JP2006136082A

JP2006136082A - コイルの捻り成形方法、捻り治具、および捻り装置

Info

Publication number: JP2006136082A
Application number: JP2004320700A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nakamura; 雅之中村; Yoshinori Yamada; 良則山田; Norihiko Akao; 憲彦赤尾; Masaaki Tomita; 雅明富田; Mitsutoshi Asano; 光俊浅野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】ステータコアの端面から突出するセグメントコイルの寸法がばらついても、型乗り上げやコイル変形が発生せずに、セグメントコイルを直線的に（湾曲させずに）成形することができるコイルの捻り成形方法、捻り治具、および捻り装置を提供すること。
【解決手段】捻り装置１において、着脱自在駆動機構６により、セグメントコイル１１の端部のうちステータコア１０から突出した部分の中央付近に、捻り円環２（コイル端部保持部材２１〜２４）からセグメントコイル１１に対して作用する荷重の荷重点を位置させ、その後、捻り円環２とセグメントコイル１１とを相対的に周方向に回転させつつ捻り円環２とセグメントコイル１１とが離れる方向に移動させて、セグメントコイル１１の捻り成形を行う。
【選択図】図２３

Description

本発明は、ステータコアのスロットに挿入されたセグメントコイルの端部を捻り成形するためのコイル捻り成形方法、捻り治具、および捻り装置に関する。さらに詳細には、セグメントコイルを直線的に（湾曲することなく）捻り成形することができるコイルの捻り成形方法、捻り治具、および捻り装置に関するものである。

セグメント式コイルモータにおいては、ステータコアに設けられたスロットに略Ｕ字状のセグメントコイルを挿入した後に、セグメントコイルの先端を捻り、それらの端部を接合することによりステータを製造している。そして、ハイブリッド車の駆動用モータに対する要請の１つとして、搭載スペースの関係からモータの小型化、特にモータの軸方向長さの短縮が挙げられる。モータの小型化、特にモータの軸方向長さの短縮を図るためには、ステータにおけるコイルエンド高さを少しでも短縮する必要がある。

そこで、コイルエンド高さを短縮するためのコイル捻り成形に関する技術が色々と提案されている。そのうちの１つとして、例えば、特開２０００−９２７９７号公報に開示された技術がある。この技術では、まず、円環形状の捻り治具１００に形成された保持部１０１にセグメントコイル１１０の先端を挿入し、この状態から、図２６に示すように、セグメントコイル１１０の先端が保持部１０１から抜けないようにして、捻り治具１００を周方向および軸方向に移動させてセグメントコイル１１０の捻り成形を行う。なお、図２６には、捻り治具１００について円環形状の一部のみを模式的に示している。

このように、捻り治具１００をステータコア１２０に対して、周方向のみならず、軸方向にも相対的に移動させることにより、セグメントコイル１１０の端部を保持している保持部１０１から、セグメントコイル１１０が抜けていくことを防止しつつ、セグメントコイル１１０を捻り成形することができるようになっている。これにより、セグメントコイル１１０の曲げアールを小さくして、コイルエンド高さｈ１（図２７参照）を短縮するようにしている。

ところが、上記した特開２０００−９２７９７号公報に開示されたコイルの捻り成形技術では、図２７に示すように、セグメントコイル１１０の端部にストレート部分１１０ａが形成されてしまう。このため、コイルエンド高さｈ１が高くなるという問題があった。つまり、セグメントコイル１１０の端部に残るストレート部分１１０ａ（長さｈｓ）がコイルエンド高さｈ１を短縮する妨げとなっていた。

これに対して、セグメントコイルの端部にストレート部分を残さず、またコイルにも傷がつかない捻り成形方法および捻り治具が特開２００４−２３６３７５号公報に開示されている。ここに開示された技術は、セグメントコイル１１０の端部の位置決めを行う位置決め部１３２と、セグメントコイル１１０の端部を保持することなくセグメントコイル１１０の端部近傍部に当接してセグメントコイル１１０を押圧する凸部１３１とを有する捻り治具１３０を用いて、位置決め部１３２にセグメントコイル１１０の端部を当接させて位置決めを行い、その後、位置決め部１３２からセグメントコイル１１０の端部を離し、その状態から捻り治具１３０を、セグメントコイル１１０との係合を維持させつつ、周方向に回転させながらセグメントコイル方向に近接させて、セグメントコイル１１０の捻り成形を行うようになっている。

特開２０００−９２７９７号公報（第３〜４頁、第４図、第７図）特開２００４−２３６３７５号公報（第３〜４頁、第１〜６図）

しかしながら、上記した従来技術には以下の問題点があった。すなわち、上記の従来技術では、コイル先端付近を拘束して、捻り成形を行うための荷重をコイル先端に集中させているため、セグメントコイルが直線的に成形されない（湾曲する）おそれがあった。セグメントコイルが直線的に捻り成形されないと、その後に行われるコイル端部の溶接を良好に実施することができない。

また、コイル先端付近を固定するために、捻り治具においてコイル先端が勘合する寸法隙間を小さくしているので、コイル寸法がばらつくと型乗り上げ（コイル先端が捻り治具に挿入できない状態）や、コイルの変形が発生するおそれがあった。さらに、捻り治具の形状が複雑であること、および勘合隙間が小さいためにセグメントコイルに逃がし面取り加工を施す必要があること等から、生産コスト面において不利であった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ステータコアの端面から突出するセグメントコイルの寸法がばらついても、型乗り上げやコイル変形が発生せずに、セグメントコイルを直線的に（湾曲させずに）成形することができるコイルの捻り成形方法、捻り治具、および捻り装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係るコイルの捻り成形方法は、ステータコアのスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り治具を用いて捻り成形するコイルの捻り成形方法において、前記セグメントコイルの端部のうち前記ステータコアから突出した部分の中央付近に、前記捻り治具から前記セグメントコイルに対して作用する荷重の荷重点を位置させ、その後、前記荷重点を前記セグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるように、前記捻り治具と前記セグメントコイルとを相対的に移動させて、前記セグメントコイルを捻り成形することを特徴とする。

このコイルの捻り成形方法では、まず、セグメントコイルの端部のうちステータコアから突出した部分の中央付近に、捻り治具からセグメントコイルに対して作用する荷重の荷重点を位置させる。つまり、従来の捻り成形技術に比べ、荷重点をステータコア側に移動させている。そして、そのような状態から、荷重点をセグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるように、捻り治具とセグメントコイルとを相対的に移動させて、セグメントコイルを捻り成形する。

このため、捻り成形初期において、セグメントコイルはステータコアの端面付近で曲げられ、その後、その曲げアールが小さくされていく。このとき、荷重点がセグメントコイルの先端に向かって連続的に移動するので、セグメントコイルは直線的に（湾曲することなく）捻り成形される。

ここで、前記荷重点を前記セグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるには、前記捻り治具と前記セグメントコイルとを相対的に周方向に回転させつつ前記捻り治具と前記セグメントコイルとが離れる方向に移動させればよい。

また、本発明に係るコイルの捻り方法においては、前記セグメントコイル先端と前記捻り治具に形成されたコイル端収容部の底面との間に隙間を形成するとともに、前記セグメントコイルと前記コイル端部収容部の回転方向前方面との間に隙間を形成した状態で、前記ステータコアの端部側面を前記コイル端部収容部の回転方向後方面に当接させて位置決めを行うことことが望ましい。

こうすることにより、ステータコアの端面から突出するセグメントコイルの寸法がばらついても、型乗り上げを発生させることなく、セグメントコイルの端部をコイル端収容部に挿入することができるからである。その結果、ステータコアの端面から突出するセグメントコイルの寸法がばらついても、型乗り上げやコイル変形が発生せずに、セグメントコイルを直線的に（湾曲させずに）成形することができる。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る捻り治具は、ステータコアのスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り成形するための捻り治具において、前記セグメントコイルの端部を収容するコイル端収容部を有し、前記コイル端収容部は、回転方向後方面に前記セグメントコイルの端部側面を接触させ位置合わせを行う際に、底面と前記セグメントコイルの先端との間、および前記回転方向前方面と前記セグメントコイルとの間に隙間を持たせて、前記ステータコアから突出する前記セグメントコイルのうち先端から半分以上を収容することを特徴とする。

