され、そのモータ軸にはスプラインシャフト13と平行に延びたねじ軸18が接続されている。さらに、このねじ軸18には連結アーム19の一端に設けられた筒部19Aが嵌合しており、この連結アーム19の他端には軸受け20が設けられ、スプラインシャフト13の上端に設けられた延長軸21を回転可能に挿通している。したがって、送り用モータ17の駆動によってねじ軸18が回転すると、筒部19Aがねじ嵌合された連結アーム19が昇降し、これに連動してスプラインシャフト13およびスピンドル軸12が昇降する。但し、コイリングを行うときのスプラインシャフト13、スピンドル軸12の送り量は各コイル部3A〜3Cの巻回ピッチと等しく設定されている。
【0015】
一方、スピンドル軸12の下端にはロール22に巻かれた導線Wを3連に巻回してゆくための巻き取り治具16が設けられている。この巻き取り治具16の端面には、前記した一次乃至三次コイル部3A〜3Cにそれぞれ対応したマンドレル対(以下、一次用〜三次用マンドレル対23A〜23Cという)が3種類、装備されているが、これらは一次用から順に長くなるように、具体的には二次用のもの23Bは一次用のもの23Aの倍の長さに、三次用のもの23Cは一次用のもの23Aの3倍の長さをもって形成されている。また、巻き取り治具16の端面において一次用マンドレル対23Aに隣接した位置には、図6に示すような係止ブロック24が突設されている。この係止ブロック24は、一次用マンドレル対23Aのうち一方のもの(導線Wの巻き始めにあたり、導線Wの送り方向に関して前方に位置するもの)との間に導線Wを挟み込む間隔をおいて対向して配置されている。
【0016】
また、各マンドレル対23A〜23Cは巻き取り治具16の端面に穿孔された収容孔25に対し出入り可能に収容されている。次に、各マンドレル対23A〜23Cを進退させるための機構を図5に基づいて説明する。
【0017】
スピンドル軸12におけるスプラインシャフト13側の端部にはスピンドル軸12を回転可能に貫通させるジョイント部材26が回転不能に嵌合している。このジョイント部材26にはエア供給口27が形成され、図示しないエアー源に接続されている。また、ジョイント部材26の内周面にはエア供給口27に連通するリング溝28が周方向に沿って環状に形成される一方、スピンドル軸12の側面にはこのリング溝28にそれぞれ連通可能な3つの連絡口29A〜29Cがスピンドル軸12の送り方向(軸方向)に沿った位置に開口している。各連絡口29A〜29Cは各コイル部3A〜3Cに対する巻き始めの位置に対応した位置にスピンドル軸12が変位したときに、リング溝28とそれぞれ連通するようにしてあり、図5では左側から順に一次用、二次用、三次用の連絡口となる。そして、各連絡口29A〜29Cはスピンドル軸12の軸線方向と平行して設けられた3本のエア供給路30A〜30Cにそれぞれ連通し、さらに各エア供給路30A〜30Cは巻き取り治具16内に円筒状に形成された3つのシリンダ室31(図3、図4では一次用コイル部3Aに対するもののみが示されているが、以下の説明では一次用〜三次用シリンダ室という)にそれぞれ連通している。
【0018】
各シリンダ室31には外周面に摺動用リング32が嵌着されたピストン33が移動可能に設けられるとともに、各ピストン33には同心でロッド34が延びており、前記した収容孔25内に突入されている。また、各マンドレル対23A〜23Cはこのロッド34に対しそれぞれ平行リンク35によって接続されていて、シリンダ室31へのエアの供給に伴ってピストン33が変位すると、この変位動作に連動して前進・後退及び拡幅・すぼみの各動作を同期して行うことができるようになっている。また、各マンドレル対23A〜23Cは、シリンダ室31内に所定のエア圧が作用している状態では、先端側が巻き取り治具16の端面から突出し、かつ収容孔25の内壁面に密着し、つまり対をなすもの同士の間隔を広げた状態となる。但し、各マンドレル対23A〜23Cの後端部にはストッパ部36が形成され、収容孔25内の段差面37に係止して、各マンドレル対23A〜23Cの抜け止めがなされている。
【0019】
