(57)【要約】【課題】本発明は、コイル導体のスロットへの装着が簡単であることは勿論のこと、容易に真円度が出せて磁気特性が不均一にできる回転電機の固定子を提供することにある。【解決手段】本発明は、平角導体１Ｌを平面的に連続波巻きした後円筒状に形成した円筒状コイル２を雇４上に支持し、スロット１３を形成した帯状鋼板８を円筒状コイル２の外周側から螺旋状に連続的に巻付けながらスロット１３を円筒状コイル２に装着して所定の積層寸法の固定子鉄心１７を形成するようにしたものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角導体を平面上で連続波巻きして雇上に支持された円筒状コイルに、スロットを形成した帯状鋼板を外周側から螺旋状に巻付けながら前記スロットを円筒状コイルに装着して所定の積層寸法の固定子鉄心を形成することを特徴とする回転電機の固定子組立方法。
【請求項２】
平角導体を平面的に連続波巻きした後円筒状コイルを成形する工程と、帯状鋼板にスロットを形成する工程と、スロットを形成した帯状鋼板を前記円筒状コイルの外周側から螺旋状に巻付けながら前記スロットを円筒状コイルの直線部における平角導体に装着して所定の積層寸法の固定子鉄心を形成する工程とを有する回転電機の固定子組立方法。
【請求項３】
平角導体を平面的に連続波巻きした後円筒状コイルを成形する工程と、帯状鋼板にスロットを形成する工程と、スロットを形成した帯状鋼板を前記円筒状コイルの外周側から螺旋状に巻付けると共に、巻付けによって生じる帯状鋼板の内外径差による撓みを除去しながら前記スロットを円筒状コイルの直線部における平角導体に装着して所定の積層寸法の固定子鉄心を形成する工程とを有する回転電機の固定子組立方法。
【請求項４】
平角導体を平面的に連続波巻きした後円筒状コイルを成形する工程と、帯状鋼板にスロットを形成する工程と、帯状鋼板を螺旋状に巻付けたときに内外径差による鋼板の撓みを吸収する撓み吸収部を形成する工程と、スロットを形成した帯状鋼板を前記円筒状コイルの外周側から螺旋状に巻付けながら前記スロットを円筒状コイルの直線部における平角導体に装着して所定の積層寸法の固定子鉄心を形成する工程とを有する回転電機の固定子組立方法。
【請求項５】
平角導体を平面的に連続波巻きした後円筒状コイルを成形する工程と、帯状鋼板にスロットを形成する工程と、帯状鋼板を螺旋状に巻付けたときに内外径差による鋼板の撓みを吸収する撓み吸収部を帯状鋼板の反スロット側に形成する工程と、スロット及び撓み吸収部を形成した帯状鋼板を前記円筒状コイルの外周側から螺旋状に巻付けながら前記スロットを円筒状コイルの直線部における平角導体に装着して所定の積層寸法の固定子鉄心を形成する工程とを有する回転電機の固定子組立方法。
【請求項６】
前記撓み吸収部を形成する工程は、帯状鋼板の反スロット側に周方向に連続した波山を形成する工程であることを特徴とする請求項５記載の回転電機の固定子組立方法。
【請求項７】
前記スロットを形成する工程は、スロットの開口幅が底部幅よりも広く形成する工程であることを特徴とする請求項２，３，４，５又は６記載の回転電機の固定子組立方法。
【請求項８】
前記スロットを形成する工程は、隣接するスロットのティースのうち、巻付け進行方向の前となる側をティース根元側からティース先端側にかけて徐々に円弧の半径が大きくなるように形成する工程であることを特徴とする請求項２，３，４，５又は６記載の回転電機の固定子組立方法。
【請求項９】
前記スロットを形成する工程は、隣接するスロットのティースのうち、巻付け進行方向の前となる側をティース根元側からティース先端側にかけてインボリュート曲線で形成する工程であることを特徴とする請求項２，３，４，５又は６記載の回転電機の固定子組立方法。
【請求項１０】
前記スロットを形成する工程は、スロットの開口幅が底部幅よりも広く形成すると共に、巻付け進行方向の後となる側のティース先端部に平角導体の抜け止め用突起を形成する工程であることを特徴とする請求項２，３，４，５又は６記載の回転電機の固定子組立方法。
【請求項１１】
平角導体を連続波巻きして円筒状に形成した円筒状コイルを支持し、円筒状の周方向に回転させ、かつ円筒状の長手方向に変位させる機構と、帯状鋼板にスロットを形成する機構と、スロットを有する帯状鋼板を前記円筒状コイルの外周側から押し付けて前記スロットを円筒状コイルの直線部における平角導体に装着する機構とを有する回転電機の固定子組立装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機の固定子組立方法及び固定子組立装置に係り、特に、平角導体を用いて固定子巻線を形成した回転電機の固定子組立方法及び固定子組立装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、平角導体を用いた固定子巻線を固定子鉄心のスロットに組み込む場合には、ほぼＵ字状に形成したコイル導体を環状に形成した固定子鉄心の各スロットに挿入している。しかしながら、これらコイル導体のスロットへの挿入は時間と手間がかかり、近年では、特許文献１に開示のような固定子の組立方向が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２９３３号公報（図２１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の固定子の組立方法によれば、コイル導体のスロットへの装着は簡単となり、作業時間を大幅に短縮することができる。
