フレームレストルクモーター：巻き取り、挿入、丸め組み立ての精密工程

フレームレス トルク モーターは 、現代の精密機器のコア電源として機能し、その性能はハイエンド デバイスの精度と信頼性を直接決定します。フレーム付きモーターとは異なり、ハウジングやベアリング構造がないため、機器メーカーはモーターを自社の機械システムに直接組み込むことができ、それによって スペースを節約し、重量を削減し、システム全体のパフォーマンスを向上させることができます。.

フレームレス トルク モーターの製造は、材料科学、精密機械、電磁気学を組み合わせた技術です。工程のうち、巻線、挿入、分割丸組みがコアの核となります。

01 フレームレストルクモーターの基礎

フレームレス トルク モーターと従来のモーターの最大の違いは、 ハウジング、ベアリング、出力機構がなく、ステーターとローターの 2 つのコンポーネントのみで構成されていることです。

この設計により、顧客の機械システムに直接統合できるため、産業用ロボット、航空宇宙、精密医療機器など、スペース、重量、精度に対する非常に高い要件が求められるアプリケーションに特に適しています。

モーターの静的部分としてのステーターには、電磁界の生成を担う巻線と鉄心が含まれています。ローターは回転部分であり、通常は永久磁石が装備されています。それらの間のエアギャップの精度は通常、 マイクロメートルレベルで制御する必要があり、これがモーターの性能と効率を直接決定します。

02 巻線工程：精密コイルの誕生

巻線はフレームレス トルク モーターの製造における最初の重要なプロセスであり、設計要件に従って指定されたコイル形状に銅線を巻くことを目的としています。

材料の選択と準備

巻線には通常、 高純度の無酸素銅エナメル線 (純度 ≥ 99.95%) が使用され、その表面絶縁材はポリイミドなどの材料でできている場合があります。高出力アプリケーションの場合、スロット充填率と熱放散性能を向上させるために平角銅線が選択される場合があります。

巻線プロセスと制御

巻き取りプロセスはで実行する必要があります。 巻き取り機、正確な張力制御システムとカウンターを備えた専用の操作中は、まずワイヤーの始端を適切な長さに残して固定します。その後、巻線機が始動し、ワイヤーがスロット内で左右に交差することなくきれいにしっかりと配置されます。

精度の制御 が非常に重要です。コイルの巻き数は最小限の公差で設計要件を満たさなければなりません。ワイヤーの配置は、交差や重なりを避け、しっかりと平らにする必要があります。絶縁体の損傷を防ぐために、張力は均一でなければなりません。

プロセスの課題と革新

フレームレス トルク モーターの小型ステーターの場合、巻線は特に困難です。近年、 ユニバーサル挿入治具 が登場しました。調整可能なバッフルとクランプ プレートの設計により、さまざまなモーター モデルの挿入ニーズに適応でき、生産効率と金型の利用率が大幅に向上します。

03 挿入工程：鉄心にコイルを嵌める技術

挿入とは、巻いたコイルを固定子鉄心のスロットに埋め込む工程です。これは非常に繊細な作業であり、優れた技術と豊富な経験が必要です。

挿入前の準備

挿入前に、プレスプレート、スロットライナー、湾曲ハサミ、挿入針、木槌、竹ひごなどのさまざまなツールを準備する必要があります。同時に、 絶縁体を配置する必要があります。 コイルの絶縁保護を提供するために、絶縁紙を「U」字型に折り、スロットに挿入してスロット

挿入テクニックとスキル

挿入操作には、次のような一連の正確なテクニックが必要です。

1. ピンチフラット:

コイルの直線コーナー部分を両手でつまんで圧縮し、鉄心に触れることなくステータの穴に入るようにコイルの幅を狭めます。

2.ねじり:

コイルの両側を同じ方向にねじると、ワイヤが片側にねじれます。

3. コーミング：

角の平らに近い下の直線エッジをつまみ、下にスライドさせてコーミングし、平らな列の形状を形成します。

挿入時には、挟み込んだ有効端の後端を鉄心端面のスロット開口部に向けて傾ける必要があります。ステーターのもう一方の端から手を伸ばしてコイルを受け取り、両手を協力して使用して有効端をスロット開口部に押し込みます。

品質管理と絶縁処理

ワイヤを挿入した後、スロットライナーを使用して、 ワイヤを一方向にまっすぐにコーミングします。 スロット内で次に、プレス プレートを使用してスロット内のワイヤを平らにし、スロット クロージャ ストリップとウェッジを挿入します。

の場合 フレームレストルクモータの小型ステータ、挿入時の安定性を制御することが困難です。新しいユニバーサル挿入治具は、スライド バッフルと特別なクランプ プレートを備えた調整可能な設計を採用しており、さまざまなサイズのステータを効果的に固定し、挿入プロセス中の安定性を確保します。

