JP2003125564A - 回転電機のコイル製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転電機のセグメントコイルの占積率を高め
る。 【解決手段】 スーテタコアに挿入されるコイルセグメ
ントの先端部分の導線をリング形状の保持具２２の溝２
４にて保持する。保持具２２を回転することにより、コ
イルセグメントの導線を所定形状に曲げる。溝２４に
て、導線を保持するようにしたので、穴を設け、これに
導線を差し込んで保持する場合に比して、保持具２２の
幅を狭くすることができる。これにより、コアのスロッ
ト内の導線の間隔を小さくすることができ、占積率が高
まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機のコアの
スロット内に、当該回転電機のコイルの一部となる導線
を複数配置し、その後これらの導線を接続してコイルを
形成する回転電機のコイル製造装置。

【０００２】

【従来の技術】回転電機のコアの磁極間の空間であるス
ロット内に、コイルの一部となる導線を複数配置し、こ
れらの導線を接続してコイルを形成する回転電機の製造
方法が知られている。コイルの一部となる導線（以下、
コイルセグメントと記す）は、略Ｕ字形である。このＵ
字形の端よりスロット端部から挿入され、反対側のスロ
ット端部からコイルセグメントの先端が突出され、この
突出した部分を屈曲させ、所定のコイルセグメント同士
を溶接して、コアに巻かれたコイルが形成される。

【０００３】コイルセグメントを曲げる方法として、例
えば特開２０００−９２７９７号公報には、コイルセグ
メントのＵ字形の二つの辺部分の先端を、リング状の保
持具の穴に挿入して保持し、このリング状の保持具を回
転させてコイルセグメントを所定の形状に曲げる技術が
開示されている。また、この公報において、コイルセグ
メントを構成する導線の並びに対応して、保持具は同心
円上に配置され、隣り合う保持具をそれぞれ逆向きに回
転させることにより、導線も曲がりの向きも交互となる
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の公報の装置のよ
うに、コイルセグメントの先端を保持具の穴に挿入し
て、これを保持する構成では、穴の周りの壁、とくに穴
の外周側、内周側に壁が存在する。この壁の部分に対応
して、スロット内のコイルセグメントの導線の間に隙間
を設ける必要があり、その分スロット断面積に対するコ
イル導線断面積の総和の比である占積率を低下させると
いう問題があった。

【０００５】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたものであり、スロット内の導線の間隔を小さく
し、占積率の高い回転電機を製造することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる回転電機のコイル製造装置は、コ
アのスロットから突出したコイルセグメントの先端部分
を保持する保持具を有し、この保持具は、回転電機の軸
線を中心として同心円上に配列されたコイルセグメント
の先端に対応して、リング形状を有している。そして、
同心円に沿って一列に並ぶコイルセグメントごとに一つ
の保持具が対応して設けられている。また、保持具は、
半径方向に延びる溝を有しており、この溝の、半径方向
の少なくとも一方の端は開放している。この溝に、コイ
ルセグメントの先端が挿入、保持される。そして、保持
具を回転電機軸線まわりに回転駆動され、これによりコ
イルセグメントのスロットから突出した部分が曲げられ
る。

【０００７】隣り合う保持具の溝同士が連通することに
よって、コイルセグメントを構成する導線を、スロット
内で間隔を詰めて配置することができ、占積率が向上す
る。

【０００８】また、同心に配置される前記保持具の更に
外周および内周に、保持具の溝の開口の少なくとも一部
を覆う、リング形状の補助リングを、保持具と同心に配
置することができる。補助リングにより溝内にコイルセ
グメントの先端を確実に保持することができる。

【０００９】また、保持具の溝の端部に、溝内のコイル
セグメントが外に出ることを阻止する突起または壁を設
けることができる。突起は、コイルセグメントを構成す
る導線の断面の形状に沿って、例えば導線の角が丸めら
れていれば、この丸みに沿った形状とすることが好まし
い。このようにすれば、保持具の半径方向幅を増加させ
ずに導線をより確実に保持することができる。また、壁
を設ける場合は、一方の端のみとし、保持具の幅の増加
を抑えるようにする。また、壁は、保持具の周囲に薄板
のリングを巻き付けるように配置して形成することがで
きる。

