ステータの組み立て方法及びその組み立て装置
【課題】ステータのコイルにおける渡り線を短くして、エンドコイル部を小型化する。
【解決手段】ステータの組み立て方法は、ティース１１ａとコアバック部１１ｂからなる複数の分割コア片１１をコアバック部が円を描きかつティースが放射状を成すように環状に配置する方法であって、複数の分割コア片をティースが上方又は下方を向く横臥状態にして環状に配置する環状配置工程と、環状に配置された複数の分割コア片をティースが放射状を成すように起立させる起立工程とを含む。複数の分割コア片が渡り線１６ａを介して連続するコイル１６を備える場合、環状配置工程において環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に渡り線１６ａを配置し、起立工程において渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片１１を起立させることが好ましい。組み立て装置は、分割コア片１１を搭載可能な複数のコアマウント２１と、それを起立させる操作機構２２を備える。
【解決手段】ステータの組み立て方法は、ティース１１ａとコアバック部１１ｂからなる複数の分割コア片１１をコアバック部が円を描きかつティースが放射状を成すように環状に配置する方法であって、複数の分割コア片をティースが上方又は下方を向く横臥状態にして環状に配置する環状配置工程と、環状に配置された複数の分割コア片をティースが放射状を成すように起立させる起立工程とを含む。複数の分割コア片が渡り線１６ａを介して連続するコイル１６を備える場合、環状配置工程において環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に渡り線１６ａを配置し、起立工程において渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片１１を起立させることが好ましい。組み立て装置は、分割コア片１１を搭載可能な複数のコアマウント２１と、それを起立させる操作機構２２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ティースとコアバック部からなる複数の分割コア片を環状に配置してなるステータの組み立て方法及びその組み立て装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機のステータは、放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース（磁極）及びその間に開口する複数のスロットを有する円筒状のステータコアを備える。そして、各ティースには線材を巻回する巻線が行われ、その巻回された線材からなるステータコイルが各スロットに納められる。このようなステータの製造方法として、ステータコアをティース毎に円周方向に分割して複数の分割コア片とし、その分割コア片におけるティースに絶縁用のボビンを装着し、その被巻線部材であるボビンに巻線をしてコイルとし、そのようなコイルがそれぞれ設けられた複数の分割コア片をその後に組み立てる方法が知られている。このように、ステータコアを複数の分割コア片に分割することにより、巻線機のノズルの移動に必要な軌道を確保してコイルを巻線できるため、コイルの整列性が良くなり、高いコイル占積率を得ることができるとされている。
【０００３】
そして、近年では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイル群を分割された複数の分割コア片における別々のティースに連続して巻回し、渡り線を介して連続するコイル群を有する複数の分割コア片をその後に環状に配置することが行われている。このように各分割コア片におけるコイル間を当初より渡り線により連結することにより、各分割コア片におけるコイルの結線を不要にし得るとされている。そして、各相のコイル群を形成する複数のコイルの各々から立ち上がる渡り線の位置をコイル群の相別に異ならせしめることにより、その端末に繋がった渡り線を交差させずに配置する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、渡り線が交差しないので、コイルエンドが小さくなり、回転電機の軸長を短縮できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７３２０７６号公報（段落番号０００６、図１、図７(ｃ)）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、分割コア片におけるコイルを当初より渡り線により連結することによりその後の結線は不要になるけれども、複数の分割コア片は渡り線を介して連結されることになり、それら分割コア片の組み立てにおける取り扱いが困難になる不具合があった。
【０００６】
即ち、渡り線を介して連結された複数の分割コア片はその後に環状に配置されることになるけれども、その環状に配置する作業は、図１４に示すように、複数の分割コア片２をそれらのティース２ａが放射状を成すように比較的大きめの環状に配置し、その後それら複数の分割コア片２をそれらが描く円の中心Ｃに向かって移動させ、最終的に各分割コア片２の両側を隣接する分割コア片２の側面にそれぞれ接触させている。してみると、渡り線３の長さは、図１４の一点鎖線で示すように、複数の分割コア片２を隣接する分割コア片２から離間させて比較的大きめの環状に配置し得るに足りる長さが必要となる。
【０００７】
しかし、互いに離間している複数の分割コア片２を実線矢印で示すように中心Ｃに向かって移動させ、各分割コア片２の両側を隣接する分割コア片２の側面に接触させると、その渡り線３は実線で示すように弛むことになる。その弛んだ渡り線３は複数の分割コア片２を環状に配置することにより得られたステータ１の軸方向の端面であるコイルエンド４ａ部分に引き回されるけれども、その弛んだ余剰の渡り線３はそのコイルエンド４ａからステータ１の軸方向外側に突出することになり、その渡り線３がコイルエンド４ａから離間することにより回転電機の軸長を十分に短縮することができないという未だ解決すべき課題が残存していた。
【０００８】
また、渡り線３をコイルエンド４ａに接近させて更に引き回す作業は手作業で行わなければならず、その引き回し作業中に引き回しのために用いる治具等がコイル４と接触するようなことがあれば、コイル４の表面が損傷してその信頼性が低下するおそれもある。このため、その作業には細心の注意が必要となり、その引き回し作業の効率を上げるには限界が生じていた。よって、渡り線３がコイル４と接近する以前にその渡り線３を所定の形状に成形可能であるならば、その後の引き回し作業に払う注意力が減少してその引き回し作業の効率が向上し、その信頼性を著しく高めることが期待できる。
【０００９】
本発明の目的は、ステータの両端部における渡り線を短くして、その渡り線を含むエンドコイル部を十分に小型化し得るステータの組み立て方法及びその組み立て装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のステータの組み立て方法は、ティースとコアバック部からなる複数の分割コア片をコアバック部が円を描きかつティースが放射状を成すように環状に配置する方法の改良である。
【００１１】
その特徴ある点は、複数の分割コア片をティースが上方又は下方を向く横臥状態にして環状に配置する環状配置工程と、環状に配置された複数の分割コア片をティースが放射状を成すように起立させる起立工程とを含むところにある。
【００１２】
そして、複数の分割コア片が渡り線を介して連続するコイルを備える場合、環状配置工程において環状に配置された複数の分割コア片の内側に渡り線を配置し、起立工程において渡り線を中心に複数の分割コア片を起立させることが好ましい。
【００１３】
本発明のステータの組み立て装置は、ティースとコアバック部からなる複数の分割コア片をコアバック部が円を描きかつティースが放射状を成すように環状に配置する装置である。
【００１４】
その特徴ある構成は、横臥状態で環状に配置され分割コア片をティースが上方又は下方を向く横臥状態で搭載可能に構成された複数のコアマウントと、搭載された複数の分割コア片とともに複数のコアマウントを同時に起立させて複数の分割コア片のティースを放射状にする操作機構とを備えたところにある。
【００１５】
そして、操作機構が、コアマウント毎に設けられ横臥状態のコアマウントを起立可能な複数の平行リンク機構を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のステータの組み立て方法及びその組み立て装置では、複数の分割コア片を横臥状態で環状に配置するので、環状に配置された複数の分割コア片の内側にあっては隣接する分割コア片との距離を縮めることができる。このため、環状に配置された複数の分割コア片の内側に渡り線を配置し、その渡り線を中心に複数の分割コア片を起立させるようにすれば、その渡り線の必要な長さを従来よりも短くすることができる。そして、渡り線の長さを従来より短くすることにより、得られたステータのコイルエンドにおいて配索される渡り線の占積率を高めて、その渡り線を含むエンドコイル部を十分に小型化することができる。また、コイルを製造するための線材の全長も減少し、そのコイルにおける銅損が減少し、得られたステータを用いる回転電機の効率を向上させるとともに、その回転電機の外形を小型化することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明実施形態のステータの組み立て状態を示す図８のＡ部の拡大図である。