一方、各エア供給路30A〜30Cの途中には電磁弁38A〜38Cが介在されていて、各マンドレル対23A〜23Cが突出したことが検知されると、電磁弁38A〜38Cが閉じ、以後、この閉止状態が保持されることによって各シリンダ室31内を一定のエア圧に保持し、各マンドレル対23A〜23Cを突出した状態に保持することができるようになっている。そして、三次コイル部3Cに対する巻回の工程が完了したら、各電磁弁38A〜38Cは一斉に開放し、シリンダ室31内のエアを大気に開放するようにしている。これにより、ピストン33のスプリングロッド56に巻装された戻しばね39によって各マンドレル対23A〜23Cが収容孔25内に没入するようにしている。すなわち、ピストン33ロッド34の後退に伴い、マンドレルの対をなすもの同士は徐々に接近して相互の間の間隔を狭めた状態で収容される。したがって、一次乃至三次コイル部3A〜3Cに対するコイリングが完了した時点で各マンドレル対23A〜23Cが一斉に窄みながら後退するため、各コイル部3A〜3Cに対して引っかかりがなく、コイルユニット3全体を円滑に抜き取ることができる。本実施形態では戻しばね39を用いたが、エアー圧で各マンドレル対23A〜23Cを没入させることもできる。その場合には、シリンダ室31のヘッド側のみならずロッド側にもエアーを給排するための機構を設定する必要がある。
但し、上記した各電磁弁38A〜38Cの開閉、回転用モータ14、さらには送り用モータ17等の動作は図示しない制御装置によって制御されるようになっている。
【0020】
以上の構成に係るコイリング装置によるコイリング動作を説明すると、まず、導線Wの巻回の開始に先だって、一次用マンドレル対23Aのみ巻き取り治具16の端面から突出させておく。すなわち、図示しないエアー源より給送されたエアーはジョイント部材26のエア供給口27よりリング溝28へと進入し、一次用連絡口29Aを経て対応するエア供給路30Aに供給され、さらには一次用シリンダ室31へと進入する。これにより、ピストン33およびピストン33ロッド34は戻しばね39に抗して前進するため、平行リンク35のリンク動作によって一次用マンドレル対23Aは相互に拡開する方向に変位しながら前進する。かくして、一次コイル部3Aに対応したマンドレル対23Aはストッパ部36が段差面37に係止しつつ収容孔25の孔壁に密着し、かつ先端側が巻き取り治具16の端面から突出した状態となる。但し、前記したように一次用マンドレル対23Aが巻き取り治具16から突出したことが検知されると、一次用エア供給路30Aに介在された電磁弁38Aが閉じるため、一次用シリンダ室31内のエアは封止され、マンドレル対の突出状態がそのまま維持される。
【0021】
この状態において、ロール22に巻かれた導線Wを、だれ防止用のストレーナ60を通過させることで直線性が保持されるよう矯正し、そのもとで一対の繰り出しローラ40へと導く。繰り出しローラ40が積極回転することによって、導線Wは一次用のマンドレル対23Aへと繰り出される。導線Wはマンドレル対23Aの根元部分を横切り、さらには係止ブロック24との間を通過する。この状態で、繰り出しローラ40の積極回転を停止して遊転を可能にしておく一方で、回転用モータ14及び送り用モータ17を駆動させる。回転用モータ14の駆動に伴ってギヤ15とスプラインシャフト13との噛み合いを通じてスピンドル軸12及び巻き取り治具16が回転する。また、送り用モータ17の駆動によってねじ軸18が回転すると、これとねじ嵌合する筒部19Aを介して連結アーム19がコイル部の巻回ピッチに対応したピッチずつ上昇するため、スピンドル軸12、巻き取り治具16、さらには一次用マンドレル対23Aがコイルの1ピッチ(図8に示すδ)ずつ上方へ変位し、上記した回転運動との複合の結果、導線Wは一次用マンドレル対23Aを跨ぐようにしてこれらの外周面周りに、かつ所定ピッチずつ先端側へ巻き取り位置をずらしながら巻かれてゆく。
なお、このコイリングの間、導線Wにはストレーナ60によってバックテンションが作用するため、コイリングによって生じるスプリングバックが調整できる。
【0022】
