JPH08504078A

JPH08504078A - ステータとステータ巻線法及び装置

Info

Publication number: JPH08504078A
Application number: JP6508411A
Authority: JP
Inventors: ドルガス，パトリック，エイ．; ウォルトン，バラード，イー．; ステイトン，ラリー，イー．
Original assignee: グローブプロダクツインコーポレイテッド
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1996-04-30
Also published as: CA2143866A1; US5586383A; EP0662263A1; WO1994007297A1; US5394046A; EP0662263A4

Abstract

(57)【要約】永久磁石型電気機械用ステータであって、略円筒状ステータ本体４０の外周リム上においてコイル（“Ｃ”）の配列を有する。ステータコイル（“Ｃ”）はステータ本体において複数の互いに円周方向に間隔を置いたコイル保持及び巻型部材（５２、５４）を設けることにより、ステータ本体（４０）上に直接巻き付けられる。ステータコイル（“Ｃ”）のコイル端（“Ｅ”）はコイル辺（“Ｓ”）がステータの中心軸に平行して突出配置されるように案内される。ワイヤ接続は１相のコイル（６０、６２、６４）間において形成され、ワイヤループ（１８０）は一つの相の最終巻きコイル（６０−１０）と次の巻線相の第１のコイル（６２−１）との間に形成される。ステータコイルのワイヤをクランプするとともに、ワイヤループ（１８０）を一時的に保持するための機構が装備される。

Description

【発明の詳細な説明】ステータとステータ巻線法及び装置背景技術１．発明の分野この発明は、ステータとステータ巻線法及び装置、そして特定すれば、円筒状ステータコアの外側円箇状リム上に界磁コイルを巻くためのステータ巻線法及び装置に関するものである。２．先行技術及びその他の関連事項この発明は、米国特許第４，９２４，１２５号において開示された形式の内部ステータを有するモータにおいてそのステータに界磁コイルを巻くために創出されたものである。このようなステータはステータの中心軸と一致した軸のまわりに回転する外周型ロータとともに用いられる。しかしながら、この発明の方法及び装置の様相は、他の形式の電気モータにおけるステータ巻線のためにも用いることができる。前記米国特許第４，９２４，１２５号に開示された形式のステータに独特の構造は、ステータコイルのコイル辺がステータ本体の外周リム表面上においてそのステータの中心軸に平行して配置されるということである。ここでは、ステータ本体それ自身にはコイル収容スロットが存在しない。この型のステータを製造するため、コイルはステータ本体から分離したところで巻かれ、次いで、ステータ本体上にそれらのコイルを装着し、ステータ本体の輪郭に沿うようにコイルを整形した後、それらをステータ本体上に縛り付ける等の方法で固着するものであるｏこのような従来の処理工程は、面倒で時間がかかり、製品コストを著しく高価にする。したがって、このようなステータを製造するための改良された方法及び装置が要求される。概要この発明は、略円筒状ステータ本体の外周リム上に配列されたコイルを有する改良されたステータとそのステータを製造するための改良された巻線法及び装置を提供しようとするものである。この発明によれば、ステータコイルは複数の互いに円周方向に分離したコイル保持及び巻型部材を有するステータ本体を用意することにより、そのステータ本体上にステータコイルを直接巻き付けるものである。コイル保持及び巻型部材のまわりには、ステータコイルのコイル端が通り、それによってコイル辺をステータの中心軸に平行した位置において張り出させる。これに関連して１相のコイル間における接続を形成する方法及び装置、１相の最終巻きコイルと次の相の最初巻きコイルとの間のワイヤループを形成するための方法及び装置、並びにステータの巻線操作に先立ってステータとワイヤをクランプするための方法及び装置が提供される。図面の簡単な説明図１はこの発明による巻線機械の一部及び巻線を施されていないステータを示す一部破断分解斜視図である。図２は図１の機械を一部破断し、かつより拡大して示す部分側面図であり、本発明のステータを仮想線で示している。図３は図１の機械の部分頂面図であって、詳細な構造を示すために頂上板を取り外した状態の中央巻型、及び巻線操作されるステータの一部を含む図である。図４は図３と同様に描いた図であるが、その頂上板を定位置に置いた状態の中央巻型を示し、かつ図３に示したステータよりも巻線段階が進んだ状態を示すものである。