(57)【要約】【課題】コイル整形時の生産性低下を抑制することができるコイル整形機を提供する。【解決手段】複数のティース１１２を有するコア１１０と、ティース１１２間のスロット１１５に巻回されるコイルと、スロット１１５に装着されスロット１１５からの前記コイルの飛び出しを防止するウェッジ１３１とを備える電機子の製造工程において、前記コイルの巻回後であってウェッジ１３１の装着前である仕掛り電機子に使用されるコイル整形機１であって、前記仕掛り電機子を所定の位置に固定するクランプ部６０と、前記コイルを押圧整形する複数の押圧爪と、前記押圧爪を移動させるための駆動部５０とを備えており、前記押圧爪は、複数箇所のティース１１２の回転軸方向端部において前記コイルを同時に押圧整形する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のティースを有するコアと、前記ティース間のスロットに巻回されるコイルと、前記スロットに装着され前記スロットからの前記コイルの飛び出しを防止するウェッジと、を備える電機子の製造工程において、前記コイルの巻回後であって前記ウェッジの装着前である仕掛り電機子に使用されるコイル整形機であって、
前記仕掛り電機子を所定の位置に固定する固定機構と、
前記コイルを押圧整形する複数の押圧爪と、
前記押圧爪を移動させるための移動機構と、を備えており、
前記押圧爪は、複数箇所の前記ティースの回転軸方向端部において前記コイルを同時に押圧整形することを特徴とするコイル整形機。
【請求項２】
前記移動機構は、往復動する駆動源を備えており、前記押圧爪の少なくとも１つは、前記駆動源の往復動方向とは異なる方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のコイル整形機。
【請求項３】
前記押圧爪は、前記仕掛かり電機子の回転軸を通る平面に対して対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル整形機。
【請求項４】
複数のティースを有するコアと、前記ティース間のスロットに巻回されるコイルと、前記スロットに装着され前記スロットからの前記コイルの飛び出しを防止するウェッジと、を備える電機子の製造工程において、前記コイルの巻回後であって前記ウェッジの装着前である仕掛り電機子のコイル整形方法であって、
前記コイルを押圧整形する複数の押圧爪を移動機構により移動させて、複数箇所の前記ティースの回転軸方向端部において前記コイルを同時に押圧整形することを特徴とするコイル整形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子の製造に関し、特に、コアに巻回されたコイルを整形するコイル整形機及びコイル整形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転軸に対して放射状に伸びる複数のティースを有するコアにワイヤが巻回された電機子が知られている。ワイヤは、コアのティース間に形成されるスロットを通過させて多層に亘って巻回されコイルを形成している。スロットには、コイルがスロットの周面側の開口から外部に飛び出すことを防止するためにウェッジが装着されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
ウェッジは、コアの回転軸方向の端面からスロットに挿入して装着されるが、巻乱れ等によりウェッジを装着するための領域にワイヤが巻回されていると、スロットへのウェッジの装着が困難となる。特に、コア端部のスロットにおいてウェッジを装着するための領域にワイヤが巻回されていると、ウェッジの装着が著しく困難となる。そこで、ウェッジの挿入前にコイルの整形が行われている。例えば、下記特許文献２には、コア端面に設置される端面絶縁部材を変形させることで、コア端部においてコイルの整形を行う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８９２０１号公報
【特許文献２】特開２０１４−３３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述の技術においては、コア端部におけるコイルの整形は、複数の整形箇所を順に行っていくため、先に整形されたコイルが、後に行われるコイルの整形の影響を受けて所定の形状を維持できなくなってしまう場合がある。この場合、更なる整形が必要となり生産性が著しく低下することとなる。
【０００６】