こうしてこの実施例では5ターンの巻回がなされると、導線Wは一次用マンドレル対23Aの先端まで巻かれ、それ以上には巻回させることができない状態となる。この時点にまでスピンドル軸12が上昇すると、リング溝28は二次用の連絡口29Bと連通するため、エアは二次用のシリンダ室31に流入し、二次用マンドレル対23Bを拡幅させつつ巻き取り治具16の端面から一次用マンドレル対23Aのほぼ倍の長さをもって突出させる。したがって、スピンドル軸12及び巻き取り治具16がそのまま回転及び上昇が継続すると、導線Wは一次用マンドレル対23Aから二次用マンドレル対23Bへと巻き取り相手が切り換えられ、一次コイル部3Aと同ターンだけ巻回した時点で二次用マンドレル対23Bの先端に至り、これ以上に巻回させることができない状態となる。
【0023】
この時点でのスピンドル軸12の変位の結果、リング溝28は三次用の連絡孔29Cと連通するため、エアは三次用のシリンダ室31に流入し、三次用マンドレル対23Cを拡幅させつつ巻き取り治具16の端面から一次用マンドレル対23Aのほぼ3倍の長さをもって突出させる。したがって、巻き取り治具16の回転及び上昇が継続すると、導線Wは自動的に二次用マンドレル対23Bから三次用マンドレル対23Cへと巻き取り相手が切り換えられる。かくして、一次二次のコイル部3A,3Bと同ターンの巻回が完了すれば、回転用モータ14及び送り用モータ17の駆動が停止するため、導線Wの巻回動作が停止する。その後に図示しないカッターにて導線Wの所定位置が切断される。
【0024】
この切断の後に、各電磁弁38A〜38Cが一斉に開いて各シリンダ室31内のエアが一気に大気に開放されるため、各マンドレル対23A〜23Cは戻しばね39のばね力によって窄まりながら収容孔25内へ引っ込む。これにより、各コイル部3A〜3Cはマンドレル対の外周面に食いついていた状態(圧接状態)から離間して解放されるため、各コイル部3A〜3Cは対応するマンドレル対23A〜23Cから円滑に抜き取られる。
かくして、図8に示すような3つのコイル部3A〜3Cが高さ方向に階段状をなしそれぞれの軸線が平行をなして並列するユニット体Uが得られる。なお、ユニット体Uは各コイル部の一方の短片間を所定長さをもつ連結片J1,J2によって接続した形態となっている。
【0025】
−ねじり工程−
図9はねじり装置の全体を示すものである。図9において、41はコイリング工程を経て得られた上記のユニット体Uを保持しておくためのホルダーであり、その上面には各コイル部3A〜3Cのうちの一つを内側に嵌め込んで位置決めしておくための突部42が形成されている。一方、ホルダー41の側方にはスライド軸43が水平に支持されるとともに、このスライド軸43にはスライダー44が移動可能に嵌合している。さらに、このスライダー44にはスライドシリンダ45(エアシリンダ)のロッド34端が接続されており、スライドシリンダ45の伸縮によってスライダー44をスライド軸43に沿って往復させることができる。また、スライダー44には取付け台部46が形成されており、かつこの取付け台部46には軸受け47を介して回転軸48が回転可能にかつスライド軸43と平行に貫通している。さらに、取付け台46上にはロータリアクチュエータ49が固定され、かつその出力軸と回転軸48の後端に嵌着されたギヤ50,51のかみ合いによって回転軸48を約180゜の回転及び復帰を行うことができる。
【0026】
また、回転軸48の先端にはコイル部における巻回部分の一部を挟んで反転させるための上下のチャック52,53が取り付けられている。すなわち、回転軸48の先端には下チャック52の基部が接続されているが、図15に示すように、下チャック52は回転軸48に対し幅方向にシフトした設定となっている。また、下チャック52は図示のものは3つに分岐しており、最も長いものには下チャック部52Aが形成されている。この下チャック部52Aの先端の上下両面は傾斜面となったガイド面52Bが形成され、コイル部の巻線間に進入しやすくしている。また、下チャック52の分岐のうち、中央のものには上チャック53がピン54によって回転可能に接続され、その先端には下チャック部52Aとの間でコイル部の導線Wを挟み込む上チャック部53Aが形成されている。また、残りの分岐部分にはチャックシリンダ55が固定され、そのロッド端は上チャック53にピンを介して揺動可能に接続されている。したがって、チャックシリンダ55の伸縮により、上チャック53をピン54周りに揺動させ上下のチャック部52A,53Aにてコイル部の導線Wを挟み付けたり、解放したりすることができる。