図５は図３及び４と同様に描かれた部分頂面図であるが、わずかに異なった部分を示しており、かつステータの巻線段階がさらに進んだ状態を示している。図６はステータコア及びその上に巻かれたコイルの一部を示すために図５の６ −６矢視線に沿って描かれた部分斜視図である。図７は図３と同様な図であるが、ステータの巻線段階のさらに後の段階を示している。図８は中央巻型の一部及びその中央巻型とともに用いられるドライバを示すために図７の８−８矢視線に沿って描かれた断面図である。図９は図８の９−９矢視線に沿って描かれた中央巻型の拡大部分断面を示す図である。図１０は図９と同様な図であるが、その中央巻型に関連するドライバをも示している。図１１は図７と同様な図であるが、ステータ巻線段階におけるさらに後のステージを示している。図１２は完全に巻線を施された後のステータを線図的に示すステータの部分頂面図である。図１３はこの発明による巻線機械の第２の実施例の一部及び巻線前のステータを示す一部破断分解斜視図である。図１４は図１３の機械を同図より拡大して示す一部破断側面図である。図１５は図４と同様な図であって、図１３及び１４の実施例における機械を用いてステータに巻線操作を行うステージを示すものである。図１６は従来技術による電気機械の分解斜視図である。図示実施例の詳細な説明本発明は、図１６において２０で概括指示するモータ又は同期発電機からなる電気機械の一形式に関するものであり、この電気機械はカップ型ロータ２２及びステータ３０からなり、このロータ２２はステータ３０の中心軸のまわりに回転するため、ステータハブ２８内のベアリング２６により支持された中心軸２４を有する。ステータ３０はガラス充填樹脂からなる円筒状コア３２、及びマグネットワイヤを巻回してなる複数の浅い極形成コイル３４を備えている。複数の永久磁石３６がロータ２２内に取り付けられ、それらは機械２０が組み立てられたとき、モータ又は同期発電機のいずれかとして機能するように巻線極と協同するようになっている。この形式の電気機械は前述した米国特許４，９２４，１２５号に開示されたものである。図１を参照すると、総括して４０で示すステータコアは図１６に示した従来型装置に基づくものではあるが、この発明に従って変形されたものである。この発明のステータコア４０は円形の第１端面４２、及び円形の第２端面４４を有する。図６をさらに参照すると、両端面４２及び４６は円筒状外周壁４８に接合され、かつそれによって互いに分離配置されている。（本発明には、直接関係ないが、外周壁４８はガラス充填樹脂基板上に取り付けられた絶縁材料５０のバンドによって覆われた軟鋼バンド（図示せず）を有する。）従来技術と同様、端面４２及び４４は外周壁４８の中心軸と一致した共通軸を軸心とするものである。ステータコア４０は本発明に従ってその第１端面の外周縁上において互いに分離して取り付けられた第１組の軸方向に沿って外向きに突出したコイル保持及び巻型部材５２と、第２端面４４の外周縁上において互いに分離して取り付けられた第２組の軸方向に沿って外向きに突出したコイル保持及び巻型部材５４を含むように変形されている。第２組における個々のコイル保持及び巻型部材５４は第１組における個々のコイル保持及び巻型部材５２と整列している。コイル保持及び巻型部材５２、５４はそれぞれ端面４２、４４からさらに軸方向に突出し、後述の通り、それらの位置はステータコア４０上に巻き付けられたコイルのいずれよりも突出している。後述する通り、ワイヤ部分が巻線極を形成する道筋の案内補助を行うため、コイル保持及び巻型部材５２、５４はステータコア４０の中心軸に近い側において、それらを支持する端面から半径方向及び軸方向外向きに傾斜した内側面５６を有する。ステータのその他の態様は、本発明の方法及び装置に関する次の記載から理解されるであろう。図６を参照すると、ステータコア４０に巻かれた極巻線は個々のコイル“Ｃ”から形成され、各コイルはステータの中心軸に平行して外周壁４６上を軸方向にのびるコイル辺“Ｓ”と第１及び第２のコア端面４２及び４４上にのびるコイル端“Ｅ”を有する。コイル辺“Ｓ”及びコイル端“Ｅ”の連続部であるコイル“Ｃ”の角部は整列した各対をなす第１組及び第２組のコイル保持及び巻型部材５２及び５４を通り、端面４２及び４４上にのびるものである。図示の実施例において、これら整列した対をなすコイル保持及び巻型部材５２及び５４はコイル“Ｃ”のコイル辺間に位置するコイル保持及び巻型部材５２及び５４の両側に位置したものである。まず、図５及び６、そしてさらに、図７及び１２を参照して明らかな通り、第１の相を形成するすべてのコイル６０−１、６０−２、６０−３…６０−１０はステータコア４０上においてその円周方向に互いに等間隔を置いて順次巻き付けられたものである。