【図２】複数の横臥状態の分割コア片が環状に配置された状態を示す上面図である。
【図３】１の相を形成する複数の分割コア片が環状に配置された状態を示す図２に対応する上面図である。
【図４】渡り線を介して連結された１の相を形成する複数の分割コア片を示す図である。
【図５】コアマウントが起立して複数の分割コア片が環状に配置してなるステータの渡り線が配置されたコイルエンドを示す平面図である。
【図６】本発明実施形態のステータの組み立て装置を示す上面図である。
【図７】その組み立て装置のコアマウントが横臥状態を成す正面構成図である。
【図８】そのコアマウントが起立状態を成す図７に対応する正面構成図である。
【図９】その昇降版が下降した状態を示す図７に対応する正面構成図である。
【図１０】その起立して環状を成す複数の分割コア片が押し上げられた状態を示す図７に対応する正面構成図である。
【図１１】そのステータを構成する分割コア片を示す斜視図である。
【図１２】そのステータの中心軸に直交する平面における断面図である。
【図１３】傾斜させたコアマウントに分割コア片を搭載させた状態を示す図１に対応する図である。
【図１４】従来のステータの組み立てを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１２に、本発明により得られる分割コア式ステータ１０の断面を示す。このステータ１０は、ティース１１ａ毎に円周方向に分割された複数の分割コア片１１から成るステータコアと、その分割コア片１１におけるティース１１ａに被巻線部材である絶縁用のボビン１３を装着し、そのボビン１３に巻線が成されたコイル１６とを備える。具体的に、この分割コア片１１は、円弧状を成すコアバック部１１ｂと、このコアバック部１１ｂの内周面から当該内周面の円弧中心に向けて突出しているティース１１ａとを備えた磁性材料からなり、この実施の形態における分割コア片１１は、一定厚さのコアバック部１１ｂ及びティース１１ａを備えた略Ｔ字状のコア積層板を、所定の厚さとなるように積層して固定することにより構成された積層型のものを示す。
【００２０】
図１１に示すように、被巻線部材であるボビン１３は絶縁性樹脂からなり、このボビン１３は、ティース１１ａが挿入される筒状胴部１３ａと、この筒状胴部１３ａにおけるコアバック部１１ｂ側の端部に一体形成された外周側フランジ１３ｂと、筒状胴部１３ａにおけるステータ１０内周側の端部に一体形成された内周側フランジ１３ｃとを備える。ボビン１３の外周側フランジ１３ｂには、分割コア片１１のコアバック部１１ｂにおけるステータ１０の中心軸線方向の両側の端面を覆う一対の円弧状板部材１４，１４が一体的に形成され、このボビン１３に線材が巻回されてコイル１６（図１２）が形成される。図１２には、３相１２スロットのステータ１０を例示し、このステータ１０では１つの相のコイル群における分割コア片１１は９０度ピッチ毎に配置され、３相のＵコイル群、Ｖコイル群、Ｗコイル群は、３０度毎に配置され、これら複数の分割コア片１１をコアバック部１１ｂが円を描きかつティース１１ａが放射状を成すように環状に配置することによりステータ１０が得られる。
【００２１】
本発明のステータの組み立て装置２０(図６及び図７)は、複数の分割コア片１１を環状に配置し得るものである。特に、図４に示すように、複数の分割コア片１１におけるボビン１３に線材が連続して巻回され、コイル１６間に掛け渡されてそのコイル１６とコイル１６を電気的に接続する渡り線１６ａを介して連続する複数の分割コア片１１からなるものを組み立てるのに適したものである。ここで、この実施の形態における線材は、表面に絶縁皮膜が形成された断面円形の丸線である場合を示す。そして、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平前後方向、Ｙ軸が水平横方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとして本発明の組み立て装置２０について説明する。
【００２２】
図６及び図７に示すように、本発明のステータの組み立て装置２０は、分割コア片１１を搭載可能に構成された複数のコアマウント２１と、そのコアマウント２１を回転させて横臥状態又は起立状態とし得る操作機構２２とを備える。操作機構２２は、コアマウント２１毎に設けられた複数の平行リンク機構２３を備え、コアマウント２１はこのリンク機構２３を介して基台２４に取付けられる。この平行リンク機構２３及びコアマウント２１の数は得ようとするステータ１０の仕様により異なり、ティース１１ａの数に対応して決定される。３相１２スロットのステータ１０（図１２）を得るこの実施の形態では、分割コア片１１の数に対応して１２のコアマウント２１が設けられ、１２のコアマウント２１は１２の平行リンク機構２３を介して放射状に設けられる（図６）。複数の平行リンク機構２３は円周方向に所定の間隔を空けて基台２４に環状に設けられ、それらは同一構造であるので、その内の１つを代表してその構造を以下に説明する。
【００２３】
図１に示すように、平行リンク機構２３は一対の平行な横リンク部材２３ａ，２３ｂと一対の平行な縦リンク部材２３ｃ，２３ｄを有し、それらを井形に組み合わせて交差した部分を枢支することにより作られる。基台２４における水平な上板２４ａにはリンク機構２３を支持する支持板２６が上面視で放射状に立設され（図６及び図７）、それらの支持板２６の外側に平行リンク機構２３が配置され、その一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂの内側における端縁がその支持板２６に枢支される。この枢支は、その支持板２６における枢支点を連結する仮想線Ｍが縦リンク部材２３ｃ，２３ｄと平行になるように行われ、複数の支持板２６におけるそれらの仮想線ＭはＺ軸方向上方に向かって互いに近づくように傾斜して形成される。即ち、複数の支持板２６により描かれる円の中央線Ｃに傾斜する仮想線Ｍが上方に向かって近づくように、一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂの内側における端縁が支持板２６に枢支される。そして、このように一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂは、内側が支持板２６に枢支されるので、外側に向かってその位置を下方に下げる図７に示す第１位置と、外側に向かってその位置が上方に向かい第１位置と略直交する図１及び図８〜図１０に示す第２位置との間を、支持板２６における枢支点を中心として回転可能に構成される。
【００２４】
図６及び図７に示すように、基台２４上部には、複数の支持板２６を包囲するような第１リング部材２７が設けられる。一方、基台２４の内部には、その第１リング部材２７と複数の連結棒２８を介して連結された第１リング部材２７と平行な第２リング部材２９が設けられる。連結棒２８は基台２４の上板２４ａを貫通して上下動可能に設けられ、基台２４の内部にはその第２リング部材２９を昇降させる駆動源であるシリンダ３１が設けられる。そのシリンダ３１は上板２４ａに固定支柱３２を介して固定された取付板３３に固定され、そのロッド３１ａを突出させることにより第１リング部材２７とともに第２リング部材２９を上昇させ、そのロッド３１ａを没入させることにより第１リング部材２７とともに第２リング部材２９を下降し得るように構成される。
【００２５】
図１に示すように、第１リング部材２７にはリンク機構２３を構成する一対の平行縦リンク部材２３ｃ，２３ｄの内側における一方の下端が係止される。即ち、内側における平行縦リンク部材２３ｃの下端にはローラ３４が枢支され、第１リング部材２７の上面には、このローラ３４を収容して水平方向に移動可能であって、鉛直方向に移動不能なガイド部材３６が上面から見て放射状に取付けられる（図６）。このように内側の平行縦リンク部材２３ｃの下端を第１リング部材２７に係止することにより、その第１リング部材２７の昇降により平行縦リンク部材２３ｃも昇降し、これにより一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが支持板２６における枢支点を中心に回転可能に構成される。そして、図７に示すように、第１リング部材２７が下降位置で一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが第１位置になり、図１、図８〜図１０に示すように、第１リング部材２７が上昇位置で一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが第２位置になるように構成される。
【００２６】
一対の平行縦リンク部材２３ｃ，２３ｄの上端には、平行横リンク部材２３ａ，２３ｂと平行に支持台３７が枢支され、この支持台３７にコアマウント２１が取付けられる。この支持台３７は１対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂとともに平行リンク機構２３を構成するものであり、この支持台３７も平行横リンク部材２３ａ，２３ｂとともに第１位置と第２位置の間を回転可能に構成される。コアマウント２１は平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが第１位置で水平面に平行な横臥状態を成すように支持台３７に取付けられ、このリンク機構２３を介して取付けられる複数のコアマウント２１は、図６に示すように、横臥状態で円周方向に所定の間隔を空けて環状に配置され、上面視で放射状に配置される。この横臥状態におけるコアマウント２１は、分割コア片１１をティース１１ａが上方を向く横臥状態で搭載可能に構成される（図７）。