さらに、図15に示すように、下チャック部52Aの先端中央部にはU字溝57が凹設され、これによってU字溝57によって取り囲まれた内部は凸部58となる。U字溝57はコイル部の巻回部分を嵌め込み可能に形成されるとともに、凸部58はコイル部の内側に嵌まり込み可能に形成されている。
【0027】
次に、上記の構成に係るチャック装置によって、コイルユニット3の製造過程を説明すると、まず、コイリング工程を経て製造されたユニット体Uのうち一次コイル部3Aをホルダー41の突部42に嵌め込んで位置決めしておく。
その後、チャックシリンダ55を収縮動作させて上チャック53を持ち上げることにより、上下のチャック部52A,53Aの間を拡開させておく。この状態で、スライドシリンダ45を伸長動作させてスライダー44を前進させる。これにより、上下のチャック52,53が前進し、下チャック部52Aはガイド面52Bの作用により一次コイル部3Aの1巻目と2巻目の間に押し入る。このときには、U字溝57内に導線が、また一次コイル部3Aの内側に凸部58がそれぞれ嵌まり込む。これによって、下チャック部52Aと一次コイル部3Aが位置決めされた状態となる。
その後、チャックシリンダ55を伸長させて上下のチャック部52A,53Aにて、一次コイル部3ABの1巻目部分をチャッキングする。より詳しくは、図12に示すように、一次コイル部3の1巻目部分をチャッキングしながら、一方の長辺部分(以下、第1反転軸X1という)を挟み付ける。
【0028】
上記のようにして、二次コイル部3Bに対するチャッキングが完了したら、ロータリアクチュエータ49を駆動させる。すると、ギヤ50,51のかみ合いによって回転軸48が半回転するため、一次コイル部3Aが上記した第1反転軸X1を中心として180゜反転させられる結果、図12に示すように、一次コイル部3Aと二次コイル部3Bとが高さを揃えた状態で並列し、三次コイル部3Cのみが高さを異にする。また、このときの反転により、二次コイル部3Bとは巻回方向が反対向きとなる。
【0029】
次に、一次コイル部3Aを一旦、ホルダー41の突部42から抜き取り、改めて三次コイル部3Cへ嵌め換える。そして、上記したのと同手順にて上下のチャック52,53を前進させ、下チャック部52Aを三次コイル部3Cの1巻目と2巻目の間に進入させた後、上下のチャック部52A,53Aにてチャッキングする。このときには、図12に示すように、三次コイル部3Cの一巻目部分がチャッキングされ、その状態でロータリアクチュエータ49を駆動させると、一次・二次のコイル部3A,3Bが共に三次コイル部の一巻き目部分の一方の長辺(第2反転軸X2)を中心として180゜反転させられる。これにより、全てのコイル部3A〜3Cがほぼ同一高さレベルに揃うとともに、交互に巻回方向の異なるコイルユニット3が得られる。
【0030】
以上のようにして得られたコイルユニット3は一括してティース部材5に装着することができる。そして、各コイルユニット3から引き出されたリード線部が図示しない電源側に接続されれば、通電時には隣接するコイル部の磁極を交互にすることができる。かくして、本実施形態によれば、3つのコイル部を一本の導線Wで連続することができるため、各コイル部3A〜3C間の接続を別途設ける必要がないため、導通に対する信頼性が高い、また、連続体として製造することができるため、製造効率も高められる。
なお、本発明は種々の変更が可能であり、次のような変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。
▲1▼コイルユニット3を構成するコイル部の個数については限定されるべき性質のものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】ステータの分解斜視図
【図2】コイリング装置全体を示す正面図
【図3】巻き取り治具を示す断面図
【図4】マンドレルが引っ込んだ状態を示す断面図
【図5】エア供給路を示す断面図
【図6】一次コイル部に対するコイリング状況を示す斜視図
【図7】各コイル部に対するコイリングが完了した状態を示す斜視図