これは順次等間隔配置された第２相のコイル６２−１、６２ −２、６２−３…６２−１０の巻線に続くものである。（この発明の様相は、３相巻線以外の巻線を有するステータにも適用可能であるが、典型的には、やはり３相ステータに最も好ましく適用される。）図１及び２を参照すると、この発明によるステータ巻線機７０は適当なフレーム７２上にステータコア割出装置７４及びこれを駆動する適当な駆動機構７５を支持したものである。割出装置７４は支持ブロック７６及び上向き突出スピンドル７８を有し、これによってステータコア４０を巻線操作すべき位置に置くものである。この位置は図２においてステータコア４０を仮想線で示す通りである。巻線操作されるべきステータコアは、例えば割出スピンドル７８を貫通して上方に突出し、エアアクチュエータ８２によって駆動されるクランプロッド８０などの適当な手段により割出装置７４にクランプされる。図から明らかな通り、クランプロッド８０は下部カム部材８４及び上部カム部材８８を支持し、下部カム部材８４は枢支クランプ板８６を上向きに加圧してステータ４０をスピンドル７８に対して拘束する。上部カム部材８８はクランプ板８６を下向きに加圧して回動させることにより巻線後のステータを除去し、巻線前のステータコアと交換できるようにする。下部カム部材８４はベアリング８７に支持され、これによってステータとともに水平面内で回転し、以下に述べるような割り出し時において、ステータに巻線が施されるようにする。上部カム部材８８は協同ねじなどによりクランプロッド８０の上端において六角ナット８９により回転できるないように保持される。割出装置７４は図においては線図的にのみ示されている。本発明のこのような目的に適した割出装置の一例は、例えはアメリカ合衆国６３１４６ミズーリ州セントルイスラックランドロード１１８２０のファーガソンマシーンカンパニイにより製造販売されているモデルＥＸＦＤ２００エレクトロテックスなどが知られている。コイルは割出装置７４上に支持されたステータコア４０上に巻き付けられる。 “巻線ステーション”として紹介される部分において、回転ワイヤガイドフライヤ９０は回転フライヤスピンドル９２に連結され、このスピンドル９２は水平キャリジ９８上に垂直配置された一対のスピンドル支持板９４及び９６に固定されたベアリング９３によって回転可能に支持される。水平キャリジ９８は機械フレーム７２上のガイドトラック１００に沿って移動可能に支持され、キャリジ駆動用エアアクチュエータ１０２の動作により巻線ステーシヨンに向かい、あるいは巻線ステーションから離れる方向に移動することができる。フライヤスピンドル９２はスピンドル支持板９６上に取り付けられた適当なモータ１０４により駆動される。フライヤ９０はワイヤ排出プーリ１０６を含み、このプーリ１０６から引き出されるべきワイヤはフライヤスピンドル９２内におけるワイヤガイドチューブ１０８を通ってフライヤスピンドル９２から外側に突出し、フライヤアーム１１０、及びフライヤアーム１１０の終端におけるフライヤガイドプーリ１１２を通過する。フライヤ９０の回転時、フライヤアーム１１０の終端にけるガイドプーリ１１２はフライヤスピンドル９２を通過した絶縁マグネットワイヤＷをコイル“Ｃ”として巻回操作する。フライヤアーム１１０及びプーリ１１２は平衡アーム１１４及び重り１１６により平衡に保たれる。周知の通り、フライヤ９０の回転中はワイヤＷが一定張力を受けるワイヤ源（図示せず）から引き出される。フライヤ型ワインダの常として、ステータの巻線開始時においてフライヤから出ているワイヤはすでに巻線を施されたステータから切断されており、その切断端は適当なクランプ（図示せず）により把持される。ワイヤコイル“Ｃ”として巻付形成するため、巻型アセンブリ１２０は巻線ステーションに最も近いフライヤスピンドル９２の端部において、ベアリング１２２及び１２３により支持される。巻型アセンブリ１２０はほぼ矩形状の中間体１２５と、その中間体に取り付けられた上部ワイヤガイド板１２４及び下部ワイヤガイド板１２６を備えている。これらのワイヤガイド板は嘴型の弧状突起からなるワイヤガイド部１２８を有し、このガイド部１２８はそれぞれ巻線ステーションにおけるステータコア４０の両端面の上方及び下方において突出している。図１、２、３、７及び８を参照すると、巻型アセンブリ１２０はさらに、二対の可動コイルフォーマ、すなわち右側における上下一対のコイルフォーマ１３０（図１、３、７及び８において示し）、並びに左側における上下一対のコイルフォーマ１３２を備えている。