このような治具を利用することにより、ステータコアの端面から突出するセグメントコイルの寸法がばらついても、型乗り上げを発生させることなく、セグメントコイルの端部をコイル端収容部に挿入することができる。その結果、ステータコアの端面から突出するセグメントコイルの寸法がばらついても、型乗り上げやコイル変形を発生させずに、セグメントコイルを直線的に（湾曲させずに）成形することができる。

本発明に係る捻り治具においては、前記コイル端収容部の深さは、前記ステータコアの直径の１／１２倍以上あり、前記コイル端収容部の幅は、前記セグメントコイルの幅の１．５倍以上あることが望ましい。

ステータコアの端面から突出するセグメントコイルの長さは、ステータコアの直径の１／６程度である。このため、コイル端収容部がステータコアの直径の１／１２倍以上の深さを持つことにより、コイル端収容部の底面とセグメントコイルの先端との間に隙間を持たせた状態で、ステータコアから突出するセグメントコイルのうち先端から半分以上を、コイル端収容部に確実に収容することができる。

また、セグメントコイルに対する捻り成形を行う場合に、コイル端収容部の回転方向前方面にセグメントコイルが接触すると、セグメントコイルを直線的に捻り成形することができない。このため、コイル端収容部の回転方向前方面とセグメントコイルとを接触させないために、コイル端収容部の幅をセグメントコイルの幅よりも大きくしなければならない。ここで、コイル端収容部の幅をセグメントコイル幅の１．５倍未満にしても、コイル端収容部の回転方向前方面とセグメントコイルとを接触させないようにすることはできる。ところが、これでは、捻り治具の動作制御が非常に複雑になり生産効率が悪化する。そのため、本発明では、コイル端収容部の幅は、セグメントコイルの幅の１．５倍以上としている。これにより、生産効率の悪化を防止した上で、コイル端収容部の回転方向前方面とセグメントコイルとを接触させないようにすることができる。

また、本発明に係る捻り治具においては、前記コイル端収容部の回転方向後方面における前記ステータコア側端部は、面取り加工あるいはアール加工が施されていることが望ましい。

これにより、セグメントコイルのコイル端収容部への挿入がスムーズに行われるからである。その結果、セグメントコイルのコイル端収容部への挿入時に、型乗り上げやコイル変形を発生させないようにすることができる。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る捻り装置は、ステータコアのスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り成形するための捻り装置であって、上記の捻り治具と、前記セグメントコイルの端部のうち前記ステータコアから突出した部分の中央付近に、前記捻り治具から前記セグメントコイルに対して作用する荷重の荷重点を位置させた後、前記荷重点を前記セグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるように、前記捻り治具と前記セグメントコイルとを相対的に移動させる制御部と、を有することを特徴とする。

この捻り装置では、まず、制御部は、セグメントコイルの端部のうちステータコアから突出した部分の中央付近に、捻り治具からセグメントコイルに対して作用する荷重の荷重点が位置させられる。つまり、従来の捻り成形技術に比べ、荷重点をステータコア側に移動させるのである。そして、そのような状態から、制御部は、荷重点をセグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるように、捻り治具とセグメントコイルとを相対的に移動させる。かくして、セグメントコイルを捻り成形する。

このため、捻り成形初期において、セグメントコイルはステータコアの端面付近で曲げられ、その後、その曲げアールが小さくされていく。このとき、制御部が荷重点をセグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるので、セグメントコイルを直線的に（湾曲することなく）捻り成形することができる。

ここで、前記制御部は、前記荷重点を前記セグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるために、前記捻り治具と前記セグメントコイルとを相対的に周方向に回転させつつ前記捻り治具と前記セグメントコイルとが離れる方向に移動させればよい。

また、本発明に係る捻り装置においては、前記制御部は、前記セグメントコイル先端と前記捻り治具に形成されたコイル端収容部の底面との間に隙間を形成するとともに、前記セグメントコイルと前記コイル端部収容部の回転方向前方面との間に隙間を形成した状態で、前記ステータコアの端部側面を前記コイル端部収容部の回転方向後方面に当接させて位置決めを行うことが望ましい。

本発明に係るコイルの捻り成形方法、捻り治具、および捻り装置によれば、上記したように、ステータコアの端面から突出するセグメントコイルの寸法がばらついても、型乗り上げやコイル変形が発生せずに、セグメントコイルを直線的に（湾曲させずに）成形することができる。

以下、本発明を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。まず、コイル捻り装置の全体構成について図１および図２を参照しながら説明する。図１は、コイル捻り装置１の一部断面正面図である。図２は、コイル捻り装置１の一部断面側面図である。なお、図１および図２は、一部断面を示すが、把握容易にするためにハッチングを省略する。

コイル捻り装置１は、ステータコア１０の端面から軸方向に沿って挿入された複数列（本実施の形態では、１２列）のセグメントコイル１１を、捻り円環（「捻り治具」に相当するもの）２を交換して一部ずつ（本実施の形態では、４列ずつ）連続的に成形するものである。そのため、コイル捻り装置１は、主として、セグメントコイル１１を捻るための複数の捻り円環２と、捻り円環２を交換する円盤状治具交換装置４と、捻り円環２に対して着脱自在に設けられ、装着された捻り円環２を軸方向に移動させてセグメントコイル１１の端部に係合させた後、捻り円環２を周方向に回転させる着脱自在駆動機構（「制御部」に相当するもの）６と、ステータコア１０の搬入および搬出を行うステータコア搬送機構９とを有する。

次に、捻り円環２について図３〜図７を参照しながら説明する。図３は、第１捻り円環２Ａの断面図である。図４は、第２捻り円環２Ｂの断面図である。図５は、第３捻り円環２Ｃの断面図である。図３〜図５は、断面図であるが、把握容易にするためにハッチングを省略する。図６は、捻り円環２の上面図である。図７は、捻り円環２の下面図である。

捻り円環２は、セグメントコイル１１の端部を４列ずつ保持するものである。本実施の形態では、１２列のセグメントコイル１１を成形するため、第１捻り円環２Ａ、第２捻り円環２Ｂ、および第３捻り円環２Ｃを使用する。これら第１捻り円環２Ａ、第２捻り円環２Ｂ、および第３捻り円環２Ｃは本発明の捻り治具に相当するものである。そこで、各捻り円環について詳細に説明する。

図３に示す第１捻り円環２Ａは、第２列から５列目のコイル１１の端部を保持してコイル１１に対して捻り成形を行うものである。この第１捻り円環２Ａは、４個の円環状のコイル端部保持部材２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａを周方向に重ね合わせて、円環状の外周ガイド２５Ａと内周ガイド２６Ａとで挟み込んで一体化している。ここで、第１列目のセグメントコイル１１は、第１２列目のセグメントコイル１１と同時に成形するため、第１捻り円環２Ａでは成形しない。コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａは、ステータコア１０の下端面から密に突き出すセグメントコイル１１を傷つけることなく保持するため、上端部が肉薄に形成され、セグメントコイル１１の端部が挿入されるコイル端収容部２１１Ａ，２２１Ａ，２３１Ａ，２４１Ａが上端面全周にわたって形成されている。コイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａは、図６に示すように、ステータコア１０に挿通されるセグメントコイル１１端部の数だけ（本実施の形態では、４８本）円周方向に等間隔で形成されている。