【００２７】
この実施の形態におけるコアマウント２１は永久磁石により作られ、横臥状態で搭載された分割コア片１１におけるコアバック部１１ｂ（図５）をその上面に吸着してその分割コア片１１をコアマウント２１に固定可能に構成される。このコアマウント２１は第１位置と第２位置の間を回転可能な支持台３７に取付けられるので、このコアマウント２１もその支持台３７とともに回転可能となり、第１リング部材２７が上昇して平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが第２位置になると、コアマウント２１はその外側を上昇させるように回転し、搭載された横臥状態の分割コア片１１とともに起立可能に構成される。そして、この実施の形態における平行横リンク部材２３ａ，２３ｂは略９０度回転可能であるので、コアマウント２１が横臥状態から９０度回転して起立すると、ティース１１ａが上を向いた横臥状態の分割コア片１１も図１の破線矢印で示すようにそのコアマウント２１ともに起立して、図５に示すように、そのティース１１ａ部が内側を向いて放射状を成すように構成される。
【００２８】
図７に示すように、この組み立て装置２０には、起立した分割コア片１１を起立したコアマウント２１から上方にずらすことにより取り外す押し出し機構４１と、その押し出し機構４１により押し出された分割コア片１１を保持筒３８に案内して収容する筒固定機構５１が設けられる。押し出し機構４１は放射状に設けられた支持板２６により包囲される中央に鉛直方向に延びて設けられた筒状部材４２と、取付板３３に取付けられその筒状部材４２を昇降可能に構成された昇降機であるサーボモータ４３を備える。サーボモータ４３には図示しないコントローラにおける制御出力が接続され、コントローラからの指令により、サーボモータ４３が駆動して筒状部材４２が上昇すると、図１０に示すように、その筒状部材４２は起立した分割コア片１１を押し上げて、その分割コア片１１をコアマウント２１から離脱させるように構成される。そして、その筒状部材４２の中央には分割コア片１１におけるコイル１６から引き出される引き出し線１６ｂ（図４）を収容可能な凹部４２ａが形成される。
【００２９】
一方、筒固定機構５１は起立した分割コア片１１の上方でＹ軸方向に移動可能に設けられた移動台５２と、その移動台５２に昇降可能に取付けられた昇降板５３とを備える。基台２４における上板２４ａには環状に配置されたリンク機構２３をＸ軸方向の両側から挟むように支柱５４が立設され、その支柱５４の上端にＹ軸方向に帯びるレール５６がそれぞれ設けられる。移動台５２はこのレール５６とレール５６の間に架設され、移動台５２は環状に配置された平行リンク機構２３を上方から覆う覆い位置と、図６に示すようにそれら平行リンク機構２３の上方から外れてその上方を開放する開放位置との間を移動可能に構成される。この移動台５２にはロッド５７ａを鉛直にするエアシリンダ５７がそのロッド５７ａを下側にして設けられ、そのロッド５７ａの下端に昇降板５３が取付けられる。
【００３０】
この昇降板５３には移動台５２を貫通する鉛直なガイド棒５８が取付けられる。エアシリンダ５７には図示しないコントローラにおける制御出力が接続され、コントローラからの指令により、図９及び図１０に示すように、エアシリンダ５７におけるロッド５７ａが突出すると昇降板５３が下降し、図７及び図８に示すように、エアシリンダ５７におけるロッド５７ａが没入すると昇降板５３が上昇するように構成される。そして、この昇降板５３に保持筒３８が取り外し可能に取付けられ、移動台５２には保持筒３８に対向してその保持筒３８を挿脱可能な開口５２ａが形成される。この保持筒３８は、起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を環状に配置された状態で挿入可能に構成される。
【００３１】
次に、本発明におけるステータの組み立て方法について説明する。
【００３２】
本発明の組み立て方法は、図１２に示すように、ティース１１ａとコアバック部１１ｂからなる複数の分割コア片１１をコアバック部１１ｂが円を描きかつティース１１ａが放射状を成すように環状に配置する方法であり、図２に示すように、複数の分割コア片１１を横臥状態にして環状に配置する環状配置工程と、図１に示すように、その環状に配置された複数の分割コア片１１を起立させる起立工程とに分けることができる。以下に各工程を説明する。
【００３３】
＜環状配置工程＞
この工程では、ティース１１ａにコイル１６が巻回された複数の分割コア片１１を準備し、図２に示すように、その複数の分割コア片１１をティース１１ａが上方又は下方を向く横臥状態にして環状に配置する。この複数の分割コア片１１は、渡り線１６ａを介して連続するコイル１６を備えるものであっても良い。３相１２スロットの構成のステータ１０を例示するこの実施の形態では、図４に示すように４個の分割コア片１１に線材が連続して巻回されたものが準備される。すると、その４つの分割コア片１１はそれぞれのコイル１６を電気的に接続する渡り線１６ａを介して連続する群となり、この４つの分割コア片１１が連続する群は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のものとして３組準備される。そしてこの工程では、渡り線１６ａで連結された状態の複数の分割コア片１１を横臥状態にして環状に配置する。ここで、図４における符号１６ｂは、群を成す両端におけるコイル１６から引き出される引き出し線１６ｂを示す。
【００３４】
分割コア片１１の配置において上記組み立て装置２０を用いる場合には、移動台５２を図６に示す開放位置として、図３に示すように、上面視において放射状に配置された横臥状態のコアマウント２１上にそれぞれの分割コア片１１を横臥状態で配置する。この横臥状態とは、ティース１１ａが上方又は下方を向いてティース１１ａの軸心が同一平面上にない状態を言うものであり、各分割コア片１１におけるティース１１ａの軸心が同一平面上に存在しないのであれば、その軸心が鉛直方向に対して傾斜するような場合も含むものである。この実施の形態では、分割コア片１１におけるコアバック部１１ｂをコアマウント２１に接触させて、そのティース１１ａが鉛直方向の上方を向く場合を例示する。そして、図３及び図７に示すように、円周方向に所定の間隔を空けて放射状に配置されたコアマウント２１上に分割コア片１１を配置することにより、複数の分割コア片１１を円周方向に所定の間隔を空けて環状に配置することができる。
【００３５】
この環状配置工程において、環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に渡り線１６ａを配置する。この実施の形態では、各相において４つの分割コア片１１が渡り線１６ａを介して連続するので、図３に示すように、１つの相の分割コア片１１は９０度ピッチ毎に配置される。このとき、それらの分割コア片１１を接続する渡り線１６ａを環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に配置し、その渡り線１６ａを所望の形状に成形する。複数の分割コア片１１を環状に配置すると、この渡り線１６ａはコイル１６と離間するので、この渡り線１６ａの成形作業を治具等を用いて行ったとしても、その治具等がコイル１６と接触するようなことはない。図３では、その渡り線１６ａを環状に配置された分割コア片１１に沿って円弧状を成すように成形した場合を示す。そして、このような分割コア片１１の配置及び渡り線１６ａの成形を各相において行い、図２に示すように、３０度毎にＵ、Ｖ、Ｗ相における分割コア片１１をコアマウント２１上に配置し、それらの渡り線１６ａを所望の形状に成形する。
【００３６】
＜起立工程＞
この工程では、環状に配置された複数の分割コア片１１を、それらのティース１１ａが放射状を成すように起立させる。分割コア片１１の起立において上記組み立て装置２０を用いる場合には、図８に示すように、基台２４の内部に設けられたシリンダ３１のロッド３１ａを突出させて第２リング部材２９とともに第１リング部材２７を上昇させ、第１位置の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂを回転させて第２位置にする。これによりコアマウント２１も平行横リンク部材２３ａ，２３ｂと同様に回転し、コアマウント２１が横臥状態から９０度回転して起立する。すると、ティース１１ａが上を向いた横臥状態の分割コア片１１もそのコアマウント２１ともに起立して、図５に示すように、複数の分割コア片１１はコアバック部１１ｂが円を描きかつそのティース１１ａ部が内側を向いてその軸心が同一平面上で放射状を成すようになる。
【００３７】