本発明は、上述した課題の存在に鑑みてなされたものであって、その目的は、コイル整形時の生産性低下を抑制することができるコイル整形機及びコイル整形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るコイル整形機は、複数のティースを有するコアと、前記ティース間のスロットに巻回されるコイルと、前記スロットに装着され前記スロットからの前記コイルの飛び出しを防止するウェッジと、を備える電機子の製造工程において、前記コイルの巻回後であって前記ウェッジの装着前である仕掛り電機子に使用されるコイル整形機であって、前記仕掛り電機子を所定の位置に固定する固定機構と、前記コイルを押圧整形する複数の押圧爪と、前記押圧爪を移動させるための移動機構と、を備えており、前記押圧爪は、複数箇所の前記ティースの回転軸方向端部において前記コイルを同時に押圧整形することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るコイル整形機においては、前記移動機構は、往復動する駆動源を備えており、前記押圧爪の少なくとも１つは、前記駆動源の往復動方向とは異なる方向に移動させることができる。
【０００９】
また、本発明に係るコイル整形機においては、前記押圧爪は、前記仕掛かり電機子の回転軸を通る平面に対して対称位置に配置することができる。
【００１０】
本発明に係るコイル整形方法は、複数のティースを有するコアと、前記ティース間のスロットに巻回されるコイルと、前記スロットに装着され前記スロットからの前記コイルの飛び出しを防止するウェッジと、を備える電機子の製造工程において、前記コイルの巻回後であって前記ウェッジの装着前である仕掛り電機子のコイル整形方法であって、前記コイルを押圧整形する複数の押圧爪を移動機構により移動させて、複数箇所の前記ティースの回転軸方向端部において前記コイルを同時に押圧整形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コイル整形時の生産性低下を抑制することができるコイル整形機及びコイル整形方法を提供すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るコイル整形機の正面図である。
【図２】本実施形態に係るコイル整形機の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図のうち要部を拡大した図である。
【図４】図１のＢ-Ｂ断面図のうち要部を拡大した図であって、押圧爪によるコイル整形前の状態を示している。
【図５】図１のＢ-Ｂ断面図のうち要部を拡大した図であって、押圧爪によるコイル整形時の状態を示している。
【図６】図４のＣ−Ｃ断面図のうち要部を拡大した図である。
【図７】本発明の対象となる電機子を説明する図であり、ウェッジ装着前の電機子であって、（ａ）は、側面視を、（ｂ）は、Ｄ−Ｄ視を示している。
【図８】本発明の対象となる電機子を説明する図であり、ウェッジ装着後の電機子の回転軸方向視を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は本実施形態に係るコイル整形機の正面図であり、図２は本実施形態に係るコイル整形機の平面図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図のうち要部を拡大した図である。図４は図１のＢ-Ｂ断面図のうち要部を拡大した図であって、押圧爪によるコイル整形前の状態を示している。図５は図１のＢ-Ｂ断面図のうち要部を拡大した図であって、押圧爪によるコイル整形時の状態を示している。図６は図４のＣ−Ｃ断面図のうち要部を拡大した図である。図７は本発明の対象となる電機子を説明する図であり、ウェッジ装着前の電機子であって、（ａ）は、側面視を、（ｂ）は、Ｄ−Ｄ視を示している。図８は本発明の対象となる電機子を説明する図であり、ウェッジ装着後の電機子の回転軸方向視を示している。また、以下の説明においては、コイル整形機の設置状態に基づき、「前・後・左・右・上・下」を図中に示すように規定して説明する。
【００１５】
図１〜３に示すように、本実施形態に係るコイル整形機１は、下方に配置されるベース部１０と、ベース部１０の上方に配置される本体部２０とを備えている。ベース部１０は、コイル整形機１の最下方に配置されるベースプレート１１と、ベースプレート１１の上方へ離間して配置されるフレーム１２と、ベースプレート１１とフレーム１２との間に配置される複数のステー１３とを備えており、こられの部材は、不図示のボルトにより連結されている。また、本体部２０は、フレーム１２の上に配置されている。
【００１６】
本体部２０は、電機子１００のコイルを整形する加工部３０と、加工部３０が備える押圧部材３４を駆動するための左右一対の駆動部５０と、コイル整形機１に電機子１００を固定するためのクランプ部６０とを備えて構成されている。なお、電機子１００は、コイルの巻回後であってウェッジの装着前の状態であって、本発明の仕掛り電機子に相当する。
【００１７】