一方、図３および図７に示すように、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａの下端部は、肉厚に形成されている。そして、これらコイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａの下端部には、着脱自在駆動機構６に対して位置合わせを行う治具部位置決めガイド２１２Ａ，２２２Ａ，２３２Ａ，２４２Ａが固設されている。これにより、着脱自在駆動機構６に対して捻り円環２Ａを簡単に装着することができるようになっている。そして、着脱自在駆動機構６に装着された捻り円環２Ａは、着脱自在駆動機構６が駆動されることにより、コイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａに挿入されたセグメントコイル１１を列毎に捻るようになっている。

図４に示す第２捻り円環２Ｂは、第６列から９列目のセグメントコイル１１の端部を保持してセグメントコイル１１に対して捻り成形を行うものである。この第２捻り円環２Ｂは、４個の円環状のコイル端部保持部材２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂを周方向に重ね合わせて、円環状の外周ガイド２５Ｂと内周ガイド２６Ｂとで挟み込んで一体化している。コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂは、ステータコア１０の下端面から密に突き出すセグメントコイル１１を傷つけることなく保持するため、上端部が肉薄に形成され、セグメントコイル１１の端部が挿入されるコイル端収容部２１１Ｂ，２２１Ｂ，２３１Ｂ，２４１Ｂが上端面全周にわたって形成されている。コイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂは、図６に示すように、ステータコア１０に挿通されるセグメントコイル１１端部の数だけ（本実施の形態では、４８本）円周方向に等間隔で形成されている。

一方、図３および図７に示すように、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂの下端部は、肉厚に形成されている。そして、これらコイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂの下端部には、着脱自在駆動機構６に対して位置合わせを行う治具部位置決めガイド２１２Ｂ，２２２Ｂ，２３２Ｂ，２４２Ｂが固設されている。これにより、着脱自在駆動機構６に対して捻り円環２Ｂを簡単に装着することができるようになっている。そして、着脱自在駆動機構６に装着された捻り円環２Ｂは、コイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂに挿入されたセグメントコイル１１を列毎に捻るようになっている。

このように、第２捻り円環２Ｂは、基本的構造が第１捻り円環２Ａと共通する。しかし、第６〜９列目のセグメントコイル１１の成形時に、第２列目のセグメントコイル１１をガイドするコイル逃げ用溝２６１Ｂが内周ガイド２６Ｂに設けられている点で相違する。

図５に示す第３捻り円環２Ｃは、第１列目および第１０列から１２列目のセグメントコイル１１の端部を保持してセグメントコイル１１に対して捻り成形を行うものである。この第３捻り円環２Ｃは、４個の円環状のコイル端部保持部材２１Ｃ，２２Ｃ，２３Ｃ，２４Ｃを周方向に重ね合わせて、円環状の外周ガイド２５Ｃと内周ガイド２６Ｃとで挟み込んで一体化している。第１列目を第１２列目と同時に成形するのは、第１列目と第１２列目のセグメントコイル１１を電気的に接続するからである。コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃは、ステータコア１０の下端面から密に突き出すセグメントコイル１１を傷つけることなく保持するため、上端部が肉薄に形成され、セグメントコイル１１の端部が挿入されるコイル端収容部２１１Ｃ，２２１Ｃ，２３１Ｃ，２４１Ｃが上端面全周にわたって形成されている。コイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃは、図６に示すように、ステータコア１０に挿通されるセグメントコイル１１端部の数だけ（本実施の形態では、４８本）円周方向に等間隔で形成されている。

一方、図３および図７に示すように、コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃの下端部は、肉厚に形成されている。そして、これらコイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃの下端部には、着脱自在駆動機構６に対して位置合わせを行う治具部位置決めガイド２１２Ｃ，２２２Ｃ，２３２Ｃ，２４２Ｃが固設されている。これにより、着脱自在駆動機構６に対して捻り円環２Ｃを簡単に装着することができるようになっている。そして、着脱自在駆動機構６に装着された捻り円環２Ｃは、コイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃに挿入されたセグメントコイル１１を列毎に捻るようになっている。

なお、捻り円環２は、１２列のセグメントコイル１１端部がステータコア１０の図示しないスロットから径方向に並んで突き出すため、図６に示すように、着脱自在駆動機構６に装着される前にコイル端収容部２１１〜２４１を径方向に揃える必要がある。また、３個の捻り円環２（２Ａ〜２Ｃ）は、１個の着脱自在駆動機構６に対して着脱されるため、図７に示すように、着脱自在駆動機構６に装着される前に治具部位置決めガイド２１２〜２４２の位置を揃えておく必要がある。そのため、第１〜第３捻り円環２Ａ〜２Ｃには、図３〜図５に示すように、円環保持ピン３１（図２参照）が貫通する貫通穴２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃが径方向に形成されている。

ここで、捻り円環２に形成されているコイル端収容部２１１〜２４１の形状について図８を参照しながら説明する。図８は、捻り円環の周方向における一部分の縦断面図である。なお、各コイル端収容部２１１〜２４１の形状はすべて同じであるので、ここではコイル端収容部２１１を代表として説明する。

コイル端収容部２１１は、図８に示すように、細長い穴形状をなしており、周方向に所定間隔で形成されている。コイル端収容部２１１の深さＤは、ステータコア１０から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分以上を収容できるように、ステータコア１０の直径の１／１２倍以上に設定されている。また、コイル端収容部２１１の幅寸法Ｗは、セグメントコイル１１の周方向における幅寸法の１．５倍以上に設定されている。これにより、コイル端収容部２１１の回転方向後方面２１１Ｄにセグメントコイル１１の端部側面を接触させ位置合わせを行う際に、底面２１１Ｅとセグメントコイル１１の先端との間、および回転方向前方面２１１Ｆとセグメントコイル１１との間に隙間を持たせて、ステータコア１０から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度をコイル端収容部２１１に収容することができる。

また、コイル端収容部２１１の回転方向後方面２１１Ｄのステータコア側端部には面取り部２１１Ｇが形成されている。これにより、コイル端収容部２１１へのセグメントコイル１１の端部の挿入をスムーズに行うことができる。これらのことから、セグメントコイル１１の寸法がばらついていたとしても、セグメントコイル１１が、捻り円環２に乗り上げたり、変形したりすることなく確実にコイル端収容部２１１に挿入される。

次に、円盤状治具交換装置４について図９および図１０を参照しながら説明する。図９は、円盤状治具交換装置４の一部断面側面図である。図９は、一部断面を示すが、把握容易にするためハッチングを省略する。図１０は、円盤状治具交換装置４の平面図である。

円盤状治具交換装置４は、基台５に固設された保持部材４１に支軸４２が立設され、その支軸４２にインデックステーブル４３が回転可能に保持されている。インデックステーブル４３は、軸方向に貫通する穴が周方向に等間隔に形成され、各穴の周りに捻り円環２を嵌合保持するためのボス部４３１Ａ，４３１Ｂ，４３１Ｃ，４３１Ｄ，４３１Ｅ，４３１Ｆ，４３１Ｇ，４３１Ｈが設けられている。従って、インデックステーブル４３の回転を制御することにより、任意の捻り円環２を受取位置（図９では、ボス部４３１Ａの位置）に移動させることができる。本実施の形態では、第１〜第３捻り円環２Ａ〜２Ｃは、ボス部４３１Ａを初期位置として、ボス部４３１Ｃ，４３１Ｅ，４３１Ｇに配設されている。

そして、位置決め機構３が円盤状治具交換装置４に固設されている。この位置決め機構３は、ターンテーブル４３のボス部４３１に対して径方向に円環保持ピン３１を挿通することにより、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４を周方向に位置決めするものである。円環保持ピン３１の一端には、突起が設けられ、その突起を保持するコの字状ガイド３３が駆動アクチュエータ３２によって受取位置に対して往復直線運動するように配設されている。