ここで、環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に渡り線１６ａを配置しているけれども、この起立工程において、渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片１１を起立させる。図１に示すように、上記装置２０におけるコアマウント２１は平行横リンク部材２３ａ，２３ｂとともに平行リンク機構２３を構成する支持台３７に取付けられているため、その回転中心はその平行横リンク部材２３ａ，２３ｂと支持板２６の枢支点を連結する仮想線Ｍと、平行縦リンク部材２３ｃ，２３ｄと支持台３７の枢支点を連結する仮想線Ｎとの交点Ｐにある。環状に配置された複数のコアマウント２１の中心Ｃから見ると、その交点Ｐよりも外側にコアマウント２１を設けることにより、横臥状態のコアマウント２１は、複数のコアマウント２１が描く円の内側におけるその交点Ｐを回転中心として起立することになる。このため、本発明における上記装置２０では、このコアマウント２１に搭載された分割コア片１１の内側における渡り線１６ａをその交点Ｐ近傍に配置することにより、その渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片１１を起立させることが可能になる。そして、渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片１１を起立させることにより、分割コア１１を起立させる際にその渡り線１６ａが弛むようなことを防止することができる。
【００３８】
また、複数の分割コア片１１を起立させる際に、それら複数の分割コア片１１が描く円を小さくして、起立した複数の分割コア片１１の円周方向における側面をそれぞれ起立して隣接する分割コア片１１にそれぞれ当接させることが好ましい。即ち、図５に示すように、分割コア片１１の円周方向に延びるコアバック部１１ｂにおける両端を、それぞれ起立して隣接する分割コア片１１におけるコアバック部１１ｂの両端にそれぞれ当接させることが好ましい。これは、後工程において起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を、それらが互いに接触した状態で固定されるからであり、その前工程となる本発明の組み立て方法において、複数の分割コア片１１を互いに接触させておくことにより、その後工程を容易にすることができるからである。
【００３９】
上記装置２０では、複数のコアマウント２１が描く円の内側における交点Ｐを回転中心として起立するので、起立したコアマウント２１は得られるステータ１０の中心軸Ｃに近づくことになり、コアマウント２１に搭載された複数の分割コア片１１が描く円を小さくすることができる。よって、上記本発明の装置２０を用いれば、複数の分割コア片１１が描く円を小さくして、起立した複数の分割コア片１１の円周方向における側面をそれぞれ起立して隣接する分割コア片１１にそれぞれ当接させることができる。
【００４０】
このように、本発明のステータの組み立て方法及びその組み立て装置において、環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に渡り線１６ａを配置し、その渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片を起立させて起立して隣接する分割コア片１１にそれぞれ当接させるようにすれば、渡り線１６ａは弛むことなく配置時に成形された形状を維持することになる。このため、弛むことを考慮して渡り線の長さに余裕を必要とした従来に比較して渡り線１６ａの必要な長さを短くすることができる。そして、渡り線１６ａの長さを従来より短くすることにより、得られたステータ１０のコイルエンドにおいて配索される渡り線１６ａの占積率は高められ、その渡り線１６ａを含むエンドコイル部を十分に小型化することができる。また、コイル１６を製造するための線材の全長も減少し、そのコイル１６における銅損が減少して、得られたステータ１０を用いる回転電機の効率を向上させるとともに、その回転電機の外形を小型化することも可能となる。
【００４１】
また、渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片を起立させると、図５に示すように、渡り線１６ａは弛むことなく配置時に成形された形状を維持した状態で、起立した複数の分割コア片１１におけるコイルエンドに沿って配索されることになる。このため、分割コア片１１を起立させる以前に渡り線１６ａを予め所定の形状に成形しておくことにより、分割コア片１１を起立させた後における渡り線１６ａの複雑な成形作業は不要になり、その後の引き回し作業に払う注意力はコイルエンド部において渡り線を成形する従来に比較して減少する。この結果、渡り線１６ａの引き回し作業の効率を従来より向上させることができ、ステータを低コスト化するとともに、コイル１６に損傷を及ぼす危険性が薄れて得られたステータの信頼性を十分に高めることができる。
【００４２】
更に、本発明の上記組み立て装置２０では、その後、起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を保持筒３８に収容し、次工程に供給することができる。この保持筒３８への収容は、移動台５２をＹ軸方向に移動して起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を上方から覆う覆い位置とし、図９に示すように、エアシリンダ５７におけるロッド５７ａを突出させて昇降板５３を下降させる。そして、サーボモータ４３を駆動して筒状部材４２を上昇させ、図１０に示すように、起立した分割コア片１１を押し上げて、その分割コア片１１をコアマウント２１から離脱させるとともに、その上方に設けられた保持筒３８に、そのように起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を環状に配置された状態で挿入する。このように、起立して環状に配置された複数の分割コア片１１はその状態で維持され、次工程に供給することができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態では、円弧状を成すコアバック部１１ｂと、このコアバック部１１ｂの内周面から当該内周面の円弧中心に向けて突出しているティース１１ａとを備えた分割コア片１１を用い、ティース１１ａが上方を向く横臥状態の分割コア片１１をコアマウント２１に搭載する場合を例示したが、図示しないが、円弧状を成すコアバック部の外周面からその外周面の外側に突出するティースを備えた分割コア片を用いることもできる。この場合には、そのティースが下方を向けて横臥状態とし、その横臥状態の分割コア片をコアマウントに搭載することになる。
【００４４】
また、上述した実施の形態では、１２のコアマウント２１が１２の平行リンク機構２３を介して放射状に設けられる場合を例示したが、この平行リンク機構２３及びコアマウント２１の数は得ようとするステータ１０の仕様により異なるので、この数に限定されるものではなく、その数はティース１１ａの数に対応して増減するものである。
【００４５】
また、上述した実施の形態では、永久磁石により作られたコアマウント２１を例示したが、コアマウント２１は横臥状態の分割コア片１１を搭載可能であってその分割コアを搭載状態で起立可能であれば、マグネットにより作ることを要しない。例えば、分割コア片１１の周囲の全部又は一部を係止するようなフックを備え、起立する際にそのフックにより搭載された分割コア片１１の搭載状態を維持させ、その分割コア片１１とともに起立するようなコアマウント２１であっても良い。
【００４６】
更に、上述した実施の形態では、ティース１１ａが鉛直方向の上方を向けた横臥状態の分割コア片１１をコアマウント２１に搭載する場合を例示したが、横臥状態とは、ティース１１ａの軸心が同一平面上にない状態を言うものであり、その軸心が鉛直方向に対して傾斜するような場合も含むので、図１３に示すように、コアマウント２１の外側を上昇させることによりそのコアマウントを傾斜させ、ティース１１ａの軸心を鉛直方向に対して傾斜させた横臥状態の分割コア片１１をその状態でコアマウント２１に搭載するようにしても良い。この場合、分割コア片１１をコアマウント２１に搭載する際に、その分割コア片１１におけるコイル１６から引き出される引き出し線１６ｂを筒状部材４２の凹部４２ａに挿入しやすくなる。このため、引き出し線１６ａが比較的長いコイル１６を有する場合に有利となる。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ステータ
１１ 分割コア片
１１ａ ティース
１１ｂ コアバック部
１６ コイル
１６ａ 渡り線
２０ ステータの組み立て装置
２１ コアマウント
２２ 操作機構
２３ 平行リンク機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ティースとコアバック部からなる複数の分割コア片を環状に配置してなるステータの組み立て方法及びその組み立て装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転電機のステータは、放射状に並んで内径方向に突出する複数のティース（磁極）及びその間に開口する複数のスロットを有する円筒状のステータコアを備える。そして、各ティースには線材を巻回する巻線が行われ、その巻回された線材からなるステータコイルが各スロットに納められる。このようなステータの製造方法として、ステータコアをティース毎に円周方向に分割して複数の分割コア片とし、その分割コア片におけるティースに絶縁用のボビンを装着し、その被巻線部材であるボビンに巻線をしてコイルとし、そのようなコイルがそれぞれ設けられた複数の分割コア片をその後に組み立てる方法が知られている。このように、ステータコアを複数の分割コア片に分割することにより、巻線機のノズルの移動に必要な軌道を確保してコイルを巻線できるため、コイルの整列性が良くなり、高いコイル占積率を得ることができるとされている。