図３を参照すると、二対のコイルフォーマ１３０及び１３２は第１相のコイル６０の巻き付け中、巻線ステーションにおけるステータコア４０上に突出する。この位置において、コイルフォーマ１３０及び１３２はそれぞれ上部及び下部ワイヤガイド板１２４及び１２６と協同し、ワイヤＷをステータ４０の両端面４２及び４４に固定されたコイル保持及び巻型部材５２及び５４の上部対と下部対のまわりに巻き付け、さらに、可動コイルフォーマ１３０及び１３２の上部対及び下部対のまわりに巻き付けるものである。可動コイルフォーマはステータコアの端面４２及び４４上に突出し、これによって可動コイルフォーマ１３０及び１３２が後退している場合よりもステータコア４０の中心軸に近づけた状態でコイル端“Ｅ”が形成されるようにする。図から明らかな通り、これは後続相のコイル巻き付けのための空間を提供するものである。図７を参照すると、各第２相のコイル６２の一辺は第１相のコイル６０の一辺に重複（跨いで並接）する。左側コイルフォーマ１３２と第１相のコイル６０との間の干渉を避けるため、左側コイルフォーマ１３２は第２相のコイル６２の巻き付け中において後退させられる。右側コイルフォーマ１３０はなお突出しており、これによって第１相のコイルと重複しない第２相のコイル端部分は第１相のコイル端と同じ距離だけ中心軸に向かって突出形成される。図１１に示す通り、第３相の各コイル６４は一つの第１相コイル６０及び一つの第２相コイル６２の上に重複し、重複された第２相のコイル６２の部分はそのコイル端が図７に示すように、右側コイルフォーマ１３０によりステータコア４０の中心軸に向かって突出形成された部分に他ならない。図から明らかな通り、二対のコイルフォーマ１３０及び１３２は先に巻き付けられたコイルとの干渉を避けるため、第３相コイル６４の巻付けの前に後退しなければならない。図１、２、４及び８〜１０を参照すると、右側コイルフオーマ１３０の突出及び後退は、それぞれ上部及び下部フォーマ１３０に連結された一対のラック１３４及び１３６からなる駆動機構によって行われる。一対のラック１３４及び１３６は垂直ピニオン駆動シャフト１３８と係合し、このシャフト１３８は上部及び下部ガイド板１２４及び１２６においてベアリング支持される。ピニオン駆動用アクチュエータアセンブリ１４０は巻型アセンブリ１２０の上方においてキャリジ９８上に取り付けられる。このピニオン駆動用アクチュエータアセンブリ１４０は一対の水平支持板１４４及び１４６上において回転できるように取り付けられた垂直型エアアクチュエータ１４２を含んでいる。アクチュエータ１４２は非回転ピストン（図示せず）を有するもので、これには例えばアメリカ合衆国１１７８８ニューヨーク州ハウポージモアランドロード３９５のフェストコーポレーションより販売されているフェストモデルＤＺＨとして知られた型を用いることができる。そのピストンロッドの垂下端１４８はアクチュエータ１４２の駆動時においてピニオン駆動シャフト１３８の頂部においてスロット１５２に突入するようにした駆動キー１５０を有する。駆動キー１５０がスロット１５２中に入ると、右側可動コイルフォーマ１３０が後退できないように常時は巻型上部ガイド板１２４における拘束溝１５６中に嵌合した拘束ドッグ１５４が拘束溝１５６から退出するように回動し、これによってピニオン駆動シャフト１３８を回転自在とする。このとき、上部支持板１４６の頂面に固定され、かつエアアクチュエータ１４２に伝動可能に連結された回転エアアクチュエータ１５８が付勢されてピニオン駆動シャフト１３８を回転させ、これによって可動右側コイルフォーマ１３０を後退させる。その後、ピストンロッド１４８が後退して後続のコイル巻付けを許容すると、スプリング負荷されたピン１６０により付勢された拘束ドッグ１５４が上部ワイヤガイド板１２４の表面を摩擦支持し、駆動ピニオン１３８が可動コイルフォーマ１３０を突出させるべく回転しようとする如何なる傾向をも克服する。当然ながら、キー１５０は再び下降してスロット１５２内に入り、回転アクチュエータの動作は次のステータの巻線操作のためにコイルフォーマ１３０を突出させるべく逆転される。左側可動コイルフォーマ１３２の突出及び後退は同一の部分において同一の参照数字を付した同様の機構により達せられる。ステータ巻線機７０の動作において、巻型アセンブリ１２０は巻線後のステータを除去し、巻線前のステータコア４０と交換するため、巻線ステーションから後退させられる。巻型アセンブリの位置は、このとき、エアアクチュエータ１６６により巻型アセンブリの頂上面と係合するように下向き駆動された巻型ブレーキ部材１６４（図２）によって維持される。（巻型アセンブリが後退している限り、そのブレーキ部材１６４による係合が適用される。