次に、着脱自在駆動機構６について図１１〜図１３を参照しながら説明する。この着脱自在駆動機構６は、本発明の制御部に相当するものである。図１１は、着脱自在駆動機構６の昇降部の一部断面正面図である。図１２は、着脱自在駆動機構６の一部断面平面図である。図１３は、着脱自在駆動機構６の回転部の側面図である。なお、図１１および図１２は、一部断面を示すが、把握容易にするためにハッチングを省略する。

着脱自在駆動機構６は、基台５と円盤状治具交換装置４との間に配設され、受取部材６１，６２，６３，６４を軸方向に移動させて受取位置に配設された捻り円環２を下方から受け取り、さらに受取部材６１〜６４を回転させて捻り円環２を周方向に回転させるものである。

基台５には、受取位置と同軸上に基軸６５が立設されるとともに、コイル捻り装置１の構造体をなす４本の支軸６６が立設されている。基軸６５と４本の支軸６６には、アーム６７がそれぞれ水平に架け渡され、摺動可能に保持されている。各アーム６７には、基台５に固設された４個のモータ６９が減速機６８を介してそれぞれ連結するとともに、受取部材６１〜６４が回転可能に保持されている。受取部材６１〜６４は、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４下端部と略同径の円環状をなし、基軸６５を中心として同心円状に配設されている。従って、モータ６９を駆動すれば、受取部材６１〜６４を基軸６５に沿って軸方向に移動させることができ、さらには、各モータ６９の回転量を制御すれば、受取部材６１〜６４の軸方向への移動量を個別に調整することができる。

また、基台５には、図１３に示すように、一対の回転軸５４Ａ，５４Ｂが回転可能に保持されている。一対の回転軸５４Ａ，５４Ｂは、基台５に内設されたウォームギヤ５３Ａ，５３Ｂを介してモータ５１Ａ，５１Ｂの出力軸５２Ａ，５２Ｂに連結し、回転方向の駆動力を伝達されるようになっている。受取部材６１，６３は、アーム６７に内蔵されるギヤ列６７１を介して回転軸５４Ａにそれぞれ連結する。一方、受取部材６２，６４は、アーム６７に内蔵されるギヤ列６７１を介して回転軸５４Ｂにそれぞれ連結する。従って、モータ５１Ａ，５１Ｂを逆方向に回転させれば、回転軸５４Ａ，５４Ｂが逆方向に回転し、受取部材６１，６３を所定方向に同期して回転させる一方、受取部材６２，６４を所定方向と反対方向に同期して回転させることができる。

ここで、着脱自在駆動機構６は、複数の捻り円環２を着脱するため、捻り円環２の受取毎に受取部材６１〜６４と捻り円環２とを調芯する調芯機構を備える。調芯機構は、図１４（ａ）に示すように、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４下端面に固設される治具部位置決めガイド２１２〜２４２と、図１４（ｂ）に示すように、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４上端面に固設される駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２とからなる。なお、図１４は、調芯機構の構造を示す図である。治具部位置決めガイド２１２〜２４２および駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２は、テーパ２１２ａ，２２２ａ，２３２ａ，２４２ａ，６１２ａ，６２２ａ，６３２ａ，６４２ａがそれぞれ周方向に形成されている。このような調芯機構は、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４と着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４に対して円周方向に４個ずつ等間隔に設けられている。

従って、治具部位置決めガイド２１２〜２４２の凸部と駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２の凹部とを係合させれば、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４と捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４との位相および同心円状の位置決めがなされる。また同時に、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４と捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４は、周方向に連結される。

さらに、着脱自在駆動機構６は、捻り円環２と軸方向に連結する連結機構を備える。着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４には、図１５に示すように、Ｔ字形の薄板バネ７１，７２，７３，７４が、円周方向に等間隔で配設されている。薄板バネ７１〜７４は、上端部が受取部材６１〜６４から突き出るように配置され、下端部が受取部材６１〜６４に固定されている。薄板バネ７１〜７４は、図１６および図１７に示すように、受取部材６１〜６４に摺動可能に保持される摺動軸７５，７６，７７，７８を介して相互に連結している。

なお、図１５は、連結機構の構造を示す図である。図１６は、連結機構の連結状態を示す断面図である。図１７は、連結機構の連結解除状態を示す断面図である。図１５および図１６は、断面を示すが、把握容易にするためハッチングを省略する。

ここで、連結解除用アクチュエータ７９は、受取部材６１の内周に配設され（図１１および図１３参照）、摺動軸７５〜７８に径方向の推力を与えるようになっている。これに対し、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４には、薄板バネ７１〜７４の先端部を係止する係止溝２１３，２２３，２３３，２４３が形成されている。

従って、図１６に示すように、連結解除用駆動アクチュエータ７９を停止すると、薄板バネ７９の先端部が係止溝２１３〜２４３に係止され、着脱自在駆動機構６と捻り円環２とが軸方向に連結される。一方、図１７に示すように、連結解除用駆動アクチュエータ７９を駆動すると、薄板バネ７１〜７４が撓められて先端部を係止溝２１３〜２４３から浮き上がらせ、着脱自在駆動機構６と捻り円環２とが軸方向に連結されない。こうした連結機構は、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４および捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４の周方向に４個ずつ等間隔に配設されている。

ここで、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４は、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４に直接連結するが、外周ガイド２５と内周ガイド２６に直接連結しない。コイル端部保持部材２１〜２４は、軸方向に移動しながら回転して各列のセグメントコイル１１を捻るため、直接軸方向および周方向の移動を制御する必要があるが、外周ガイド２５と内周ガイド２６は、コイル成形時にコイル端部保持部材２１〜２４と成形するセグメントコイル１１をガイドする関係上、軸方向および周方向の移動を制御する必要がないからである。ところが、外周ガイド２５および内周ガイド２６は、成形するセグメントコイル１１の列によって形状が異なるため（図３〜図５参照）、対応するコイル端部保持部材２１〜２４と一体的に交換する必要がある。この点、各列のセグメントコイル１１は、成形時に内向きに移動するため、セグメントコイル１１の外側に配設される外周ガイド２５の上下動作は簡便であるが、セグメントコイル１１の内側に配設される内周ガイド２６の上下動作は、摩擦抵抗などとの関係で困難である。

そこで、着脱自在駆動機構６には、図１１および図１３に示すように、内周ガイド２６を上下動させる内周ガイド駆動アクチュエータ８０が設けられ、コイル端部保持部材２１〜２４と同様に内周ガイド２６を下方から受け取るようにしている。そして、内周ガイド駆動アクチュエータ８０が単独で下降したとき、あるいは、コイル端部保持部材２１〜２４に対して相対的に下降したときに、それに追従して内周ガイド２６を確実に下降させるため、内周ガイド２６には、コイル端部保持部材２１に対して下向きに付勢するスプリング３０（図３〜図５参照）が縮設されている。

また、外周ガイド２５と内周ガイド２６は、コイル端部保持部材２１〜２４と一緒に交換されるため、円盤状治具交換装置４に搭載されている間、円環保持ピン３１を径方向に挿通される（図９参照）。そのため、外周ガイド２５は、図３〜図５に示すように、コイル端部保持部材２４に立設されたピンに係合することにより、コイル端部保持部材２４と同期して回転するようになっている。

一方、内周ガイド２６は、図７に示すように、下端面に取付板２８が固設され、その取付板２８の外縁部から径方向に張り出す張出部２８１（２８１Ａ〜２８１Ｃ）をコイル端部保持部材２１に係合させることにより、コイル端部保持部材２１と同期して回転するようになっている。なお、内周ガイド２６の回転時における摩擦抵抗を小さくするため、内周ガイド２６の上端面にローラ２９を設けるとともに（図６参照）、内周ガイド駆動アクチュエータ８０の先端部に球面ローラ８１（図１１、図１３参照）を設けている。

最後に、ステータコア搬送機構９について図１８および図１９を参照しながら説明する。図１８は、コイル捻り装置１を上面から見た概念図である。図１９は、カフサ保持部の平面図である。