【０００５】
しかしながら、コイル導体をスロットへ装着する際に、固定子鉄心は展開された状態にあるので、コイル導体をスロットに装着した後、展開された固定子鉄心を環状（円筒状）の曲げ、環状に曲げられた固定子鉄心の両端を突き合わせて接続している。
【０００６】
その結果、展開された固定子鉄心を環状に曲げる工程で、強力な曲げ力を必要とする曲げ装置が必要になると共に、環状に曲げる際に固定子鉄心の内側と外側との変形量が異なるために、積層された鋼板が波打って積層鋼板間に隙間が生じたり、真円度が出しづらかったりする新たな問題がある。また、環状に曲げられた固定子鉄心の両端を突き合わせて接合する構成のために、接合部分の磁気特性が他の部分と異なってしまい、固定子鉄心の周方向の磁気特性が不均一となる新たな問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、コイル導体のスロットへの装着が簡単であることは勿論のこと、容易に真円度が出せて磁気特性が不均一にできる回転電機の固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、平角導体を平面的に連続波巻きした後円筒状に形成した円筒状コイルを雇上に支持し、スロットを形成した帯状鋼板を前記円筒状コイルの外周側から螺旋状に連続的に巻付けながら前記スロットを円筒状コイルに装着して所定の積層寸法の固定子鉄心を形成するようにしたものである。
【０００９】
このように、雇上に支持された円筒状コイルに帯状鋼板を連続的に螺旋状に巻付けてスロットをコイルに装着することで、帯状鋼板を円筒状コイルの外周に容易に追従させて巻きつけることができるので、真円度を簡単に得ることができる。また、固定子鉄心が帯状鋼板の螺旋巻付けにより形成されるので、周方向に継ぎ目が生ずることがなく、固定子鉄心の周方向の磁気特性を均一にすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本発明によれば、コイル導体のスロットへの装着が簡単であることは勿論のこと、容易に真円度が出せて磁気特性が不均一にできる回転電機の固定子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明による回転電機の固定子組立方法の一実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００１２】
まず、図１に示すように、素線絶縁された複数本の平角導体１Ｌを平面状で連続的に波形に連続して折曲げ、後述する固定子鉄心のスロットに装着される直線部１Ａとスロット外に突出するコイルエンド部１Ｂを有する平面状コイル１を形成する。このように形成した工程の後に、前記直線部１Ａが周方向に等間隔で配置されるように円筒状（環状）に曲げ成形して図２に示す円筒状コイル２を形成する。このような工程で形成された円筒状コイル（固定子巻線）２を、図５及び図６に示すように、回転台３上に直立する円筒状の雇４に装着する。この回転台３は、電動機や減速機を含む回転駆動機構５によって定速で回転駆動され、かつ、ボールねじ６を備えた昇降機構７によって雇４の直立方向に沿って上下方向に駆動される。
【００１３】
一方、帯状鋼板８は、フープ材９としてストックされており、このフープ材９を駆動ローラ１０Ａ，１０Ｂで搬出し、対になっている可動金型１１Ａと固定金型１１Ｂとを有するプレス機構１２に搬送する。このプレス機構１２によってフープ材９にスロット１３とこのスロット１３の底部に対向する反対側に長手方向に連続した波山１４を形成することで帯状鋼板８を形成する。尚、前記波山１４は、帯状鋼板８を螺旋状に巻付けたときに内外径差による鋼板の撓みを吸収する撓み吸収部となる。
【００１４】
このような工程を経て形成された帯状鋼板８を、回転台３上の円筒状コイル２の外周に導き、成形ローラ１５Ａ，１５Ｂ及び加圧ローラ１６Ａ，１６Ｂを介してスロット１３を円筒状コイル２の直線部１Ａに装着する。この作業を、回転台３を回転駆動すると共に下方に降下させながら行うことで、帯状鋼板８は連続して螺旋状に円筒状コイル２の外周に装着され、所定積層寸法の固定子鉄心１７が形成される。ところで、前記成形ローラ１５Ａ，１５Ｂは、帯状鋼板８のスロット１３が円筒状コイル２のコイル導体に正しく巻きつけられるように外周側から押圧するものであり、また、前記加圧ローラ１６Ａ，１６Ｂは、前記帯状鋼板８の反スロット側に形成した波山１４を潰すものであり、これら成形ローラ１５Ａ，１５Ｂ及び加圧ローラ１６Ａ，１６Ｂによって帯状鋼板８は円筒状コイル２の外周に沿って容易に湾曲され、その結果、巻付けによって生じる帯状鋼板８の内外径差による撓みの発生を防止している。