さもなければ、巻型アセンブリはそれがフライヤスピンドル９２に関して回転可能に取り付けられているため、その妥当な位置から回転しようとするからである。）巻線前のコアが割出装置７４にクランプされた後、巻型アセンブリ１２０はキャリジ駆動シリンダ１０２の動作により前進し、第１相の第１コイル６０−１を巻き付けるための位置にもたらされる。このとき、巻型アセンブリ１２０の回転は一対の安定板１６８（図２）が、上部及び下部ワイヤガイド板１２４及び１２６により支持された三対の上部ワイヤ保持及び巻型部材５２と下部ワイヤ保持及び巻型部材５４の頂上面及び下端面にそれぞれ係合することにより阻止される。このとき、ブレーキ部材１６４はそのエアアクチュエータ１６６の動作により後退している。安定板１６８は好ましくはスプリング負荷され、それぞれ上部及び下部ワイヤガイド板におけるスロット１６９を通過するピン１６７により案内され、これによってステータコア４０を損傷することなくそれと正確に係合する。このとき、可動コイルフォーマ１３０及び１３２は図３に示す突出位置にあり、ピニオン駆動アクチュエータ（シャフト）１３８の後退に続き、フライヤ９０がそのスピンドル９２の回転とともに回転し、コイル６０−１を巻き付ける。図２及び３を参照すると、第１コイル６０−１の巻き付け中においてフライヤ９０が回転してワイヤＷを巻型アセンブリ１２０のコイル形成用ワイヤガイド部１２８上に移動させ、これによってワイヤがコイル保持及び巻型部材５２及び５４の内端面５６によりも実質的にステータコア４０の中心軸に接近する方向に突出する。フライヤ９０が回転を続けると、ワイヤＷがワイヤガイド部１２８から引き出され、それは可動コイルフォーマ１３０及び１３２のステータコア中心軸に向かった面に対して外向きに弾み、これによってコイル６０−１が図示の位置において堅く巻き付けられる。巻線動作中において、ワイヤＷはそれぞれ巻型アセンブリ１２０の両側に位置し、かつコイル巻き付け中のステータコア４０に近接した一対のシールド部材１７２及び１７４により、隣接したコイル保持及び巻型部材５２及び５４のいずれかと係合することないように維持される。シールド部材１７２及び１７４はまた、ワイヤＷがフライヤ９０の回転中においてずっと巻型に向かっていくようにする。コイル６０−１の巻き付け後において、フライヤ９０はステータ４０の位置割り出しを許容すべくキャリジ９８を後退させるため、図１に示す位置において停止させられる。キャリジ９８の後退に先立って、枢支されたワイヤガイドフック又はピン１７６が関連エアアクチュエータ１７８の動作により図４に示す位置に向かって回動する。この位置でピン１７６はコイル６０−１からフライヤ９０に向かうワイヤをほぼステータコア４０上に保持し、ワイヤがキャリジ９８の後退中においてステータコア４０と巻型アセンブリ１２０との間で移動することを阻止し、機械の次の動作が妨害されることを防止するものである。巻型１２０はここで後退し、ステータ４０は割出装置７４の動作により位置決めされ、その結果、各部は図４に示す位置を占めるようになる。以上の動作は第１相のコイル６０のすべてが巻き付けられるまで繰り返される。図５を参照して明らかな通り、第１相のコイル６０間における接続ワイヤは図５における端面４２上に突出し、それらが損傷しないよう維持される。第１相のコイルの巻付けが完了した後、キャリジ９８が後退する前においてステータコア４０の次の割出移動のために図５に示したリードワイヤループ１８０が、ステータ端面４２の頂上面の上に好ましく形成される。これは図１、２及び５において１８１で指示したループ形成機構により達せられる。このループ形成機構はラック１８６により駆動される垂直支持シャフト１８４上に取り付けられたＬ型ループ形成ピン１８２を含んでいる。ラック１８６は複合エアアクチュエータ１８８により駆動されるようになっている。支持シャフト１８４の上端はエアアクチュエータ１９２のピストンロッドに結合され、これによって支持シャフト１８４、したがって、ループ形成ピン１８２は上昇及び下降させられる。本発明の巻線機械の動作において、第１相の最終コイルの巻線の終了時、その上昇位置にあるループ形成ピン１８２はラック１８６の動作により移動して図５に実線で示す位置において左側シールド部材１７４の頂部における止め板１９４に接触もしくは近接した位置を占める。次に、ループ形成ピン１８２は下降し、その垂直脚が第１相の最終コイルからフライヤ９０に向かうワイヤＷの部分と係合する位置を占める。ループ形成ピン１８２はさらに、逆方向に移動して仮想線１９６で示す位置を占め、ワイヤからループ１８０を引き出す。