ステータコア搬送機構９は、図１８に示すように、１２列のセグメントコイル１１を挿通されたステータコア１０を保持板９２の所定位置に配設し、ステータコア１０に対してステータガイド９１を上方から押し当てて保持するようになっている（図１参照）。図１９に示すように、保持板９２には、ステータコア１０より大径のカフサ駆動リング９３が固設され、セグメントコイル１１の成形形状を定めるカフサ９４をステータコア１０のセグメントコイル１１間に挿入するようになっている。カフサ９４は、カフサ駆動リング９３に片持ちされているため、セグメントコイル１１の成形時にねじりを加えられて位置ずれする恐れがある。そこで、ステータコア搬送機構９は、カフサ内側ガイド９５をステータコア１０の中心穴に対して上方から挿通し、カフサ９４の先端部を保持するようにしている。カフサ内側ガイド９５は、ステータガイド９１に対して摺動可能に設けられ、別個に昇降するようになっている。

続いて、コイル捻り装置１の作動について図２０を参照しながら説明する。図２０は、コイル捻り装置の動作内容を示すフローチャートである。
まず、１２列のセグメントコイル１１を挿入されたステータコア１０を所定位置に搬入し（Ｓ１）、カフサ９４をセットする（Ｓ２）。具体的には、所定位置に搬入したステータコア１０をステータガイド９１を下降させて保持する一方、カフサ内径ガイド９５を下降させて、カフサ駆動リング９３の内側にセットする。このとき、ステータガイド９１とカフサ内径ガイド９５は、別個に下降するため、厚みの異なるステータコア１０に対応することができる。そして、カフサ９４をカフサ駆動リング９３からカフサ内径ガイド９５に向かって突出させ、カフサ９４の先端部をカフサ内径ガイド９５で保持する。

次に捻り円環２をセットする（Ｓ３）。ここで、１２列のコイル端部を備えるセグメントコイル１１の端部をステータコア１０に対して捻ろうとするときに、全ての端部を一度に捻ることは、端部が狭い範囲に存在するため、極めて困難であるので、本実施の形態では、第１〜第３捻り円環２Ａ〜２Ｃを順次交換して、セグメントコイル１１を４列ずつ成形する。そこで、ターンテーブル４３を９０度回転させて、第１捻り円環２Ａが着脱自在駆動装置６の真上である受取位置に来るようにする。

そして、着脱自在駆動機構６で第１捻り円環２Ａを受け取る（Ｓ４）。具体的には、まず、連結解除駆動アクチュエータ７９を駆動させて薄板バネ７１〜７４を撓ませた状態で、着脱自在駆動機構６のモータ６９を駆動し、受取部材６１〜６４を上昇させる。受取部材６１〜６４は、駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２を治具部位置決めガイド２１２Ａ〜２４２Ａに係合させることにより、着脱自在駆動機構６を第１捻り円環２Ａに装着する。これと同時に、薄板バネ７１〜７４がコイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａの係止溝２１３Ａ〜２４３Ａに挿入されるので、連結解除駆動アクチュエータ７９を停止して着脱自在駆動機構６と第１捻り円環２Ａとが分離しないように連結する。

ターンテーブル４３を９０度回転させるとき、位置決め機構３のコの字形ガイド３３を受取位置に前進させておくことにより、ターンテーブル４３を回転する事でボス部４３１Ｃおよび第１捻り円環２Ａに挿通された円環位置決めピン３１Ｃの端部を保持し、その後、コの字形ガイド３３を後退させ、円環位置決めピン３１Ｃをボス部４３１Ｃおよび第１捻り円環２Ａから抜く。そして、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４を更に軸方向に上昇させて、第２列から５列目のセグメントコイル１１端部を、図２１に示すように、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａのコイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａに挿入する。図２１は、第１捻り円環におけるコイル端部保持部材のコイル端収容部にセグメントコイル端部を収容した状態を示す図である。

このとき、コイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａ内には、コイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａの回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄにセグメントコイル１１の端部側面を接触させた状態において、底面２１１Ｅ〜２４１Ｅとセグメントコイル１１の先端との間、および回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆとセグメントコイル１１との間に隙間を持たせ、ステータコア１０から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度が収容されて位置決めされる。また、コイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａの回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄのステータコア側端部には面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇが形成されているので、コイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａへのセグメントコイル１１の端部の挿入をスムーズに行うことができる。したがって、第２列から５列目のセグメントコイル１１の寸法がばらついていたとしても、第１捻り円環２Ａに乗り上げるような不具合の発生を確実に防止することができる。

なお、内周ガイド２６Ａは、内周ガイド駆動アクチュエータ８０によってローラ２９Ａがカフサ内径ガイド９５下端面に当接するまで持ち上げられている。

次に、セグメントコイル１１を成形する（図２０のＳ５）。具体的には、着脱自在駆動機構６が受取部材６１，６３と受取部材６２，６４を反対方向に回転させる。第１捻り円環２Ａのコイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａは、駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２および治具部位置決めガイド２１２Ａ〜２４２Ａを介して回転力を伝達され、第２列から第５列目のセグメントコイル１１を隣り合う端部が反対方向に向くように捻る。このとき、外周ガイド２５Ａと内周ガイド２６Ａとがコイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａおよび第２列から５列目のコイル１１を外周側と内周側とからガイドしているので、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａが振れることなく安定して第２列から第５列目のセグメントコイル１１を捻る。

また、着脱自在駆動機構６は、各列のセグメントコイル１１がコイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａの回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆに接触しないように捻るため、受取部材６１〜６４を軸方向に個別に移動させ、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａを下降させる。この場合、内周ガイド２６Ａは、コイル端部保持部材２１Ａの下降にかかわらずカフサ内径ガイド９５によって常に一定位置に位置決めされているため、セグメントコイル１１をより安定してガイドすることができる。

ここで、セグメントコイル１１を捻り成形する際のコイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａ（第１捻り円環２Ａ）の動きおよびセグメントコイル１１の変形状態について、図２２〜図２５を参照しながら説明する。図２２は、捻り成形を開始したときの状態を示す図である。図２３は、捻り円環を下降させつつ回転させて捻り成形を行っている状態を示す図である。図２４は、捻り円環の下降が終了した時点の状態を示す図である。図２５は、捻り円環を上昇させつつ回転させて捻り成形を行っている状態を示す図である。

まず、図２２に示すように、第１捻り円環２Ａのコイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａが回転させられて捻り成形が開始される。このとき、捻り成形の荷重点（回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄと面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇとの境界部分）が、セグメントコイル１１の先端ではなく、ステータコア１０の端面よりに位置する。より具体的には、ステータコア１０の端面から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度のところに、捻り成形の荷重点が位置する。このため、セグメントコイル１１をステータコア１０の端面付近で確実に曲げることができる。

その後、図２３に示すように、第１捻り円環２Ａのコイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａが回転させられつつ下降させられて捻り成形が実行される。このとき、セグメントコイル１１がコイル端収容部２１１Ａ〜２４１Ａの回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆに接触しないように、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａの動作が制御される。これにより、捻り成形の荷重点が徐々にセグメントコイル１１の先端に向かって移動していく。

そして、図２４に示すように、セグメントコイル１１の先端が面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇに位置したときに、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａの下降動作を停止する。その後、コイルエンド高さを短縮するために、図２５に示すように、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａを上昇させる。なお、このときも、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａは回転している。

このように第１捻り円環２Ａを利用した捻り成形方法では、ステータコア１０の端面から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度のところに、捻り成形開始時における捻り成形の荷重点を位置させて、その後、荷重点を徐々にセグメントコイル１１の先端に向かって移動させていく。これにより、第２列から第５列目までのセグメントコイル１１を直線的に（湾曲することなく）成形することができる。