【０００３】
そして、近年では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイル群を分割された複数の分割コア片における別々のティースに連続して巻回し、渡り線を介して連続するコイル群を有する複数の分割コア片をその後に環状に配置することが行われている。このように各分割コア片におけるコイル間を当初より渡り線により連結することにより、各分割コア片におけるコイルの結線を不要にし得るとされている。そして、各相のコイル群を形成する複数のコイルの各々から立ち上がる渡り線の位置をコイル群の相別に異ならせしめることにより、その端末に繋がった渡り線を交差させずに配置する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、渡り線が交差しないので、コイルエンドが小さくなり、回転電機の軸長を短縮できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７３２０７６号公報（段落番号０００６、図１、図７(ｃ)）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、分割コア片におけるコイルを当初より渡り線により連結することによりその後の結線は不要になるけれども、複数の分割コア片は渡り線を介して連結されることになり、それら分割コア片の組み立てにおける取り扱いが困難になる不具合があった。
【０００６】
即ち、渡り線を介して連結された複数の分割コア片はその後に環状に配置されることになるけれども、その環状に配置する作業は、図１４に示すように、複数の分割コア片２をそれらのティース２ａが放射状を成すように比較的大きめの環状に配置し、その後それら複数の分割コア片２をそれらが描く円の中心Ｃに向かって移動させ、最終的に各分割コア片２の両側を隣接する分割コア片２の側面にそれぞれ接触させている。してみると、渡り線３の長さは、図１４の一点鎖線で示すように、複数の分割コア片２を隣接する分割コア片２から離間させて比較的大きめの環状に配置し得るに足りる長さが必要となる。
【０００７】
しかし、互いに離間している複数の分割コア片２を実線矢印で示すように中心Ｃに向かって移動させ、各分割コア片２の両側を隣接する分割コア片２の側面に接触させると、その渡り線３は実線で示すように弛むことになる。その弛んだ渡り線３は複数の分割コア片２を環状に配置することにより得られたステータ１の軸方向の端面であるコイルエンド４ａ部分に引き回されるけれども、その弛んだ余剰の渡り線３はそのコイルエンド４ａからステータ１の軸方向外側に突出することになり、その渡り線３がコイルエンド４ａから離間することにより回転電機の軸長を十分に短縮することができないという未だ解決すべき課題が残存していた。
【０００８】
また、渡り線３をコイルエンド４ａに接近させて更に引き回す作業は手作業で行わなければならず、その引き回し作業中に引き回しのために用いる治具等がコイル４と接触するようなことがあれば、コイル４の表面が損傷してその信頼性が低下するおそれもある。このため、その作業には細心の注意が必要となり、その引き回し作業の効率を上げるには限界が生じていた。よって、渡り線３がコイル４と接近する以前にその渡り線３を所定の形状に成形可能であるならば、その後の引き回し作業に払う注意力が減少してその引き回し作業の効率が向上し、その信頼性を著しく高めることが期待できる。
【０００９】
本発明の目的は、ステータの両端部における渡り線を短くして、その渡り線を含むエンドコイル部を十分に小型化し得るステータの組み立て方法及びその組み立て装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のステータの組み立て方法は、ティースとコアバック部からなる複数の分割コア片をコアバック部が円を描きかつティースが放射状を成すように環状に配置する方法の改良である。
【００１１】
その特徴ある点は、複数の分割コア片をティースが上方又は下方を向く横臥状態にして環状に配置する環状配置工程と、環状に配置された複数の分割コア片をティースが放射状を成すように起立させる起立工程とを含むところにある。
【００１２】
そして、複数の分割コア片が渡り線を介して連続するコイルを備える場合、環状配置工程において環状に配置された複数の分割コア片の内側に渡り線を配置し、起立工程において渡り線を中心に複数の分割コア片を起立させることが好ましい。
【００１３】
本発明のステータの組み立て装置は、ティースとコアバック部からなる複数の分割コア片をコアバック部が円を描きかつティースが放射状を成すように環状に配置する装置である。
【００１４】
その特徴ある構成は、横臥状態で環状に配置され分割コア片をティースが上方又は下方を向く横臥状態で搭載可能に構成された複数のコアマウントと、搭載された複数の分割コア片とともに複数のコアマウントを同時に起立させて複数の分割コア片のティースを放射状にする操作機構とを備えたところにある。
【００１５】
そして、操作機構が、コアマウント毎に設けられ横臥状態のコアマウントを起立可能な複数の平行リンク機構を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のステータの組み立て方法及びその組み立て装置では、複数の分割コア片を横臥状態で環状に配置するので、環状に配置された複数の分割コア片の内側にあっては隣接する分割コア片との距離を縮めることができる。このため、環状に配置された複数の分割コア片の内側に渡り線を配置し、その渡り線を中心に複数の分割コア片を起立させるようにすれば、その渡り線の必要な長さを従来よりも短くすることができる。そして、渡り線の長さを従来より短くすることにより、得られたステータのコイルエンドにおいて配索される渡り線の占積率を高めて、その渡り線を含むエンドコイル部を十分に小型化することができる。また、コイルを製造するための線材の全長も減少し、そのコイルにおける銅損が減少し、得られたステータを用いる回転電機の効率を向上させるとともに、その回転電機の外形を小型化することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明実施形態のステータの組み立て状態を示す図８のＡ部の拡大図である。
【図２】複数の横臥状態の分割コア片が環状に配置された状態を示す上面図である。
【図３】１の相を形成する複数の分割コア片が環状に配置された状態を示す図２に対応する上面図である。
【図４】渡り線を介して連結された１の相を形成する複数の分割コア片を示す図である。
【図５】コアマウントが起立して複数の分割コア片が環状に配置してなるステータの渡り線が配置されたコイルエンドを示す平面図である。
【図６】本発明実施形態のステータの組み立て装置を示す上面図である。
【図７】その組み立て装置のコアマウントが横臥状態を成す正面構成図である。
【図８】そのコアマウントが起立状態を成す図７に対応する正面構成図である。
【図９】その昇降版が下降した状態を示す図７に対応する正面構成図である。
【図１０】その起立して環状を成す複数の分割コア片が押し上げられた状態を示す図７に対応する正面構成図である。
【図１１】そのステータを構成する分割コア片を示す斜視図である。
【図１２】そのステータの中心軸に直交する平面における断面図である。
【図１３】傾斜させたコアマウントに分割コア片を搭載させた状態を示す図１に対応する図である。
【図１４】従来のステータの組み立てを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１２に、本発明により得られる分割コア式ステータ１０の断面を示す。このステータ１０は、ティース１１ａ毎に円周方向に分割された複数の分割コア片１１から成るステータコアと、その分割コア片１１におけるティース１１ａに被巻線部材である絶縁用のボビン１３を装着し、そのボビン１３に巻線が成されたコイル１６とを備える。具体的に、この分割コア片１１は、円弧状を成すコアバック部１１ｂと、このコアバック部１１ｂの内周面から当該内周面の円弧中心に向けて突出しているティース１１ａとを備えた磁性材料からなり、この実施の形態における分割コア片１１は、一定厚さのコアバック部１１ｂ及びティース１１ａを備えた略Ｔ字状のコア積層板を、所定の厚さとなるように積層して固定することにより構成された積層型のものを示す。
【００２０】
図１１に示すように、被巻線部材であるボビン１３は絶縁性樹脂からなり、このボビン１３は、ティース１１ａが挿入される筒状胴部１３ａと、この筒状胴部１３ａにおけるコアバック部１１ｂ側の端部に一体形成された外周側フランジ１３ｂと、筒状胴部１３ａにおけるステータ１０内周側の端部に一体形成された内周側フランジ１３ｃとを備える。ボビン１３の外周側フランジ１３ｂには、分割コア片１１のコアバック部１１ｂにおけるステータ１０の中心軸線方向の両側の端面を覆う一対の円弧状板部材１４，１４が一体的に形成され、このボビン１３に線材が巻回されてコイル１６（図１２）が形成される。図１２には、３相１２スロットのステータ１０を例示し、このステータ１０では１つの相のコイル群における分割コア片１１は９０度ピッチ毎に配置され、３相のＵコイル群、Ｖコイル群、Ｗコイル群は、３０度毎に配置され、これら複数の分割コア片１１をコアバック部１１ｂが円を描きかつティース１１ａが放射状を成すように環状に配置することによりステータ１０が得られる。