【００１５】
上記工程を経て円筒状コイル２の外周に所定積層寸法の固定子鉄心１７が形成されたなら、一対の切断刃１８Ａ，１８Ｂによって帯状鋼板８を切断し、切断された帯状鋼板８の端部を、成形ローラ１５Ａ，１５Ｂ及び加圧ローラ１６Ａ，１６Ｂを通過させた後、溶接等の固定手段で、積層した固定子鉄心１７に固定する。
【００１６】
その後、固定子鉄心１７が装着された円筒状コイル２を雇４から取り外すことで、図７に示す固定子１９が得られる。そして、この固定子１９を回転電機の固定子枠（図示せず）に装着すると共に、この固定子１９の内径側に微小隙間を介して回転子２０を組み込み、固定子枠に軸支させることで回転電機が構成される。
【００１７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、固定子鉄心１７とは別に固定子巻線を円筒状コイル２として成形しておき、この円筒状コイル２に対して成形ローラ１５Ａ，１５Ｂ及び加圧ローラ１６Ａ，１６Ｂを介して帯状鋼板８を螺旋状に連続して巻付けながらスロット１３を装着し、同時に、波山１４を潰しながら巻付けるので、帯状鋼板８は容易に曲げられて巻付けることができ、その結果、コイル導体のスロットへの装着が簡単となることは勿論のこと、真円度の高い固定子鉄心１７を得ることができる。また、固定子鉄心１７に接続部分が存在しないので、周方向の磁気特性を均一にすることができる。
【００１８】
ところで以上の実施の形態においては、真円度が高くなるようにするために、帯状鋼板８に波山１４を形成し、その波山１４を巻付け時に潰すことで帯状鋼板８を曲げ易くしたものであるが、帯状鋼板８の反スロット側を円筒状コイル２に巻付ける直前に張力を加えて伸長させて曲げ易くするようにしてもよい。
【００１９】
また、上記実施の形態において、帯状鋼板８が円筒状コイル２に巻付けられる直前までは直線状にあり、巻付けられると内外径に差が生じる。そのために、帯状鋼板８に形成されるスロット１３は、図４に詳細を示すように、開口幅が底部幅よりも広くなるように形成されている。このようなスロット１３の形成工程は、プレス機構１２によって行われ、容易に形成することができる。
【００２０】
このように、スロット１３の開口幅が底部幅よりも広くなるように形成することで、帯状鋼板８を円筒状コイル２に巻付ける際に、コイル導体へのスロット１３の装着が容易になり、簡単環状に曲げることができる。望ましくは、隣接するスロット１３間に位置するティース２１のうち、巻付け進行方向の前側２１Ａをティース根元側からティース先端側にかけて徐々に円弧の半径が大きくなるような曲線に形成することで、コイル導体にスロット１３が装着されるときに、ティース２１の前側２１Ａにコイル導体が擦れる機会を少なくすることができる。そして、この曲線をインボリュート曲線で形成することで、ティース２１の前側２１Ａとコイル導体との擦れを回避させることが可能となる。
【００２１】
さらに、前記ティース２１は、巻付け進行方向の後側２１Ｂのティース先端部にスロット１３の開口幅を狭くするような突起２２を形成している。この突起２２の形成もプレス機構１２によって同時に形成することができる。この突起２２は、コイル導体へのスロット１３の装着中には、コイル導体と離れており、帯状鋼板８の巻付け完了時にはスロット１３内のコイル導体の頂部と係合して、コイル導体のスロット１３内からの抜け止めとして機能する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に用いる平面状コイルを示す平面図。
【図２】図１の平面状コイルを円筒状に形成した円筒状コイルを示す正面図。
【図３】スロットを形成した帯状鋼板の円筒状コイルへの巻付け状態を示す平面図。
【図４】図３の帯状鋼板の拡大図。
【図５】帯状鋼板の形成と帯状鋼板の円筒コイルへの巻付け設備を示す概略平面図。
【図６】図５の側面図。
【図７】固定子と回転子との関係を示す概略正面図。
【符号の説明】
【００２３】
１…平面状コイル、１Ａ…直線部、１Ｂ…コイルエンド部、１Ｌ…平角導体、２…円筒状コイル、３…回転台、４…雇、５…回転駆動機構、６…ボールねじ、７…昇降機構、８…帯状鋼板、９…フープ材、１０Ａ，１０Ｂ…駆動ローラ、１１Ａ…可動金型、１１Ｂ…固定金型、１２…プレス機構、１３…スロット、１４…波山、１５Ａ，１５Ｂ…成形ローラ、１６Ａ，１６Ｂ…加圧ローラ、１７…固定子鉄心、１８Ａ，１８Ｂ…切断刃、１９…固定子、２０…回転子、２１…ティース、２１Ａ…前側、２１Ｂ…後側、２２…突起。
【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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