次に、着脱自在駆動機構６を原位置に戻す（図２０のＳ６）。具体的には、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４を下降させ、第１捻り円環２Ａをターンテーブル４３のボス部４３１Ｃに戻す。そして、受取部材６１〜６４を回転させて原位置に戻すことにより、第１捻り円環２Ａのコイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａの位相を位置合わせした後、連結解除駆動アクチュエータ７９を駆動させて薄板バネ７１〜７４を撓ませながら、受取部材６１〜６４をさらに下降させる。そして、連結解除駆動アクチュエータ７９を停止して待機する。これにより、第１捻り円環２Ａと着脱自在駆動機構６とが完全に分離する。

次に、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４を位置合わせする（Ｓ７）。すなわち、円環位置決めピン３１Ｃを保持するコの字形ガイド３３を受取位置に向かって前進させて、円環位置決めピン３１Ｃをボス部４３１Ｃおよび第１捻り円環２Ａの径方向に貫き通し、コイル端部保持部材２１Ａ〜２４Ａを周方向に位置決めする。ここで、内周ガイド２６Ａと外周ガイド２５Ａは、コイル成形時にコイル端部保持部材２１Ａ，２４Ａと同期して回転するので、円環位置決めピン３１Ｃは第１捻り円環２Ａにスムーズに挿入される。

次に、１２列のセグメントコイル１１の成形が終了したか否かを判断する（Ｓ８）。この時点では、未成形のセグメントコイル１１が残っているので（Ｓ８：ＮＯ）、他のセグメントコイル１１を成形するためにＳ３に戻る。

すなわち、ターンテーブル４３を９０度回転させて、第２捻り円環２Ｂが着脱自在駆動装置６の真上である受取位置に来るようにする（Ｓ３）。そして、着脱自在駆動機構６で第２捻り円環２Ｂを受け取る（Ｓ４）。具体的には、まず、連結解除駆動アクチュエータ７９を駆動させて薄板バネ７１〜７４を撓ませた状態で、着脱自在駆動機構６のモータ６９を駆動し、受取部材６１〜６４を上昇させる。受取部材６１〜６４は、駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２を治具部位置決めガイド２１２Ｂ〜２４２Ｂに係合させることにより、着脱自在駆動機構６を第２捻り円環２Ｂに装着する。これと同時に、薄板バネ７１〜７４がコイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂの係止溝２１３Ｂ〜２４３Ｂに挿入されるので、連結解除駆動アクチュエータ７９を停止して着脱自在駆動機構６と第２捻り円環２Ｂとを分離しないように連結する。

ターンテーブル４３を９０度回転させるとき、位置決め機構３のコの字形ガイド３３を受取位置に前進させておくことにより、ターンテーブル４３を回転することでボス部４３１Ｅおよび第２捻り円環２Ｂに挿通された円環位置決めピン３１Ｅの端部を保持し、その後、コの字形ガイド３３を後退させ、円環位置決めピン３１Ｅをボス部４３１Ｅおよび第２捻り円環２Ｂから抜く。そして、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４を更に軸方向に上昇させて、第６列から９列目のコイル１１端部を、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂのコイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂに挿入する（図２１参照）。

このとき、コイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂ内には、コイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂの回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄにセグメントコイル１１の端部側面を接触させた状態において、底面２１１Ｅ〜２４１Ｅとセグメントコイル１１の先端との間、および回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆとセグメントコイル１１との間に隙間を持たせ、ステータコア１０から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度が収容されて位置決めされる。また、コイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂの回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄのステータコア側端部には面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇが形成されているので、コイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂへのセグメントコイル１１の端部の挿入をスムーズに行うことができる。したがって、第６列から９列目のセグメントコイル１１の寸法がばらついていたとしても、第２捻り円環２Ｂに乗り上げるような不具合の発生を確実に防止することができる。なお、成形を完了した第２〜第５列目のセグメントコイル１１端部は、内周ガイド２６Ｂのコイル逃げ用溝２６１Ｂに挿入される。

なお、内周ガイド２６Ｂは、内周ガイド駆動アクチュエータ８０によってローラ２９Ｂがカフサ内径ガイド９５下端面に当接するまで持ち上げられている。

次に、セグメントコイル１１を成形する（図２０のＳ５）。具体的には、着脱自在駆動機構６が受取部材６１，６３と受取部材６２，６４を反対方向に回転させる。第２捻り円環２Ｂのコイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂは、駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２および治具部位置決めガイド２１２Ｂ〜２４２Ｂを介して回転力を伝達され、第６列から第９列目のセグメントコイル１１端部を隣り合う端部が反対方向に向くように捻る。このとき、外周ガイド２５Ｂと内周ガイド２６Ｂとがコイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂおよび第２列から５列目のセグメントコイル１１を外周側と内周側とからガイドしているので、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂが振れることなく安定して第６列から第９列目のセグメントコイル１１端部を捻る。

また、着脱自在駆動機構６は、各列のセグメントコイル１１がコイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂの回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆに接触しないように捻るため、受取部材６１〜６４を軸方向に個別に移動させ、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂを下降させる。この場合、内周ガイド２６Ｂは、コイル端部保持部材２１Ｂの下降にかかわらずカフサ内径ガイド９５によって常に一定位置に位置決めされているため、コイル１１をより安定してガイドすることができる。なお、第２列目のコイル１１は、コイル逃げ用溝２６１Ｂに内周側をガイドされるので、成形にともなって内側に移動しない。

ここで、セグメントコイル１１は以下のようにして捻り成形される。まず、第２捻り円環２Ｂのコイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂが回転させられて捻り成形が開始される。このとき、捻り成形の荷重点（回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄと面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇとの境界部分）が、セグメントコイル１１の先端ではなく、ステータコア１０の端面よりに位置する。より具体的には、ステータコア１０の端面から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度のところに、捻り成形の荷重点が位置する。このため、セグメントコイル１１をステータコア１０の端面付近で確実に曲げることができる（図２２参照）。

その後、第２捻り円環２Ｂのコイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂが回転させられつつ下降させられて捻り成形が実行される。このとき、セグメントコイル１１がコイル端収容部２１１Ｂ〜２４１Ｂの回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆに接触しないように、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂの動作が制御される。これにより、捻り成形の荷重点が徐々にセグメントコイル１１の先端に向かって移動していく（図２３参照）。

そして、セグメントコイル１１の先端が面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇに位置したときに、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂの下降動作を停止する（図２４参照）。その後、コイルエンド高さを短縮するために、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂを上昇させる（図２５参照）。なお、このときも、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂは回転している。

このように第２捻り円環２Ｂを利用した捻り成形方法では、ステータコア１０の端面から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度のところに、捻り成形開始時における捻り成形の荷重点を位置させて、その後、荷重点を徐々にセグメントコイル１１の先端に向かって移動させていく。これにより、第６列から９列目のセグメントコイル１１を直線的に（湾曲することなく）成形することができる。

次に、着脱自在駆動機構６を原位置に戻す（図２０のＳ６）。具体的には、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４を下降させ、第２捻り円環２Ｂをターンテーブル４３のボス部４３１Ｅに戻す。そして、受取部材６１〜６４を回転させて原位置に戻すことにより、第２捻り円環２Ｂのコイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂの位相を位置合わせした後、連結解除駆動アクチュエータ７９を駆動させて薄板バネ７１〜７４を撓ませながら、受取部材６１〜６４をさらに下降させる。そして、連結解除駆動アクチュエータ７９を停止して待機する。これにより、第２捻り円環２Ｂと着脱自在駆動機構６とが完全に分離する。