【００１０】また、隣接する保持具同士で対を形成し、
この対において、溝の対向する側とは反対側の端のみ
に、突起または壁を設けるようにすることができる。こ
の場合溝の対向側の端には、突起も壁のないので、対を
なす保持具に保持されたコイルセグメントの端同士を十
分近接させることができ、溶接などの接合を確実に行う
ことができる。

【００１１】さらに、保持具は、コイルセグメントと挿
入時にはまずコアの端部に隣接して配置され、コアから
進出してきたコイルセグメントの先端をこの位置で保持
し、さらに、コイルセグメントが送られるのに合わせて
回転電機軸線方向に移動し、この間コイルセグメント先
端部分を保持するようにすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１およ
び図２は、本実施形態の回転電機のステータの概略の製
造工程を示す図である。略円環板状で、内側にくし歯形
状が形成された電磁鋼板を積層し、外周部を溶接してス
テータコア１０を作る（図１ａ）。このステータコア１
０は、図示するように、略円筒形の外形を有し、その内
周側には、周方向にくし歯状に形成された磁極１２を有
している。磁極１２の間の空間はスロット１４と呼ばれ
ている。スロット１４の内周面に、紙、樹脂などの絶縁
性材料の絶縁部材１６を配置する（図１ｂ）。

【００１３】一方で、コイルとなる導線１８を、図示す
るように略Ｕ字形状に曲げ、コイルセグメント２０を作
製する（図１ｃ）。このコイルセグメントを、そのＵ字
形の導線先端からスロット１４内にステータコア１０の
円筒軸線方向に挿入する。すなわち、スロット１４の、
回転電機の軸線方向における一方の端部（図中上方）か
ら導線先端を挿入し、他方の端（下方）へ突出させる
（図１ｄ）。

【００１４】突出したコイルセグメント２０の導線の先
端を保持具２２で受ける（図２ａ）。また、図示するよ
うに、本実施形態においては、一つのスロットに挿入さ
れる導線１８は、４本であり、コアの径方向に並んで配
置される。よって、コア全体においては、コアより突出
した導線１８が４つの同心円上に並ぶように配置され
る。保持具２２の一つ一つは、図３に示されるようにリ
ング形状をしており、半径方向に延び両端が開放した溝
２４が形成されている。これらの溝２４は、ステータコ
ア１０のスロットに対応する位置に設けられている。ま
た、前述の、導線１８が並んだ４つの同心円に対応し
て、保持具２２も、回転電機の軸線を中心とする同心円
上に４個配置されている（図４参照）。

【００１５】保持具の溝２４内にコイルセグメントの導
線１８先端が挿入された状態で、保持具２２を回転電機
の軸線を中心として回転させる。この回転は、例えば保
持具２２それぞれにレバーを結合し、これをアクチュエ
ータで揺動させて行うことができる。この場合レバーと
アクチュエータが保持具２２の駆動機構として機能す
る。保持具２２を回転させる場合において、隣接する保
持具２２同士が互いに逆回りとなるように回転させる
（図２ａ，ｂ）。すなわち、最外周の保持具２２を右回
りとした場合、これに隣接する一つ内側の保持具２２は
左回りに、次に内側の保持具は右回りに、となってい
る。保持具２２を回転させることにより導線１８が曲が
る。また、保持具２２の回転の向きが交互に反対となっ
ているので、導線１８の曲がる向きも互い違いとなる
（図２ｃ）。図２ｃに示されるように、隣り合う同心円
の導線１８同士で対が形成される。本実施形態の場合、
外周側から１番目と２番目、３番目と４番目の円周上の
導線１８でそれぞれ対が形成されている。そして、前記
の曲げによって、隣り合う位置とされた導線１８同士を
溶接して、所定回数巻回されたコイルが形成される。

【００１６】図５は、コイルセグメントの導線１８がス
ロット１４内に納まっている様子を示している。本実施
形態において、占積率を高めるために、導線１８は、お
互いの隙間がほとんどない状態でスロット１４に納めら
れている。前述したように、本実施形態の保持具２２
は、両端が開放されているため、隙間がない、またはわ
ずかな状態で配置された導線１８を、同心円上に配置さ
れた列ごとに、保持することができる。

【００１７】本実施形態の保持具２２は、図６に示すよ
うな、穴２６を有する穴あきの保持具２８よりも占積率
を向上させることができる。すなわち、穴あきの保持具
２８を用いた場合、穴の周りの壁の部分、言い換えれ
ば、保持具２８の、穴の外周側、内周側の部分には、導
線１８が入らない。そのため、図７に示すように、スロ
ット内に配置された導線３０の間に、前記壁の部分に対
応する隙間を設ける必要があり、占積率の低下を招く。