【図8】ユニット体を示す斜視図
【図9】ねじり装置全体を示す正面図
【図10】コイル部にチャックの先端が進入した状態を示す断面図
【図11】ねじり軸を説明するための斜視図
【図12】第1の反転軸周りにねじった状態を示す斜視図
【図13】第2の反転軸周りにねじった状態を示す斜視図
【図14】導線の断面図
【図15】下チャックとその回転軸を示す平面図
【符号の説明】
3…コイルユニット
14…回転用モータ
16…巻き取り治具
17…送り用モータ
23A〜23C…一次〜三次用マンドレル対
25…収容孔
45…スライドシリンダ
49…ロータリアクチュエータ
52…下チャック
53…上チャック
55…チャックシリンダ
U…ユニット体
X1,X2…反転軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a coil unit for a rotating machine.
[0002]
[Prior art]
A rotating machine such as an electric motor or a generator includes a stator (stator) and a rotor (rotor), and the stator includes a core and a coil mounted therein. The core further includes a cylindrical core back and teeth members that are concentrically incorporated in the core back and have a large number of teeth extending radially on the outer peripheral surface thereof. Each of the teeth is wound with a coil in which a conductive wire is wound a predetermined number of times. Each coil is normally a unit (coil unit) in which an appropriate number of units are connected as a unit, and the unit is attached to the tooth or connected to an external power source.
[0003]
Conventionally, as a method for connecting the coils in the coil unit, there has been known a method in which the ends of the coils are further bent at right angles to the outside and the bent ends are sequentially connected by welding.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the latter method, it is extremely difficult to form the welded parts of the coil that is the connection partner so that they can be correctly aligned. Therefore, in such a case, there is a problem that an excessive force is applied to the welded part when the coil unit is to be attached to the teeth. In particular, such a problem becomes apparent when a conductive wire having a high rigidity and a large winding diameter is used.