【００２１】
本発明のステータの組み立て装置２０(図６及び図７)は、複数の分割コア片１１を環状に配置し得るものである。特に、図４に示すように、複数の分割コア片１１におけるボビン１３に線材が連続して巻回され、コイル１６間に掛け渡されてそのコイル１６とコイル１６を電気的に接続する渡り線１６ａを介して連続する複数の分割コア片１１からなるものを組み立てるのに適したものである。ここで、この実施の形態における線材は、表面に絶縁皮膜が形成された断面円形の丸線である場合を示す。そして、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が水平前後方向、Ｙ軸が水平横方向、Ｚ軸が垂直方向に延びるものとして本発明の組み立て装置２０について説明する。
【００２２】
図６及び図７に示すように、本発明のステータの組み立て装置２０は、分割コア片１１を搭載可能に構成された複数のコアマウント２１と、そのコアマウント２１を回転させて横臥状態又は起立状態とし得る操作機構２２とを備える。操作機構２２は、コアマウント２１毎に設けられた複数の平行リンク機構２３を備え、コアマウント２１はこのリンク機構２３を介して基台２４に取付けられる。この平行リンク機構２３及びコアマウント２１の数は得ようとするステータ１０の仕様により異なり、ティース１１ａの数に対応して決定される。３相１２スロットのステータ１０（図１２）を得るこの実施の形態では、分割コア片１１の数に対応して１２のコアマウント２１が設けられ、１２のコアマウント２１は１２の平行リンク機構２３を介して放射状に設けられる（図６）。複数の平行リンク機構２３は円周方向に所定の間隔を空けて基台２４に環状に設けられ、それらは同一構造であるので、その内の１つを代表してその構造を以下に説明する。
【００２３】
図１に示すように、平行リンク機構２３は一対の平行な横リンク部材２３ａ，２３ｂと一対の平行な縦リンク部材２３ｃ，２３ｄを有し、それらを井形に組み合わせて交差した部分を枢支することにより作られる。基台２４における水平な上板２４ａにはリンク機構２３を支持する支持板２６が上面視で放射状に立設され（図６及び図７）、それらの支持板２６の外側に平行リンク機構２３が配置され、その一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂの内側における端縁がその支持板２６に枢支される。この枢支は、その支持板２６における枢支点を連結する仮想線Ｍが縦リンク部材２３ｃ，２３ｄと平行になるように行われ、複数の支持板２６におけるそれらの仮想線ＭはＺ軸方向上方に向かって互いに近づくように傾斜して形成される。即ち、複数の支持板２６により描かれる円の中央線Ｃに傾斜する仮想線Ｍが上方に向かって近づくように、一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂの内側における端縁が支持板２６に枢支される。そして、このように一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂは、内側が支持板２６に枢支されるので、外側に向かってその位置を下方に下げる図７に示す第１位置と、外側に向かってその位置が上方に向かい第１位置と略直交する図１及び図８〜図１０に示す第２位置との間を、支持板２６における枢支点を中心として回転可能に構成される。
【００２４】
図６及び図７に示すように、基台２４上部には、複数の支持板２６を包囲するような第１リング部材２７が設けられる。一方、基台２４の内部には、その第１リング部材２７と複数の連結棒２８を介して連結された第１リング部材２７と平行な第２リング部材２９が設けられる。連結棒２８は基台２４の上板２４ａを貫通して上下動可能に設けられ、基台２４の内部にはその第２リング部材２９を昇降させる駆動源であるシリンダ３１が設けられる。そのシリンダ３１は上板２４ａに固定支柱３２を介して固定された取付板３３に固定され、そのロッド３１ａを突出させることにより第１リング部材２７とともに第２リング部材２９を上昇させ、そのロッド３１ａを没入させることにより第１リング部材２７とともに第２リング部材２９を下降し得るように構成される。
【００２５】
図１に示すように、第１リング部材２７にはリンク機構２３を構成する一対の平行縦リンク部材２３ｃ，２３ｄの内側における一方の下端が係止される。即ち、内側における平行縦リンク部材２３ｃの下端にはローラ３４が枢支され、第１リング部材２７の上面には、このローラ３４を収容して水平方向に移動可能であって、鉛直方向に移動不能なガイド部材３６が上面から見て放射状に取付けられる（図６）。このように内側の平行縦リンク部材２３ｃの下端を第１リング部材２７に係止することにより、その第１リング部材２７の昇降により平行縦リンク部材２３ｃも昇降し、これにより一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが支持板２６における枢支点を中心に回転可能に構成される。そして、図７に示すように、第１リング部材２７が下降位置で一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが第１位置になり、図１、図８〜図１０に示すように、第１リング部材２７が上昇位置で一対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが第２位置になるように構成される。
【００２６】
一対の平行縦リンク部材２３ｃ，２３ｄの上端には、平行横リンク部材２３ａ，２３ｂと平行に支持台３７が枢支され、この支持台３７にコアマウント２１が取付けられる。この支持台３７は１対の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂとともに平行リンク機構２３を構成するものであり、この支持台３７も平行横リンク部材２３ａ，２３ｂとともに第１位置と第２位置の間を回転可能に構成される。コアマウント２１は平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが第１位置で水平面に平行な横臥状態を成すように支持台３７に取付けられ、このリンク機構２３を介して取付けられる複数のコアマウント２１は、図６に示すように、横臥状態で円周方向に所定の間隔を空けて環状に配置され、上面視で放射状に配置される。この横臥状態におけるコアマウント２１は、分割コア片１１をティース１１ａが上方を向く横臥状態で搭載可能に構成される（図７）。
【００２７】
この実施の形態におけるコアマウント２１は永久磁石により作られ、横臥状態で搭載された分割コア片１１におけるコアバック部１１ｂ（図５）をその上面に吸着してその分割コア片１１をコアマウント２１に固定可能に構成される。このコアマウント２１は第１位置と第２位置の間を回転可能な支持台３７に取付けられるので、このコアマウント２１もその支持台３７とともに回転可能となり、第１リング部材２７が上昇して平行横リンク部材２３ａ，２３ｂが第２位置になると、コアマウント２１はその外側を上昇させるように回転し、搭載された横臥状態の分割コア片１１とともに起立可能に構成される。そして、この実施の形態における平行横リンク部材２３ａ，２３ｂは略９０度回転可能であるので、コアマウント２１が横臥状態から９０度回転して起立すると、ティース１１ａが上を向いた横臥状態の分割コア片１１も図１の破線矢印で示すようにそのコアマウント２１ともに起立して、図５に示すように、そのティース１１ａ部が内側を向いて放射状を成すように構成される。
【００２８】
図７に示すように、この組み立て装置２０には、起立した分割コア片１１を起立したコアマウント２１から上方にずらすことにより取り外す押し出し機構４１と、その押し出し機構４１により押し出された分割コア片１１を保持筒３８に案内して収容する筒固定機構５１が設けられる。押し出し機構４１は放射状に設けられた支持板２６により包囲される中央に鉛直方向に延びて設けられた筒状部材４２と、取付板３３に取付けられその筒状部材４２を昇降可能に構成された昇降機であるサーボモータ４３を備える。サーボモータ４３には図示しないコントローラにおける制御出力が接続され、コントローラからの指令により、サーボモータ４３が駆動して筒状部材４２が上昇すると、図１０に示すように、その筒状部材４２は起立した分割コア片１１を押し上げて、その分割コア片１１をコアマウント２１から離脱させるように構成される。そして、その筒状部材４２の中央には分割コア片１１におけるコイル１６から引き出される引き出し線１６ｂ（図４）を収容可能な凹部４２ａが形成される。
【００２９】
一方、筒固定機構５１は起立した分割コア片１１の上方でＹ軸方向に移動可能に設けられた移動台５２と、その移動台５２に昇降可能に取付けられた昇降板５３とを備える。基台２４における上板２４ａには環状に配置されたリンク機構２３をＸ軸方向の両側から挟むように支柱５４が立設され、その支柱５４の上端にＹ軸方向に帯びるレール５６がそれぞれ設けられる。移動台５２はこのレール５６とレール５６の間に架設され、移動台５２は環状に配置された平行リンク機構２３を上方から覆う覆い位置と、図６に示すようにそれら平行リンク機構２３の上方から外れてその上方を開放する開放位置との間を移動可能に構成される。この移動台５２にはロッド５７ａを鉛直にするエアシリンダ５７がそのロッド５７ａを下側にして設けられ、そのロッド５７ａの下端に昇降板５３が取付けられる。