加工部３０は、フレーム１２上においてコイル整形機１の左右方向の中央部に配置されており、フレーム１２上に固定されるプレート３１と、プレート３１の上に固定されるブロック３２とを備えている。フレーム１２、プレート３１、及びブロック３２の中央部にはそれぞれ電機子１００を挿通するための孔が形成されている。ブロック３２に形成されている孔３２ａの直径は、電機子１００の外周を案内するために電機子１００の外周よりわずかに大きく設定されている。孔３２ａの内周面の一部にはスリット３２ｂが形成されており、このスリット３２ｂから孔３２ａの中心方向に突出する先端部を有する位置決め部材３３がブロック３２に固定されている。位置決め部材３３の先端部が、電機子１００のスロットの外周側開口に係合することで、孔３２ａに挿入された電機子１００の回転軸周りの位置決めがなされる。図３によく示されるように、プレート３１とブロック３２との間には所定の空間が形成されており、この空間には断面視略Ｌ字形状の押圧部材３４が電機子１００の左右両側に移動可能に配置されている。押圧部材３４は、駆動部５０の駆動により左右方向に移動する部材である。ブロック３２の左右両側面には、押圧部材３４と当接することで、駆動部５０による押圧部材３４の電機子１００の方向への移動量を規制するストッパボルト３５が設けられている。ストッパボルト３５のブロック３２からの突出量を変更することで、押圧部材３４の電機子１００への接近した位置、すなわち整形時の位置を調整することができる。なお、図１〜３は、押圧部材３４が電機子１００への接近した状態（整形時の状態）を示している。
【００１８】
駆動部５０は、加工部３０の左右両側に配置されるエアーシリンダ５１と、エアーシリンダ５１のロッド先端に固定され左右方向に往復動する可動プレート５２と、可動プレート５２の加工部３０側に固定されるスペーサ５３とを備えている。スペーサ５３の加工部３０側には上述の押圧部材３４が固定されている。また、エアーシリンダ５１は不図示の空圧制御部により駆動制御される。なお、駆動部５０が本発明の移動機構に相当する。
【００１９】
クランプ部６０は、フレーム１２の左右方向中央部の後面に上下方向位置調整可能に固定される支持プレート６１と、支持プレート６１の上部に固定される支持ブロック６２と、支持ブロック６２の上面に固定されるトグルクランプ６３とを備えている。トグルクランプ６３は、操作者が操作するレバー６４と、レバー６４の操作により上下方向に揺動するアーム６６とを備えている。アーム６６にはキャップ６５が固定されており、コイル整形機１にセットされた電機子１００の軸部上端をキャップ６５がレバー６４の操作により押下することで、電機子１００をコイル整形機１に固定する。また、この時、電機子１００の軸部下端がベースプレート１１に設けられる当接ボルト１４に当接することで、電機子１００の上下方向位置が規定される。なお、クランプ部６０が本発明の固定機構に相当する。
【００２０】
次に、本実施形態における電機子１００について図７、８を参照して説明する。本実施形態における電機子１００は、回転軸に対して放射状に伸びる略Ｔ字状の複数のティース１１２を有する電機子コア１１１と、電機子コア１１１の回転軸方向両端面に装着される端面絶縁部材１２０とを備えている。なお、本発明においては、端面絶縁部材１２０が装着された状態の電機子コア１１１をコア１１０と称する。ティース１１２同士の間の領域は、ワイヤが巻回されるスロット１１５となり、巻回されたワイヤによりコイルが形成される。コア１１０の回転軸方向端面において、スロット１１５間を渡る複数のコイルは、一般的にはコイルエンドと言われており、コア１１０の回転軸方向端面から最も外方に配置されるコイルＬ１、コイルＬ１の直下（コア１１０の回転軸方向端面側）に配置されるコイルＬ２、コイルＬ２の直下（コア１１０の回転軸方向端面側）に配置されるコイルＬ３、というように順次に重なり合って配置されている。ワイヤ巻回後の電機子のスロット１１５には、コア１１０の回転軸方向端面からウェッジ１３１が挿入して装着される（図８参照）。また、ウェッジ１３１の挿入後の電機子は、絶縁性の強化と形状の維持等のためワニス処理が行われる。
【００２１】
ワイヤの巻回は、自動巻線機によりワイヤに張力を付与した状態で所定の離間した２箇所のスロット１１５間を複数回巻回させる工程を繰り返して行われるが、ワイヤは、付与された張力により、スロット１１５における巻回位置がティース１１２に沿って外周側に移動しやすく、そのため、設計上の巻回位置から外周側に離脱する巻き乱れが発生する場合がある。このような巻き乱れが発生すると、ウェッジ１３１を装着するための領域にワイヤが巻回されることになるため、スロット１１５にウェッジ１３１を装着することが困難となる。特に、コア１１０の端部のスロット１１５においてウェッジを装着するための領域にワイヤが巻回されていると、ウェッジの装着が著しく困難となる。本実施形態においては、このような不具合は、コイルＬ１及びコイルＬ２においてが発生する場合がほとんどである。
【００２２】
次に、図４〜６を参照図に加えて、加工部３０の詳細な構成と、上述した巻き乱れが発生した箇所の整形方法について説明する。
【００２３】