[0005]
The present invention has been developed and devised in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a coil unit that can be easily manufactured and that ensures connection between coils. It is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 for achieving the above object is a method for manufacturing a coil unit that is incorporated in a stator of a rotating machine and is formed by connecting a plurality of coil portions by a single conducting wire. The coil portion is formed by winding the conductive wire from the root side to the tip side of one of a plurality of mandrel pairs provided at the tip of a winding jig rotatable around the axis so as to be displaceable in the axial direction. And then winding the next mandrel pair in the same direction as the coil part from the root side to the tip side of the next mandrel pair at a position shifted from the winding axis of the coil part. To form a coil unit having a plurality of coil units by repeating this operation a predetermined number of times, and a coil unit formed through such a coiling process is an adjacent coil. A plurality of coil portions are arranged in parallel with each other in the extending direction of the connecting pieces by connecting pieces drawn between the portions in a direction perpendicular to the winding axis of each coil portion. The coil unit is continuous in a step shape along the axial direction of the winding shaft of the coil portion, and the end of the coil unit on the winding start side and the end of the coil end side of the coil unit are drawn out in the same direction. After the coiling step, each coil portion is twisted by 180 ° using one side portion of the winding line of the winding stage continuous to the connecting piece as an inversion axis in each coil portion so that the coil portions are arranged in a plane. The twisting process for alternately changing the winding direction of each coil part is performed. It is characterized by this.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the winding plate that forms each coil portion by winding the conductive wire is widened when the conductive wire is wound, and the conductive wire is wound around the outer peripheral surface. However, when the coil portion is extracted after being formed, the width is narrowed and the coil portion is displaced so as to be separated from the inner periphery.
[0007]
[Action and effect of the invention]
According to the first aspect of the present invention, at the stage where the coiling process is completed, a plurality of coil portions having the same winding direction and a continuous shape in the height direction are obtained. In the twisting process, 180 ° twisting is applied to this with the connection portion of each coil portion as the center, and as a result, a coil unit in which the coil portions are arranged substantially in a plane is obtained. Further, as a result of the 180 ° inversion, the winding directions of adjacent coil portions are opposite to each other.
According to the second aspect of the present invention, the winding plate is kept in a widened state when winding the conductive wire, and a corresponding coil portion is formed by winding the winding plate around the outer peripheral surface. When the coiling is completed and the coil plate is extracted, the coil plate can be easily extracted because the coil plate can be separated from the inner peripheral surface of each coil unit by narrowing the coil plate.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in this embodiment, an example applied to an assisting motor (step motor) for assisting steering of an automobile will be described. However, the rotating machine targeted by the method of the present invention can be applied to various motors and can be applied not only to motors but also to various types including generators.
[0009]
The assist motor has a stator 1 and a rotor (not shown) incorporated in the central portion of the stator 1. A stator 1 shown in FIG. 1 includes a
[0010]
The
In addition, as shown in FIG. 14, the conducting wire W is formed so that the surface facing the side where it winds and is piled up in each
[0011]
Next, the manufacturing process of the
[0012]
-Coiling process-
2 to 7 show a coiling apparatus and its process. In FIG. 2,
[0013]
A
[0014]
On the other hand, a feed motor 17 (NC motor) for continuously feeding the
[0015]
On the other hand, the lower end of the
[0016]
Further, each of the mandrel pairs 23 </ b> A to 23 </ b> C is accommodated so as to be able to enter and exit from the
[0017]
A
[0018]
Each
[0019]
On the other hand, when the
However, the operation of the
[0020]
The coiling operation by the coiling device having the above configuration will be described. First, only the
[0021]
In this state, the lead wire W wound around the
During this coiling, since the back tension is applied to the conductive wire W by the
[0022]
Thus, in this embodiment, when five turns are wound, the conductor W is wound to the tip of the
[0023]
As a result of the displacement of the
[0024]
After this cutting, the
Thus, a unit body U in which the three
[0025]
-Twisting process-
FIG. 9 shows the entire twisting apparatus. In FIG. 41 Is a holder for holding the above-described unit body U obtained through the coiling process, and for positioning one of the
[0026]
Further, upper and
Further, as shown in FIG. 15, a
[0027]
Next, the manufacturing process of the
Thereafter, the
Thereafter, the
[0028]
When chucking for the
[0029]
Next, the
[0030]
The
The present invention can be modified in various ways, and the following modifications are also included in the technical scope of the present invention.
(1) The number of coil portions constituting the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a stator.
FIG. 2 is a front view showing the entire coiling device.