ループ１８０が引き出された後、キャリジ９８が後退し、ステータが前のように割り出し駆動されるが、それは小さな角度範囲を通じてステータコア４０が第２相の第１コイル６２−１を受け入れることができるように再位置決めする。（図示の実施例において、１相の巻線終了時から次の開始に至る割り出し回転は、図１２に示すように１２゜である。）このときのステータコア４０の割り出し回転においてワイヤループ１８０は、常套的なダンサーアーム又は適当に張力を受けるワイヤ源に関連した他の適当なワイヤ引出装置（図示せず）の動作によりループ形成ピン１８０の垂直脚に維持される。ステータコア４０が第１相の２コイルの巻き付け後において、次の割り出し送りを受けるとき、ワイヤループ１８０はループ形成ピン１８２の垂直脚から分離し、ループ形成ピン１８２は図５における仮想線１９８で示すその定常位置に復帰し、この位置において、コイル巻き付け後のステータの除去に干渉しなくなる。当業者にとっては自明であるが、前述した動作はステータへのコイル巻き付け動作が完了し、それを除去して巻線前のステータと交換するまでに必要なだけ繰り返される。この発明の方法及び装置を使用するとき、全３相のコイルのすべてのコイル端全体がステータ端面４２及び４４上においてコイル保持及び巻型部材５２及び５４の外端よりもそれらの関連端面４２及び４４に近接して位置するということに留意すべきである。図１３、１４及び１５はステータ２０２に巻線を施すために用いられる本発明の第２の実施例における巻線機械２００を示している。これらの図において、機械２００及びステータ２０２の各部に対して用いられた図１〜１２の機械及びステータ４０の各部と同一の参照数字はそれらが基本的に同一であることを示しているため、それらの部分についてはさらなる説明を省略する。機械２００が第１実施例における機械７０と異なる点は前者２００がワイヤクランプ及びループホルダアセンブリ２０４及びワイヤ位置決めアセンブリ２０６を含むことである。この第２実施例の機械２００において、ワイヤクランプ及びループホルダアセンブリ２０４により提供されるワイヤループ形成機能は手動又は後述する適当な工具の使用により実行される。したがって、第１実施例の機械７０におけるワイヤループ形成機構１８１は、機械２００においては用いられない。ワイヤ位置決めアセンブリ２０６は機械７０のワイヤガイドピン１７６及びそのエアアクチュエータ１７８の代わりに用いられる。機械２００は構造上においては上述した点を除き、また動作上においては下記の点を除き、第１実施例の機械７０と同様である。ワイヤクランプ及びループ形成アセンブリ２０４はステータクランプロッド８０の上端に取り付けられ、クランプロッド８０上に回転自在に取り付けられ、かつ止めナット８９の頂部に支持されたクランプワッシャ２０８を含むとともに、クランプロッド８０の頂端上にねじ係合し、回転してクランプワッシャ２０８に向かい、又は同ワッシャ２０８から離れるように移動するクランプナット２１２を含んでいる。使用上、機械２００のオペレータは巻線ステーションにおける巻線前のステータコアの取り付け後において、フライヤ９０から突出したワイヤ部分の自由端を把持し、それをクランプワッシャ２０８及びクランプナット２１２間に配置し、さらに、クランプナット２１２をクランプワッシャ２０８に向かって回転させることによりワイヤ部分をクランプする。このクランプされたワイヤ部分はステータへの出発ワイヤである。かくして、それは第１コイルの巻き付け作業を先導する。もし、そのワイヤ部分がクランプワッシャ２０８とクランプナット２１２の間にクランプされる前にシャフト８０のまわりにおいて適当な方向にループ形成されると、そのワイヤ部分は第１相のコイルの巻き付け中においてシャフト８０から単純に巻きほどかれることになる。その後、いずれかの時点において、オペレータはクランプナット２１２を逆方向に回転させることにより、クランプされたワイヤ部分の自由端を解放することができる。実際上、この操作は第１相のコイルの巻き付け後において直ちに実行されるのが望ましい。ワイヤループ保持機能を提供すること、すなわち上述のワイヤループ１８０のような相間ワイヤループの一時的な保持を行うためには、垂直延長溝２１４がクランプナット２１２の外縁に沿って形成される。その位置は溝２１４がクランプナット２１２によるクランプワッシャ２０８の締め付け時において、フライヤ９０から離れる方向を向くようにしてある。その位置は図１４に示した位置の左側に９０゜移動したものである。使用上、第１相のコイルが巻き付けられ、かつステータリードワイヤがクランプを解除された後、オペレータはフライヤ９０と最終巻付コイルとの間のワイヤ部分を把持し、それを手又は適当なフック用工具（図示せず）によりワイヤループを形成せしめ、そのワイヤループの屈曲部を溝２１４中に位置させる。