加工部３０は、電機子１００の回転軸を通る平面に対して左右対称構造として構成されている。加工部３０の押圧部材３４は、コア１１０の軸方向端部において、整形が必要なティース１１２近傍のコイルを中心側に向かって押圧整形するための一体押圧爪３４ａ，３４ａを有している。また、押圧部材３４は、後述する別体押圧爪３６，３６を押圧駆動するカム面３４ｂ、３４ｂを有している。別体押圧爪３６，３６は、ブロック３２の形成された案内溝３２ｃに摺動可能に設置されている。案内溝３２ｃは、押圧部材３４の移動方向である左右方向に対して所定角度傾斜して形成されており、別体押圧爪３６は、コア１１０の軸方向端部において、一体押圧爪３４ａが押圧整形する位置とは別の整形が必要なティース１１２近傍のコイルを中心側に向かって押圧整形するよう配置されている。案内溝３２ｃには別体押圧爪３６を反電機子１００方向に付勢するバネ３７が設置されている。一体押圧爪３４ａと別体押圧爪３６の先端部分は、押圧整形時にコイルを損傷しないように略Ｒ形状として形成されている。
【００２４】
上述の構成において、コイルを整形する時は、まず、コイル整形機１に電機子１００をセットし、クランプ部６０により固定する。このとき、駆動部５０は、図４に示す状態（エアーシリンダ５１のロッドが後退した状態）であり、一体押圧爪３４ａと別体押圧爪３６は、電機子１００から離間した位置にある。次に、図５に示すように、駆動部５０のエアーシリンダ５１のロッドを突出させて押圧部材３４の一体押圧爪３４ａを電機子１００に向かって移動させると同時に、押圧部材３４のカム面３４ｂによって別体押圧爪３６の後端部を押圧駆動して別体押圧爪３６を電機子１００に向かって移動させる。一体押圧爪３４ａと別体押圧爪３６の電機子１００に向かっての移動により、一体押圧爪３４ａと別体押圧爪３６の先端部が、コア１１０の一方の軸方向端部において、整形が必要なティース１１２近傍のコイルを複数個所において左右両側から同時に押圧整形する。なお、本実施形態においては、コイル整形が必要なコイルＬ１，Ｌ１及びコイルＬ２，Ｌ２のそれぞれ２箇所（合計８箇所）を全て同時に押圧整形するように構成されている。このようにして、コア１１０の一方の軸方向端部のコイルの整形が実行された後は、エアーシリンダ５１のロッドを後退させて一体押圧爪３４ａと別体押圧爪３６を電機子１００から離間させ、クランプ部６０による電機子１００の固定を解除する。その後、コア１１０の他方の軸方向端部のコイル整形を同様の手順で行う。
【００２５】
このように、本実施形態に係るコイル整形機１においては、コイルの整形が必要な複数箇所を同時に整形できるので、先に整形されたコイルが、後に行われるコイルの整形の影響を受けて所定の形状を維持できなくなってしまうことが低減でき、効率良くコイルの整形を行うことができる。また、一体押圧爪３４ａと別体押圧爪３６による押圧整形位置はティース１１２の軸方向端部近傍で行われるため、さらに効率良く押圧整形することができる。
【００２６】
特に、本実施形態に係るコイル整形機１においては、コイル（Ｌ１，Ｌ２）の一端側と他端側のティース近傍において、一体押圧爪３４ａと別体押圧爪３６とにより同時に整形するので、さらに作業効率を高めることができる。
【００２７】
また、本実施形態に係るコイル整形機１においては、別体押圧爪３６の移動方向を一体押圧爪３４ａの移動方向とは異なる方向に設定できるため、押圧爪の最適な押圧整形方向を実現することができる。
【００２８】
また、本実施形態に係るコイル整形機１においては、電機子１００の回転軸を通る平面に対して左右方向で対称位置に押圧爪（一体押圧爪３４ａと別体押圧爪３６）を配置し、電機子１００の左右両側からコイルの押圧整形を同時に行うようにしたので、効率良くコイルの整形ができると共に、電機子１００の軸部に発生する応力を打ち消しあうことができるので、コイルの押圧整形に起因する軸部の曲がりを防止することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  コイル整形機、１０  ベース部、１１  ベースプレート、１２  フレーム、１３  ステー、１４  当接ボルト、２０  本体部、３０  加工部、３１  プレート、３２  ブロック、３２ａ  孔、３２ｂ  スリット、３３  位置決め部材、３４  押圧部材、３４ａ  一体押圧爪、３４ｂ  カム面、３２ｃ  案内溝、３５  ストッパボルト、３６  別体押圧爪、３７  バネ、５０  駆動部、５１  エアーシリンダ、５２  可動プレート、５３  スペーサ、６０  クランプ部、６１  支持プレート、６２  支持ブロック、６３  トグルクランプ、６４  レバー、６５  キャップ、６６  アーム、１００  電機子、１１０  コア、１１１  電機子コア、１１２  ティース、１１５  スロット、１２０  端面絶縁部材、１３１  ウェッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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