FIG. 3 is a sectional view showing a winding jig.
FIG. 4 is a sectional view showing a state in which the mandrel is retracted.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an air supply path
FIG. 6 is a perspective view showing a coiling state with respect to the primary coil portion.
FIG. 7 is a perspective view showing a state where coiling for each coil portion is completed.
FIG. 8 is a perspective view showing a unit body.
FIG. 9 is a front view showing the entire twisting apparatus.
FIG. 10 is a sectional view showing a state where the tip of the chuck has entered the coil portion.
FIG. 11 is a perspective view for explaining a torsion shaft.
FIG. 12 is a perspective view showing a state twisted around a first inversion axis.
FIG. 13 is a perspective view showing a state twisted around a second reversing axis.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a conducting wire
FIG. 15 is a plan view showing a lower chuck and its rotation axis.
[Explanation of symbols]
3 ... Coil unit
14: Motor for rotation
16 ... Rewinding jig
17 ... Feeding motor
23A-23C ... primary to tertiary mandrel pairs
25 ... receiving hole
45 ... Slide cylinder
49. Rotary actuator
52 ... Lower chuck
53 ... Upper chuck
55 ... Chuck cylinder
U ... Unit body
X1, X2 ... Reverse axis
Claims (2)
前記導線を、軸線周りに回転可能な巻き取り治具の先端にそれぞれが軸方向へ変位可能に設けられた複数のマンドレル対のうちの一つのものの根元側から先端側へと巻回してコイル部を形成し、その後、次のマンドレル対を突出させることにより前記コイル部の巻き取り軸からシフトした位置で前記次のマンドレル対の根元側から先端側へ向けて前記コイル部と同一方向に巻回を行って次のコイル部を形成し、かかる動作を所定回数繰り返すことによって複数のコイル部を備えたコイルユニットを形成し、
かつこのようなコイリング工程を経て形成されたコイルユニットは、隣接するコイル部同士の間が各コイル部の巻き取り軸と直交する方向に引き出された連結片によって、複数の前記コイル部が前記連結片の延び方向に並列しかつ前記各コイル部の巻き取り軸の軸線方向に沿った階段状に連続するとともに、前記コイルユニットの巻き始め側の導線の端部と巻き終わり側の導線の端部とが同方向へ引き出されるようになっており、
前記コイリング工程の後には、各コイル部が平面状に並列するように、前記各コイル部において前記連結片に連続する巻回段の導線の一辺部分を反転軸としてそれぞれ180゜ねじることによって、各コイル部の巻回方向を交互に異ならせるねじり工程がなされることを特徴とする回転機用コイルユニットの製造方法。A method for manufacturing a coil unit that is incorporated in a stator of a rotating machine and includes a plurality of continuous coil portions by a single conducting wire,
The coil portion is formed by winding the conductive wire from the root side to the tip side of one of a plurality of mandrel pairs provided at the tip of a winding jig rotatable around the axis so as to be displaceable in the axial direction. And then winding the next mandrel pair in the same direction as the coil part from the root side to the tip side of the next mandrel pair at a position shifted from the winding axis of the coil part. To form a next coil portion, and by repeating this operation a predetermined number of times, a coil unit having a plurality of coil portions is formed,
In addition, the coil unit formed through such a coiling process has a plurality of the coil portions connected to each other by a connecting piece drawn between adjacent coil portions in a direction perpendicular to the winding axis of each coil portion. Parallel to the extending direction of the piece and continuous in a step shape along the axial direction of the winding shaft of each coil part, and the end of the coil on the winding start side and the end of the coil on the winding end side of the coil unit Are pulled out in the same direction,
After the coiling step, each coil portion is twisted by 180 ° with each side of the coiled wire continuous to the connecting piece as a reversal axis so that the coil portions are arranged in a plane. A method for manufacturing a coil unit for a rotating machine, characterized in that a twisting step for alternately changing the winding direction of the coil portion is performed .
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