【００１８】図８は、他の保持具の例を示す図である。
保持具３２は、図３に示す保持具２２と同様に概略リン
グ形状を有し、溝３４を有する。溝３４の外周側、内周
側の端部には突起３６が設けられている。この突起３６
は、導線１８の角に設けられた丸みに対応した形状を有
しており、導線１８が溝３４よりはみ出すことを防止す
るようになっている。これによって、保持具３２を回転
させてコイルセグメント先端部分の導線１８を曲げる工
程において、導線の径方向の移動を抑え、所定の形状に
曲げることができる。また、導線１８同士の干渉が減少
するため、導線表面に施された絶縁被膜の破壊を防止す
ることができる。

【００１９】図９は、さらに他の保持具の例を示す図で
ある。保持具３８は、図３に示す保持具２２と同様に概
略リング形状を有し、溝４０を有する。保持具３８およ
びこれにかかる構成については、説明の便宜のために、
外側の保持具から順に、添え字ａ，ｂ，ｃ，ｄを付して
区別する。また導線１８についても外側のものから同様
の添え字を付して説明する。保持具３８の溝４０には、
一方の端部にのみ突起４２が形成されている。そして、
外側から二つずつの保持具が対をなし、その対の溝の対
向する端の反対側の端部に突起が形成されている。すな
わち、外側の二つの保持具３８ａ，３８ｂが対をなし、
突起４２ａは保持具３８ａの溝の外側の端に形成され、
突起４２ｂは保持具３８ｂの溝の内側の端に形成されて
いる。また、内側の二つの保持具３８ｃ，３８ｄも対を
なし、同様の突起４２ｃ，４２ｄの構成を有する。な
お、突起４２の形状は図８に示した突起３６と同様、導
線１８の角部の丸みに合わせた形状となっている。

【００２０】対をなす保持具３８ａ，３８ｂと、保持具
３８ｃ，３８ｄに対応する導線１８ａ，１８ｂと、導線
１８ｃ，１８ｄは、後の工程では溶接される。したがっ
て、導線は、図１０に示すように、対をなすもの同士が
近接し、そうでないものは、離れていることが望まし
い。図９に示す保持具３８によれば、突起４２を溝の一
方のみに付けることにより、溶接すべき導線同士を近づ
け、離すべきコイル同士は、隙間を開けさせるようにで
きる。

【００２１】図１１および図１２は、さらに他の保持具
の例を示す図である。保持具４６は、図３に示す保持具
２２と同様に概略リング形状であって、半径方向に延び
る溝を有する本体部４８と、本体部４８の外側に巻き付
けられるように配置された薄板リング５０とを含む。加
工上、溝端に突起を形成することが困難な場合、この構
成を採ることができる。また、図において、薄板リング
５０は、本体部４８の外側に配置されるが、内側に配置
することも可能である。

【００２２】図１３は、コイルセグメント２０をステー
タコア１０に挿入する工程の他の例を示す図である。コ
イルセグメント２０のＵ字形の先端部分がステータコア
１０より突出する前に、保持具２２をステータコア１０
の端部に近接して配置しておく。このようにしておく
と、コイルセグメント２０の先端部分の導線がステータ
コア１０の端より出てくると直ぐに保持具２２で導線を
保持することができる。そして、保持した状態を維持し
つつ、図示しない移動手段により、コイルセグメント２
０と保持具２２を同期させて図中下向きに移動させ、コ
イルセグメント２０を所定の位置まで挿入する。その
後、前述したと同様に保持具２２を回転させてコイルセ
グメントの先端部分の導線を屈曲させる。なお、この保
持具は、前述した他の保持具を用いることも可能であ
る。

【００２３】図１４は、４個の保持具２２の最外周側、
最内周側に、溝２４の開口を覆うように補助リング５２
が配置された状態を示している。補助リング５２によっ
て、保持具２２内の導線が、保持具のない部分である外
側、内側にずれることを防止している。補助リング５２
は、溝２４の開口全てを覆う必要はなく、保持する導線
１８がずれないように支持することができるように一部
を覆うようにしてもよい。さらに、図１３に示す工程と
同様にして、保持具２２および補助リング５２を、ステ
ータコア１０の端部に近接して配置しておき、コイルセ
グメントの挿入と同期して移動させるようにすることが
できる。