次に、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４を位置合わせする（Ｓ７）。すなわち、円環位置決めピン３１Ｅを保持するコの字形ガイド３３を受取位置に向かって前進させて、円環位置決めピン３１Ｅをボス部４３１Ｅおよび第２捻り円環２Ｂの径方向に貫き通し、コイル端部保持部材２１Ｂ〜２４Ｂを周方向に位置決めする。ここで、内周ガイド２６Ｂと外周ガイド２５Ｂは、コイル成形時にコイル端部保持部材２１Ｂ，２４Ｂと同期して回転するので、円環位置決めピン３１Ｃは第２捻り円環２Ｂにスムーズに挿入される。

すなわち、ターンテーブル４３を９０度回転させて、第３捻り円環２Ｃが着脱自在駆動装置６の真上である受取位置に来るようにする（Ｓ３）。そして、着脱自在駆動機構６で第３捻り円環２Ｃを受け取る（Ｓ４）。具体的には、まず、連結解除駆動アクチュエータ７９を駆動させて薄板バネ７１〜７４を撓ませた状態で、着脱自在駆動機構６のモータ６９を駆動し、受取部材６１〜６４を上昇させる。受取部材６１〜６４は、駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２を治具部位置決めガイド２１２Ｃ〜２４２Ｃに係合させることにより、着脱自在駆動機構６を第３捻り円環２Ｃに装着する。これと同時に、薄板バネ７１〜７４がコイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃの係止溝２１３Ｃ〜２４３Ｃに挿入されるので、連結解除駆動アクチュエータ７９を停止して着脱自在駆動機構６と第３捻り円環２Ｃとを分離しないように連結する。

ターンテーブル４３を９０度回転させるとき、位置決め機構３のコの字形ガイド３３を受取位置に前進させておくことにより、ターンテーブル４３を回転することでボス部４３１Ｇおよび第３捻り円環２Ｃに挿通された円環位置決めピン３１Ｇの端部を保持し、その後、コの字形ガイド３３を後退させ、円環位置決めピン３１Ｇをボス部４３１Ｇおよび第３捻り円環２Ｃから抜く。そして、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４を更に軸方向に上昇させて、第１列および第１０列から１２列目のセグメントコイル１１端部をコイル端保持部材２１Ｃ〜２４Ｃのコイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃに挿入する（図２１参照）。

このとき、コイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃ内には、コイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃの回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄにセグメントコイル１１の端部側面を接触させた状態において、底面２１１Ｅ〜２４１Ｅとセグメントコイル１１の先端との間、および回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆとセグメントコイル１１との間に隙間を持たせ、ステータコア１０から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度が収容されて位置決めされる。また、コイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃの回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄのステータコア側端部には面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇが形成されているので、コイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃへのセグメントコイル１１の端部の挿入をスムーズに行うことができる。したがって、第１列および第１０列から第１２列目のセグメントコイル１１の寸法がばらついていたとしても、第３捻り円環２Ｃに乗り上げるような不具合の発生を確実に防止することができる。

なお、内周ガイド２６Ｃは、内周ガイド駆動アクチュエータ８０によってローラ２９Ｃがカフサ内径ガイド９５下端面に当接するまで持ち上げられている。

ここで、成形を完了した第２列目のセグメントコイル１１は、第２捻り円環２Ｂで第６列から第９列目のセグメントコイル１１を成形するときに、内周ガイド２６Ｂのコイル逃げ用溝２６１Ｂで内側への移動を制限されている。そのため、第１列目のセグメントコイル１１は、コイル端部保持部材２１Ｃのコイル先端挿入穴２１１Ｃに挿入されるときに、第２列目のセグメントコイル１１と接触せず、傷つかない。

次に、セグメントコイル１１を成形する（図２０のＳ５）。具体的には、着脱自在駆動機構６が受取部材６１，６３と受取部材６２，６４を反対方向に回転させる。第３捻り円環２Ｃのコイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃは、駆動機構位置決めガイド６１２〜６４２および治具部位置決めガイド２１２Ｃ〜２４２Ｃを介して回転力を伝達され、第１列および第１０列から第１２列目のコイル１１端部を隣り合う端部が反対方向に向くように捻る。このとき、外周ガイド２５Ｃと内周ガイド２６Ｃとがコイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃおよび第１列、第１０列から第１２列目のコイル１１を外周側と内周側とからガイドしているので、コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃが振れることなく安定して第１列および第１０列から第１２列目のセグメントコイル１１を捻る。

また、着脱自在駆動機構６は、コイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃの回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆに接触しなように捻るため、受取部材６１〜６４を軸方向に個別に移動させ、コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃを下降させる。この場合、内周ガイド２６Ｃは、コイル端部保持部材２１Ｃの下降にかかわらずカフサ内径ガイド９５によって常に一定位置に位置決めされているため、セグメントコイル１１をより安定してガイドすることができる。

ここで、セグメントコイル１１は以下のようにして捻り成形される。まず、第３捻り円環２Ｃのコイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃが回転させられて捻り成形が開始される。このとき、捻り成形の荷重点（回転方向後方面２１１Ｄ〜２４１Ｄと面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇとの境界部分）が、セグメントコイル１１の先端ではなく、ステータコア１０の端面よりに位置する。より具体的には、ステータコア１０の端面から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度のところに、捻り成形の荷重点が位置する。このため、セグメントコイル１１をステータコア１０の端面付近で確実に曲げることができる（図２２参照）。

その後、第３捻り円環２Ｃのコイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃが回転させられつつ下降させられて捻り成形が実行される。このとき、セグメントコイル１１がコイル端収容部２１１Ｃ〜２４１Ｃの回転方向前方面２１１Ｆ〜２４１Ｆに接触しないように、コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃの動作が制御される。これにより、捻り成形の荷重点が徐々にセグメントコイル１１の先端に向かって移動していく（図２３参照）。

そして、セグメントコイル１１の先端が面取り部２１１Ｇ〜２４１Ｇに位置したときに、コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃの下降動作を停止する（図２４参照）。その後、コイルエンド高さを短縮するために、コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃを上昇させる（図２５参照）。なお、このときも、コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃは回転している。

このように第３捻り円環２Ｃを利用した捻り成形方法では、ステータコア１０の端面から突出するセグメントコイル１１のうち先端から半分程度のところに、捻り成形開始時における捻り成形の荷重点を位置させて、その後、荷重点を徐々にセグメントコイル１１の先端に向かって移動させていく。これにより、第１列および第１０列から第１２列目のセグメントコイル１１を直線的に（湾曲することなく）成形することができる。

次に、着脱自在駆動機構６を原位置に戻す（図２０のＳ６）。具体的には、着脱自在駆動機構６の受取部材６１〜６４を下降させ、第３捻り円環２Ｃをターンテーブル４３のボス部４３１Ｇに戻す。そして、受取部材６１〜６４を回転させて原位置に戻すことにより、第３捻り円環２Ｃのコイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃの位相を位置合わせした後、連結解除駆動アクチュエータ７９を駆動させて薄板バネ７１〜７４を撓ませながら、受取部材６１〜６４をさらに下降させる。そして、連結解除駆動アクチュエータ７９を停止して待機する。これにより、第３捻り円環２Ｃと着脱自在駆動機構６とが完全に分離する。

次に、捻り円環２のコイル端部保持部材２１〜２４を位置合わせする（Ｓ７）。すなわち、円環位置決めピン３１Ｇを保持するコの字形ガイド３３を受取位置に向かって前進させて、円環位置決めピン３１Ｇをボス部４３１Ｇおよび第３捻り円環２Ｃの径方向に貫き通し、コイル端部保持部材２１Ｃ〜２４Ｃを周方向に位置決めする。ここで、内周ガイド２６Ｃと外周ガイド２５Ｃは、コイル成形時にコイル端部保持部材２１Ｃ，２４Ｃと同期して回転するので、円環位置決めピン３１Ｇは第３捻り円環２Ｃにスムーズに挿入される。