04 分割丸組立工程：精度確保の鍵

セグメント化されたステータは、フレームレス トルク モーターで一般的な構造であり、ステータ全体がいくつかのセグメントに分割され、別々に巻かれてから完全な円に組み立てられます。この設計により、スロット充填率が向上し、コイルエンドの巻数が短縮され、モーターの電磁性能に大きなメリットがもたらされます。

ラウンド組み立てにおける課題

分割されたステータを完全な円に組み立てる際の最大の課題は、 ステータ内径の真円度公差を確保することです。セグメントにかかる力が不均一な場合、ステーターの内円の真円度公差が大きくなり、モーターのエアギャップが不均一になり、コギングトルクやトルクリップルが増大し、さらには片側磁力のような問題が発生する可能性があります。

革新的な円形組み立て方法

この問題を解決するために、高度な円形組み立てプロセスではさまざまな革新的な方法が採用されています。

固定具による熱収縮方法: 各固定子鉄心セグメントの内側円弧面は、組立固定具の外側円筒面にぴったりとフィットします。外側フープ固定具でしっかりと固定された後、220°C ～ 240°C に加熱されたモーター ハウジングは、分割された固定子鉄心の円筒形の外面に熱収縮されます。ハウジングが冷えた後、固定具が取り外されます。この方法により、ステータの内円の真円度公差を 0.05mm以内に制御することができ、従来の方法と比較して公差等級が3～4等級向上しました。

電磁円形組立法: これは新しい方法で、巻線コイルを備えたすべてのセグメント化された固定子鉄心が組立治具のベースに垂直に配置され、半径方向の位置決めのために位置決めキーが挿入されます。そして、ベースと固定子鉄心の内孔との間に固定子プレッシャープレートを挿入し、ボルトで固定する。

続いて、分割された各固定子鉄心のコイル巻線が直流電源に接続され、各分割固定子に磁気が与えられ、磁気固定子圧力板にしっかりと吸着されます。その後、ハウジングの溶接または熱収縮が行われます。この方式は磁力によって丸組み精度を確保しており、電流を調整することで力の大きさを制御することができます。

自動丸組立装置

自動化された丸組み機構では、ターンテーブルを駆動する 1 つの回転モーターだけを使用して、複数のコイル ステーターの丸組みを完了できます。ターンテーブルの端には、ターンテーブルの半径と交​​差する斜めのスロットが設定されています。 U 字型のスライダーとローラー機構により、回転運動が直線運動に変換され、ステーター セグメントが中心に向かって押し込まれて集まります。

この機構の利点は、 1 つのドライブ ユニットで複数のセグメントの同期動作を完了できるため、資源の無駄と生産コストが大幅に削減されることです。ターンテーブルの回転振幅を制御することにより、さまざまなステータ仕様の円形アセンブリのニーズに合わせてアセンブリのサイズを調整することもできます。

05 品質検査：卓越性の追求

フレームレス トルク モーターの製造プロセスでは、品質検査が全体にわたって実行され、すべての段階で設計要件を満たしていることが確認されます。

巻いた後、必要があります。 コイルの巻き数 と直流抵抗が設計に従っていることを確認する挿入中は、スロット内の電線がきれいに平行になっているか、絶縁体がずれていないかを常に確認する必要があります。丸く組み立てた後、ステータの内円の真円度公差を検査して、許容範囲内であることを確認する必要があります。

溶接部品の場合は、良好な接触と十分な機械的強度を確保するために、はんだ接合部の品質をチェックする必要があります。絶縁性能は、短絡や漏電の危険がないことを保証するために、耐電圧試験によって検証する必要があります。

06 今後の開発動向

フレームレス トルク モーターの生産技術は、現在も開発と革新を続けています。将来のトレンドには主に次のようなものがあります。

自動化とインテリジェンス:

産業用ロボットとインテリジェント制御技術の発展により、フレームレス トルク モーターの製造プロセスは、精度と効率を向上させるための包括的な自動化とインテリジェンス化に向かって進んでいます。

新素材の応用:

新しい絶縁材料、磁性材料、導電材料の採用により、モータの性能と信頼性がさらに向上します。

プロセスの革新:

レーザー溶接、真空加圧含浸 (VPI) などの新しいプロセスが絶えず登場し、モーターの品質グレードを継続的に向上させています。

モジュール化と標準化:

モジュール化された標準化された設計により、生産コストが削減され、製品の適用性が向上し、フレームレス トルク モーターをより幅広い分野に適用できるようになります。

プロセスの進歩により、フレームレス トルク モーターは、より高い出力密度、より小さなサイズ、より高い精度を実現します。セグメント化されたステータの丸組み精度は マイクロメートルレベルに達し、巻線と挿入の工程は自動化された装置によって完全に完了します。

フレームレス トルク モーターの製造プロセスは精密製造の縮図であり、すべてのリンクにエンジニアの知恵と職人技が凝縮されています。