ステータ２０２は次に、割り出し送りされ、第２相のコイル巻き付けが可能となる。クランプナット２１２はステータが割り出し送りされるとき回転しないため、第２相コイルの巻き付け中においてループは溝２１４から分離し、フライヤ９０の通路から外れて単純にステータ２０２の上に横たわる。ループは同様に、第２相コイルと第３相コイルとの間に形成されて、クランプナット２１２内において一時的に係合し、さらにそこから除去される。これは第１相及び第２相間のワイヤループの場合と同様である。ワイヤ位置決めアセンブリ２０６は一対のワイヤガイドピン又はフック、すなわち垂直駆動シャフト２２４の上端及び下端に連結された上部フック２２０及び下部フック２２２を備えている。これらの垂直駆動シャフト２２４はブラケット２２８に支持されて垂直に離間したベアリングブロック２２６内において回転自在である。制限された移動範囲を設定するため、何等かの適当な方法で好ましく取り付けられたフック作動用エアアクチュエータ２３０は、駆動シャフト２２４のくさび止めされた中央部２３４と係合したラック２３２を駆動するものである。動作状態において、フック２２０及び２２２の双方は回動し、これによってそれらの自由端が各コイルの巻き付け後においてフライヤ９０の起動の範囲内に位置し、次いでステータが再位置決めされた後、フライヤが次のコイルを巻き付けるために回転を始める前において、巻線領域から分離した位置に向かって回動する。機械２００は第１の実施例における単一のワイヤ位置決めピン１７６に代えて、２個のピン又はフック２２０及び２２２を有し、フライヤがステータの下方及び上方において停止するようにステータに巻線を施すような環境に適合する。図１５を参照してステータ２０２は第１相における第１コイル２３６−１が１方向に巻かれ、次いでステータが前述した第１実施例において、ステータ４０が割り出し送りされた角度の半分だけ割り出し送りされるような手順を経て巻線操作される。第１相の第２コイル２３６−２が次に巻き付けられ、そのコイル辺の一つが巻き付け済みの第１コイル２３６−１のコイル辺に隣接して配置されるようにする。第２コイル２３６−２は第１コイルと逆方向に巻き付けられ、これによって二つのコイルの近接したコイル辺が電気的に同方向に巡回するようになる。この交互配置されたコイルの逆方向の回転は、ステータの全巻線操作を通じて同様に行われる。したがって、フライヤ９０はコイルの半分の巻き付け、すなわちフライヤの１方向回転によるコイル部分が形成された後、ステータ４０の上方で停止し、次にコイルの他半部の巻き付け、すなわちフライヤ９０の逆方向回転により交互コイル部分が形成された後、ステータの下方において停止する。図１３、１４及び１５を順次参照して、ピン又はフック２２０及び２２２は各々カム板２２５を有する。これはワイヤフック２２０及び２２２に係合したワイヤ部をそられの自由端に向かってカム押動するためである。フライヤ９０の回転軌道範囲内に位置したフック２２０及び２２２の自由端は、それに係合したワイヤ部分がそこからワイヤリードがのびる最終コイルのコイル辺と垂直整列するが、フック２２０又は２２２と係合したワイヤ部分はステータの中心軸に向かって、より半径方向に近接して保持され、これによりステータはワイヤリードが巻き付けられるべき次のコイルの領域内に交差するというおそれなしに割り出し送りされることができる。（図１５において、ステータ２０２はそれが第１相の第３コイルの巻き付け位置を占めるように割り出されたものであり、これによってコイル辺から突出した最終ワイヤリード２３８はコイル２３６−２の巻線終了時においてそのコイル辺の位置から離れてフック２２０の自由端の下方位置を占めるように割り出し送りされたことになる。）当然ながら、フック２２０又は２２２の一つは、フック２２０又は２２２の他方がワイヤ部分と係合するときにはワイヤ部分と係合せず、これによって両方のフック２２０及び２２２を同時に回動させる必要をなくしたものである。これまた当然のことであるが、フック２２０又は２２２の一方のみがコイルから突出するワイヤ部分と係合するために用いられる。これは特定のステータに巻線操作を施すための巻線パータンに応じて選択されることである。図１〜１２の実施例は、ステータの自動的な製造工程に適したものであるが、図１３、１４及び１５のワイヤ位置決めアセンブリを含むように好ましく変形することができる。図１３、１４及び１５に示した第２の実施例は少量生産、実験室又は交換等の目的において好ましく用いられるものである。本発明は、特別に実施した好ましい実施例に関して記載したものであるが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更を加えることは当業者においてよく理解されるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号０８／０１７，１１１ (32)優先日 1993年２月12日 (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ (72)発明者ステイトン，ラリー，イー. アメリカ合衆国、オハイオ州 45502、スプリングフィールド、クリストロード 3281