【００２４】以上の実施形態においては、ステータコア
に巻回されるコイルの製造方法について述べたが、ロー
タ側に形成するコイルも同様に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 回転電機のステータの製造工程の一部を示す
概略図である。

【図２】 回転電機のステータの製造工程の一部を示す
概略図であり、特に本実施形態の装置にかかる工程を示
す図である。

【図３】 本実施形態の装置の要部である保持具の概略
斜視図である。

【図４】 ４個の保持具を並べた状態を示す図である。

【図５】 ステータコアのスロット内に配置された導線
の配置状態を示す図である。

【図６】 従来技術として示した公報に記載された治具
である。

【図７】 図６の治具を用いた場合のコア内の導線の配
置状態を示す図である。

【図８】 保持具の他の例を示す図である。

【図９】 保持具のさらに他の例を示す図である。

【図１０】 図９の保持具により保持された導線の様子
を示す図である。

【図１１】 保持具のさらに他の例を示す図である。

【図１２】 図１１に示す保持具の概略斜視図である。

【図１３】 コイルセグメントを挿入する工程の一例を
示す図である。

【図１４】 保持具による導線の保持を補助する補助リ
ングの構成を示す図である。

【符号の説明】

１０ ステータコア、１２ 磁極、１４ スロット、１
８ 導線、２０ コイルセグメント、２２，３２，３
８，４６ 保持具、２４，３４，４０ 溝、３６，４２
突起、５０ 薄板リング、５２ 補助リング。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H603 AA03 AA09 BB01 BB02 CA01 CB02 CB24 CC01 CC11 CC17 CD22 CD32 CE01 EE01 EE04 EE11 FA04 FA16 5H604 AA08 BB01 BB03 CC01 CC05 CC13 DA02 DA14 DB01 DB15 PB02 5H615 AA01 BB01 BB02 PP01 PP13 QQ05 QQ06 QQ15 QQ26 RR01 RR04 SS04 SS16 SS44 TT26

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転電機のコイルを製造する装置であっ
   て、 導線を略Ｕ字形に形成したコイルセグメントの辺部分
   が、回転電機のコアのスロット内に差し込まれ、前記コ
   アの端部より突出した当該コイルセグメントの先端部分
   を保持する保持具であって、前記コイルセグメントの、
   回転電機の軸線を中心とする同心円上に配置されるもの
   の先端に、前記同心円ごとにそれぞれ対応した、リング
   形状の複数の保持具と、 前記保持具を、回転電機の軸線まわりに回転させ、前記
   コイルセグメントのコアより突出した部分の先端を所定
   形状に屈曲する、回転駆動部と、を有する装置であっ
   て、 前記保持具は、前記コイルセグメントの先端が挿入され
   てこれを保持する、半径方向に延びる溝を有し、この溝
   は、半径方向の少なくとも一方の端が開放している、回
   転電機のコイル製造装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転電機のコイル製造
   装置において、前記保持具の溝は、その半径方向両端が
   開放している、装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の回転電機のコイル製造
   装置において、前記保持具の外周および内周において、
   前記溝端の開口の少なくとも一部を覆うリング形状の補
   助リングが、前記保持具と同心に配置された、装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の回転電機のコイル製造
   装置において、前記保持具の溝の半径方向両端には、溝
   内のコイルセグメントの先端が溝の外に出ることを阻止
   する突起が設けられている、装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の回転電機のコイル製造
   装置において、前記保持具の溝の半径方向一端には、溝
   内のコイルセグメントの先端がこの端より外に出ること
   を阻止する突起または壁が設けられている、装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の回転電機のコイル製造
   装置において、前記保持具は、隣接するもの同士で対を
   形成し、この対を形成する保持具の溝同士は、対向する
   端とは反対側の端のみに、前記突起または壁が設けられ
   ている、装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の回転電機のコイル製造
   装置において、前記溝の一端に設けられた壁は、前記保
   持具の周囲に巻き付けるように配置された薄板リングで
   ある、装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載された回
   転電機のコイル製造装置において、前記保持具は、コイ
   ルセグメント挿入時にはコア端部に隣接して配置され、
   コアから進出してきたコイルセグメントの先端を保持す
   ると、コイルセグメントの進出と同期して回転電機の軸
   線方向、コアから離れる向きに移動可能に配置される、
   装置に関する。