【００３０】
この昇降板５３には移動台５２を貫通する鉛直なガイド棒５８が取付けられる。エアシリンダ５７には図示しないコントローラにおける制御出力が接続され、コントローラからの指令により、図９及び図１０に示すように、エアシリンダ５７におけるロッド５７ａが突出すると昇降板５３が下降し、図７及び図８に示すように、エアシリンダ５７におけるロッド５７ａが没入すると昇降板５３が上昇するように構成される。そして、この昇降板５３に保持筒３８が取り外し可能に取付けられ、移動台５２には保持筒３８に対向してその保持筒３８を挿脱可能な開口５２ａが形成される。この保持筒３８は、起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を環状に配置された状態で挿入可能に構成される。
【００３１】
次に、本発明におけるステータの組み立て方法について説明する。
【００３２】
本発明の組み立て方法は、図１２に示すように、ティース１１ａとコアバック部１１ｂからなる複数の分割コア片１１をコアバック部１１ｂが円を描きかつティース１１ａが放射状を成すように環状に配置する方法であり、図２に示すように、複数の分割コア片１１を横臥状態にして環状に配置する環状配置工程と、図１に示すように、その環状に配置された複数の分割コア片１１を起立させる起立工程とに分けることができる。以下に各工程を説明する。
【００３３】
＜環状配置工程＞
この工程では、ティース１１ａにコイル１６が巻回された複数の分割コア片１１を準備し、図２に示すように、その複数の分割コア片１１をティース１１ａが上方又は下方を向く横臥状態にして環状に配置する。この複数の分割コア片１１は、渡り線１６ａを介して連続するコイル１６を備えるものであっても良い。３相１２スロットの構成のステータ１０を例示するこの実施の形態では、図４に示すように４個の分割コア片１１に線材が連続して巻回されたものが準備される。すると、その４つの分割コア片１１はそれぞれのコイル１６を電気的に接続する渡り線１６ａを介して連続する群となり、この４つの分割コア片１１が連続する群は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のものとして３組準備される。そしてこの工程では、渡り線１６ａで連結された状態の複数の分割コア片１１を横臥状態にして環状に配置する。ここで、図４における符号１６ｂは、群を成す両端におけるコイル１６から引き出される引き出し線１６ｂを示す。
【００３４】
分割コア片１１の配置において上記組み立て装置２０を用いる場合には、移動台５２を図６に示す開放位置として、図３に示すように、上面視において放射状に配置された横臥状態のコアマウント２１上にそれぞれの分割コア片１１を横臥状態で配置する。この横臥状態とは、ティース１１ａが上方又は下方を向いてティース１１ａの軸心が同一平面上にない状態を言うものであり、各分割コア片１１におけるティース１１ａの軸心が同一平面上に存在しないのであれば、その軸心が鉛直方向に対して傾斜するような場合も含むものである。この実施の形態では、分割コア片１１におけるコアバック部１１ｂをコアマウント２１に接触させて、そのティース１１ａが鉛直方向の上方を向く場合を例示する。そして、図３及び図７に示すように、円周方向に所定の間隔を空けて放射状に配置されたコアマウント２１上に分割コア片１１を配置することにより、複数の分割コア片１１を円周方向に所定の間隔を空けて環状に配置することができる。
【００３５】
この環状配置工程において、環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に渡り線１６ａを配置する。この実施の形態では、各相において４つの分割コア片１１が渡り線１６ａを介して連続するので、図３に示すように、１つの相の分割コア片１１は９０度ピッチ毎に配置される。このとき、それらの分割コア片１１を接続する渡り線１６ａを環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に配置し、その渡り線１６ａを所望の形状に成形する。複数の分割コア片１１を環状に配置すると、この渡り線１６ａはコイル１６と離間するので、この渡り線１６ａの成形作業を治具等を用いて行ったとしても、その治具等がコイル１６と接触するようなことはない。図３では、その渡り線１６ａを環状に配置された分割コア片１１に沿って円弧状を成すように成形した場合を示す。そして、このような分割コア片１１の配置及び渡り線１６ａの成形を各相において行い、図２に示すように、３０度毎にＵ、Ｖ、Ｗ相における分割コア片１１をコアマウント２１上に配置し、それらの渡り線１６ａを所望の形状に成形する。
【００３６】
＜起立工程＞
この工程では、環状に配置された複数の分割コア片１１を、それらのティース１１ａが放射状を成すように起立させる。分割コア片１１の起立において上記組み立て装置２０を用いる場合には、図８に示すように、基台２４の内部に設けられたシリンダ３１のロッド３１ａを突出させて第２リング部材２９とともに第１リング部材２７を上昇させ、第１位置の平行横リンク部材２３ａ，２３ｂを回転させて第２位置にする。これによりコアマウント２１も平行横リンク部材２３ａ，２３ｂと同様に回転し、コアマウント２１が横臥状態から９０度回転して起立する。すると、ティース１１ａが上を向いた横臥状態の分割コア片１１もそのコアマウント２１ともに起立して、図５に示すように、複数の分割コア片１１はコアバック部１１ｂが円を描きかつそのティース１１ａ部が内側を向いてその軸心が同一平面上で放射状を成すようになる。
【００３７】
ここで、環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に渡り線１６ａを配置しているけれども、この起立工程において、渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片１１を起立させる。図１に示すように、上記装置２０におけるコアマウント２１は平行横リンク部材２３ａ，２３ｂとともに平行リンク機構２３を構成する支持台３７に取付けられているため、その回転中心はその平行横リンク部材２３ａ，２３ｂと支持板２６の枢支点を連結する仮想線Ｍと、平行縦リンク部材２３ｃ，２３ｄと支持台３７の枢支点を連結する仮想線Ｎとの交点Ｐにある。環状に配置された複数のコアマウント２１の中心Ｃから見ると、その交点Ｐよりも外側にコアマウント２１を設けることにより、横臥状態のコアマウント２１は、複数のコアマウント２１が描く円の内側におけるその交点Ｐを回転中心として起立することになる。このため、本発明における上記装置２０では、このコアマウント２１に搭載された分割コア片１１の内側における渡り線１６ａをその交点Ｐ近傍に配置することにより、その渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片１１を起立させることが可能になる。そして、渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片１１を起立させることにより、分割コア１１を起立させる際にその渡り線１６ａが弛むようなことを防止することができる。
【００３８】
また、複数の分割コア片１１を起立させる際に、それら複数の分割コア片１１が描く円を小さくして、起立した複数の分割コア片１１の円周方向における側面をそれぞれ起立して隣接する分割コア片１１にそれぞれ当接させることが好ましい。即ち、図５に示すように、分割コア片１１の円周方向に延びるコアバック部１１ｂにおける両端を、それぞれ起立して隣接する分割コア片１１におけるコアバック部１１ｂの両端にそれぞれ当接させることが好ましい。これは、後工程において起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を、それらが互いに接触した状態で固定されるからであり、その前工程となる本発明の組み立て方法において、複数の分割コア片１１を互いに接触させておくことにより、その後工程を容易にすることができるからである。
【００３９】
上記装置２０では、複数のコアマウント２１が描く円の内側における交点Ｐを回転中心として起立するので、起立したコアマウント２１は得られるステータ１０の中心軸Ｃに近づくことになり、コアマウント２１に搭載された複数の分割コア片１１が描く円を小さくすることができる。よって、上記本発明の装置２０を用いれば、複数の分割コア片１１が描く円を小さくして、起立した複数の分割コア片１１の円周方向における側面をそれぞれ起立して隣接する分割コア片１１にそれぞれ当接させることができる。
【００４０】
このように、本発明のステータの組み立て方法及びその組み立て装置において、環状に配置された複数の分割コア片１１の内側に渡り線１６ａを配置し、その渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片を起立させて起立して隣接する分割コア片１１にそれぞれ当接させるようにすれば、渡り線１６ａは弛むことなく配置時に成形された形状を維持することになる。このため、弛むことを考慮して渡り線の長さに余裕を必要とした従来に比較して渡り線１６ａの必要な長さを短くすることができる。そして、渡り線１６ａの長さを従来より短くすることにより、得られたステータ１０のコイルエンドにおいて配索される渡り線１６ａの占積率は高められ、その渡り線１６ａを含むエンドコイル部を十分に小型化することができる。また、コイル１６を製造するための線材の全長も減少し、そのコイル１６における銅損が減少して、得られたステータ１０を用いる回転電機の効率を向上させるとともに、その回転電機の外形を小型化することも可能となる。