Claims

【特許請求の範囲】１．互いに間隔を置いて円筒状外周壁に接合された外周縁を有する第１及び第２の円形端面であって、前記円筒状外周壁の中心軸と一致した共通軸上に中心を有するようにしたものを有するステータコアと、前記第１の端面の外周縁上において互いに間隔を置いて取り付けられた第１組の軸方向外向き突出型コイル保持部材と、前記第２の端面の外周縁上に取り付けられた第２組の軸方向外向き突出型コイル保持部材であって、これら保持部材の各一つが前記第１組のコイル保持部材の各一つと整列するようにしたもの、及び前記外周壁に沿ってのびるコイル辺と、前記第１の端面上にのびるコイル端と、前記第２の端面上にのびる別のコイル端、及び、前記第１組及び前記第２組のコイル保持部材における整列した一対のまわりに形成されて前記コイル辺とコイル端とを接合する角部を有する個々のコイルから形成された前記ステータ上の巻線極、を備えたことを特徴とする永久磁石モータ用ステータ組立体。２．前記巻線極が３相巻線からなり、第２相のコイルの各々のコイル端がその１コイル辺に近接し、かつ第１相巻線における前記コイルの一つのコイル端上に重なった部分をを有するとともに、第３相巻線の各コイルにおけるコイル端が前記第１相巻線のコイル及び前記第２相巻線のコイルのコイル端の上に重なるようにしたことを特徴とする請求項１記載のステータ組立体。３．前記第１相巻線におけるコイルの前記コイル端が前記第３相巻線におけるコイルの前記コイル端、及び、前記第１相巻線のコイルに重なった前記第２相巻線におけるコイルの前記コイル端部分よりも前記軸に近い位置まで前記両端面上に突出したことを特徴とする請求項２記載のステータ組立体。４．前記ステータ組立体がさらに、前記第１及び第２の端面の一つに沿ってのびる各相のコイル間において１相の１コイルのコイル辺から同じ相の別のコイルのコイル辺にのびるリードワイヤ接続を含むことを特徴とする請求項１記載のステータ組立体。５．互いに間隔を置いて円箇状外周壁に接合された外周縁を有する第１及び第２の円形端面であって、前記円筒状外周壁の中心軸と一致した共通軸上に中心を有するようにしたものを有する永久磁石モータ用ステータコアに巻線を施す方法であって、前記第１の端面の外周縁上において互いに間隔を置いて第１組の軸方向外向き突出型コイル保持部材を取り付ける工程と、前記第２の端面の外周縁上に第２組の軸方向外向き突出型コイル保持部材を取り付け、これら保持部材の各一つを前記第１組のコイル保持部材の各一つと整列させる工程と、各一対をなす前記第１組のコイル保持部材及びこれに整列した各一対をなす前記第２組のコイル保持部材のまわりにワイヤコイルを巻き付けるとともに、前記コイル端を形成するワイヤをそれらのコイル端が前記端面を越えて前記コイル保持部材の外端を越えて突出しないように案内する工程を含むことを特徴とする永久磁石モータ用のステータコアに巻線を施すための方法。６．永久磁石モータ用ステータコア巻線を施すための装置であって、前記ステータコアが円形の第１端面及び円形の第２端面を有し、これらの端面が円箇状外周壁に接合されて互いに隔てられ、前記両端面が前記円筒状外周壁の中心軸と一致した共通軸上に中心を有し、前記ステータが前記第１端面の外周縁に互いに間隔を置いて取り付けられた第１組の軸方向外向き突出型コイル保持部材を有するとともに、前記第２端面の外周縁上における第２組の軸方向外向き突出型コイル保持部材であって、各部材が前記第１組のコイル保持部材の各一つと整列するようにしたものを有しており、前記巻線を施すための装置が各一対をなす前記第１組のコイル保持部材及びこれに整列した各一対をなす前記第２組のコイル保持部材のまわりにワイヤコイルを巻き付け、その間、前記コイル端を形成するワイヤを前記コイル端が前記端面を越えて前記コイル保持部材の外端よりも突出しないように案内するための手段を備えたことを特徴とする巻線装置。７．前記巻線装置がさらに、ステータコアに近接して巻かれた第１のコイルのためのスタートワイヤをクランプし、その間において、幾つかのコイルが巻き付けられるようにするためのクランプアセンブリを備えたことを特徴とする請求項６記載の装置。