【００４１】
また、渡り線１６ａを中心に複数の分割コア片を起立させると、図５に示すように、渡り線１６ａは弛むことなく配置時に成形された形状を維持した状態で、起立した複数の分割コア片１１におけるコイルエンドに沿って配索されることになる。このため、分割コア片１１を起立させる以前に渡り線１６ａを予め所定の形状に成形しておくことにより、分割コア片１１を起立させた後における渡り線１６ａの複雑な成形作業は不要になり、その後の引き回し作業に払う注意力はコイルエンド部において渡り線を成形する従来に比較して減少する。この結果、渡り線１６ａの引き回し作業の効率を従来より向上させることができ、ステータを低コスト化するとともに、コイル１６に損傷を及ぼす危険性が薄れて得られたステータの信頼性を十分に高めることができる。
【００４２】
更に、本発明の上記組み立て装置２０では、その後、起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を保持筒３８に収容し、次工程に供給することができる。この保持筒３８への収容は、移動台５２をＹ軸方向に移動して起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を上方から覆う覆い位置とし、図９に示すように、エアシリンダ５７におけるロッド５７ａを突出させて昇降板５３を下降させる。そして、サーボモータ４３を駆動して筒状部材４２を上昇させ、図１０に示すように、起立した分割コア片１１を押し上げて、その分割コア片１１をコアマウント２１から離脱させるとともに、その上方に設けられた保持筒３８に、そのように起立して環状に配置された複数の分割コア片１１を環状に配置された状態で挿入する。このように、起立して環状に配置された複数の分割コア片１１はその状態で維持され、次工程に供給することができる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態では、円弧状を成すコアバック部１１ｂと、このコアバック部１１ｂの内周面から当該内周面の円弧中心に向けて突出しているティース１１ａとを備えた分割コア片１１を用い、ティース１１ａが上方を向く横臥状態の分割コア片１１をコアマウント２１に搭載する場合を例示したが、図示しないが、円弧状を成すコアバック部の外周面からその外周面の外側に突出するティースを備えた分割コア片を用いることもできる。この場合には、そのティースが下方を向けて横臥状態とし、その横臥状態の分割コア片をコアマウントに搭載することになる。
【００４４】
また、上述した実施の形態では、１２のコアマウント２１が１２の平行リンク機構２３を介して放射状に設けられる場合を例示したが、この平行リンク機構２３及びコアマウント２１の数は得ようとするステータ１０の仕様により異なるので、この数に限定されるものではなく、その数はティース１１ａの数に対応して増減するものである。
【００４５】
また、上述した実施の形態では、永久磁石により作られたコアマウント２１を例示したが、コアマウント２１は横臥状態の分割コア片１１を搭載可能であってその分割コアを搭載状態で起立可能であれば、マグネットにより作ることを要しない。例えば、分割コア片１１の周囲の全部又は一部を係止するようなフックを備え、起立する際にそのフックにより搭載された分割コア片１１の搭載状態を維持させ、その分割コア片１１とともに起立するようなコアマウント２１であっても良い。
【００４６】
更に、上述した実施の形態では、ティース１１ａが鉛直方向の上方を向けた横臥状態の分割コア片１１をコアマウント２１に搭載する場合を例示したが、横臥状態とは、ティース１１ａの軸心が同一平面上にない状態を言うものであり、その軸心が鉛直方向に対して傾斜するような場合も含むので、図１３に示すように、コアマウント２１の外側を上昇させることによりそのコアマウントを傾斜させ、ティース１１ａの軸心を鉛直方向に対して傾斜させた横臥状態の分割コア片１１をその状態でコアマウント２１に搭載するようにしても良い。この場合、分割コア片１１をコアマウント２１に搭載する際に、その分割コア片１１におけるコイル１６から引き出される引き出し線１６ｂを筒状部材４２の凹部４２ａに挿入しやすくなる。このため、引き出し線１６ａが比較的長いコイル１６を有する場合に有利となる。
【符号の説明】
【００４７】
１０ ステータ
１１ 分割コア片
１１ａ ティース
１１ｂ コアバック部
１６ コイル
１６ａ 渡り線
２０ ステータの組み立て装置
２１ コアマウント
２２ 操作機構
２３ 平行リンク機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティース(11a)とコアバック部(11b)からなる複数の分割コア片(11)を前記コアバック部(11b)が円を描きかつ前記ティース(11a)が放射状を成すように環状に配置するステータの組み立て方法において、
前記複数の分割コア片(11)を前記ティース(11a)ａが上方又は下方を向く横臥状態にして環状に配置する環状配置工程と、
環状に配置された前記複数の分割コア片(11)を前記ティース(11a)が放射状を成すように起立させる起立工程と
を含むことを特徴とするステータの組み立て方法。
【請求項２】
複数の分割コア片(11)が渡り線(16a)を介して連続するコイル(16)を備え、環状配置工程において環状に配置された前記複数の分割コア片(11)の内側に前記渡り線(16a)を配置し、起立工程において前記渡り線(16a)を中心に前記複数の分割コア片(11)を起立させる請求項１記載のステータの組み立て方法。
【請求項３】
ティース(11a)とコアバック部(11b)からなる複数の分割コア片(11)を前記コアバック部(11b)が円を描きかつ前記ティース(11a)が放射状を成すように環状に配置するステータの組み立て装置であって、
横臥状態で環状に配置され前記分割コア片(11)を前記ティース(11a)が上方又は下方を向く横臥状態で搭載可能に構成された複数のコアマウント(21)と、
搭載された前記複数の分割コア片(11)とともに前記複数のコアマウント(21)を同時に起立させて前記複数の分割コア片(11)の前記ティース(11a)を放射状にする操作機構(22)と
を備えたステータの組み立て装置。
【請求項４】
操作機構(22)が、コアマウント(21)毎に設けられ横臥状態の前記コアマウント(21)を起立可能な複数の平行リンク機構(23)を備えた請求項３記載のステータの組み立て装置。
【請求項１】
ティース(11a)とコアバック部(11b)からなる複数の分割コア片(11)を前記コアバック部(11b)が円を描きかつ前記ティース(11a)が放射状を成すように環状に配置するステータの組み立て方法において、
前記複数の分割コア片(11)を前記ティース(11a)ａが上方又は下方を向く横臥状態にして環状に配置する環状配置工程と、
環状に配置された前記複数の分割コア片(11)を前記ティース(11a)が放射状を成すように起立させる起立工程と
を含むことを特徴とするステータの組み立て方法。
【請求項２】
複数の分割コア片(11)が渡り線(16a)を介して連続するコイル(16)を備え、環状配置工程において環状に配置された前記複数の分割コア片(11)の内側に前記渡り線(16a)を配置し、起立工程において前記渡り線(16a)を中心に前記複数の分割コア片(11)を起立させる請求項１記載のステータの組み立て方法。
【請求項３】
ティース(11a)とコアバック部(11b)からなる複数の分割コア片(11)を前記コアバック部(11b)が円を描きかつ前記ティース(11a)が放射状を成すように環状に配置するステータの組み立て装置であって、
横臥状態で環状に配置され前記分割コア片(11)を前記ティース(11a)が上方又は下方を向く横臥状態で搭載可能に構成された複数のコアマウント(21)と、
搭載された前記複数の分割コア片(11)とともに前記複数のコアマウント(21)を同時に起立させて前記複数の分割コア片(11)の前記ティース(11a)を放射状にする操作機構(22)と
を備えたステータの組み立て装置。
【請求項４】
操作機構(22)が、コアマウント(21)毎に設けられ横臥状態の前記コアマウント(21)を起立可能な複数の平行リンク機構(23)を備えた請求項３記載のステータの組み立て装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１４２７３４（Ｐ２０１１−１４２７３４Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６４７（Ｐ２０１０−１６４７）
【出願日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（０００２２７５３７）日特エンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（０００２２７５３７）日特エンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
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