次に、１２列のセグメントコイル１１の成形が終了したか否かを判断する（Ｓ８）。この時点では、未成形のセグメントコイル１１が残っていないので（Ｓ８：ＹＥＳ）、ターンテーブル４３を９０度回転させてボス部４３１Ａを受取位置に配設し、初期化する（Ｓ９）。それから、カフサ９４をカフサ駆動リング９３に退避させた後、ステータガイド９１を上昇させてステータ１０の保持を解除し、さらに、カフサ内径ガイド９５を上昇させることにより、カフサ９４を解除する（Ｓ１０）。そして、ステータコア１０を搬出して（Ｓ１１）、セグメントコイル１１の成形を完了する。

以上、詳細に説明したように本実施の形態係る捻り装置１では、着脱自在駆動機構６によって、セグメントコイル１１先端と捻り円環２に形成されたコイル端収容部２１１〜２４１の底面２１１Ｅとの間に隙間を形成するとともに、セグメントコイル１１とコイル端部収容部２１１〜２４１の回転方向前方面２１１Ｆとの間に隙間を形成した状態で、セグメントコイル１１の端部側面をコイル端部収容部２１１〜２４１の回転方向後方面２１１Ｄに当接させて位置決めが行われる。このため、ステータコア１０の端面から突出するセグメントコイル１１の寸法がばらついても、型乗り上げを発生させることなく、セグメントコイル１１の端部をコイル端収容部２１１〜２４１に挿入することができる。

そして、上記の位置決めにより、セグメントコイル１１の端部のうちステータコア１０から突出した部分の中央付近に、捻り円環２（コイル端収容部２１１〜２４１）からセグメントコイル１１に対して作用する荷重の荷重点が位置させられる。その後、着脱自在駆動機構６によって、荷重点をセグメントコイル１１の先端に向かって連続的に移動させるように、捻り円環２とセグメントコイル１１とを相対的に周方向に回転させつつ捻り円環２とセグメントコイル１１とが離れる方向に移動させる。

このため、捻り成形初期において、セグメントコイル１１はステータコア１０の端面付近で曲げられ、その後、その曲げアールが小さくされていく。このとき、荷重点がセグメントコイル１１の先端に向かって連続的に移動するので、セグメントコイル１１を直線的に（湾曲することなく）捻り成形することができる。つまり、本実施の形態に係る捻り装置１によれば、ステータコア１０の端面から突出するセグメントコイル１１の寸法がばらついても、型乗り上げやコイル変形が発生せずに、セグメントコイル１１を直線的に（湾曲させずに）成形することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記した実施の形態では、捻り円環２をステータコア１０の下方に配置して捻り成形する形式について説明したが、もちろんこれとは逆の形式、すなわち、捻り円環２をステータコア１０の上方に配置して捻り成形する形式としてもよい。

また、上記した実施の形態では、セグメントコイル１１が挿入されたステータコア１０を固定して、セグメントコイル１１の端部に対し捻り円環２を回転動作および上下動動作させる形式について説明したが、捻り円環２を固定して、ステータコア２０を回転動作および上下動動作させる形式としてもよい。

また、上記した実施の形態では、コイル端収容部２１１の回転方向後方面２１１Ｄのステータコア側端部に面取り加工を施して面取り部２１１Ｇを形成しているが、面取り加工の代わりにアール加工を施してもよい。

さらに、上記した実施の形態では、ハイブリッド車の駆動用モータに使用するステータの製造に本発明を適用した場合を例示したが、本発明は車両用モータに使用されるステータの製造に限られることなく、セグメントコイルを用いたあらゆる用途のモータで使用されるステータの製造に適用することができる。

コイル捻り装置の一部断面正面図である。コイル捻り装置の一部断面側面図である。第１捻り円環の断面図である。第２捻り円環の断面図である。第３捻り円環の断面図である。捻り円環の上面図である。捻り円環の下面図である。捻り円環の周方向における一部分の縦断面図であ円盤状治具交換装置の一部断面側面図である。円盤状治具交換装置の平面図である。着脱自在駆動機構の昇降部の一部断面正面図である。着脱自在駆動機構の一部断面平面図である。着脱自在駆動機構の回転部の側面図である。調芯機構の構造を示す図であって、（ａ）は治具部位置決めガイドを示し、（ｂ）は駆動機構位置決めガイドを示す。連結機構の構造を示す図である。連結機構の連結状態を示す断面図である。連結機構の連結解除状態を示す断面図である。コイル捻り装置を上面から見た概念図である。カフサ保持部の平面図である。コイル捻り方法の工程を示すフローチャートである。第１捻り円環におけるコイル端部保持部材のコイル端収容部にセグメントコイル端部を収容した状態を示す図である。捻り成形を開始したときの状態を示す図である。捻り円環を下降させつつ回転させて捻り成形を行っている状態を示す図である。捻り円環の下降が終了した時点の状態を示す図である。捻り円環を上昇させつつ回転させて捻り成形を行っている状態を示す図である。従来の捻り成形方法を説明するための説明図である。従来の成形方法により製造したステータの一部を示す図である。別の従来の捻り成形方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１コイル捻り装置
２捻り円環
６着脱自在駆動機構
１０ステータコア
１１セグメントコイル
２１，２２，２３，２４コイル端部保持部材
２１１，２２１，２３１，２４１コイル端収容部
２１１Ｄ回転方向後方面
２１１Ｅ底面
２１１Ｆ回転方向前方面
２１１Ｇ面取り部

Claims

ステータコアのスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り治具を用いて捻り成形するコイルの捻り成形方法において、
前記セグメントコイルの端部のうち前記ステータコアから突出した部分の中央付近に、前記捻り治具から前記セグメントコイルに対して作用する荷重の荷重点を位置させ、
その後、前記荷重点を前記セグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるように、前記捻り治具と前記セグメントコイルとを相対的に移動させて、前記セグメントコイルを捻り成形することを特徴とするコイルの捻り成形方法。
請求項１に記載するコイルの捻り方法において、
前記捻り治具と前記セグメントコイルとを相対的に周方向に回転させつつ前記捻り治具と前記セグメントコイルとが離れる方向に移動させることにより、前記荷重点を前記セグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させることを特徴とするコイルの捻り成形方法。
請求項１または請求項２に記載するコイルの捻り方法において、
前記セグメントコイル先端と前記捻り治具に形成されたコイル端収容部の底面との間に隙間を形成するとともに、前記セグメントコイルと前記コイル端部収容部の回転方向前方面との間に隙間を形成した状態で、前記ステータコアの端部側面を前記コイル端部収容部の回転方向後方面に当接させて位置決めを行うことを特徴とするコイルの捻り成形方法。
ステータコアのスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り成形するための捻り治具において、
前記セグメントコイルの端部を収容するコイル端収容部を有し、
前記コイル端収容部は、回転方向後方面に前記セグメントコイルの端部側面を接触させ位置合わせを行う際に、底面と前記セグメントコイル先端との間、および前記回転方向前方面と前記セグメントコイルとの間に隙間を持たせて、前記ステータコアから突出する前記セグメントコイルのうち先端から半分以上を収容することを特徴とする捻り治具。
請求項４に記載する捻り治具において、
前記コイル端収容部の深さは、前記ステータコアの直径の１／１２倍以上あり、
前記コイル端収容部の幅は、前記セグメントコイルの幅の１．５倍以上あることを特徴とする捻り治具。
請求項４または請求項５に記載する捻り治具において、
前記コイル端収容部の回転方向後方面における前記ステータコア側端部は、面取り加工あるいはアール加工が施されていることを特徴とする捻り治具。
ステータコアのスロットに挿入された略Ｕ字状のセグメントコイルの端部を捻り成形するための捻り装置であって、
請求項４から請求項６に記載するいずれかの捻り治具と、
前記セグメントコイルの端部のうち前記ステータコアから突出した部分の中央付近に、前記捻り治具から前記セグメントコイルに対して作用する荷重の荷重点を位置させた後、前記荷重点を前記セグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させるように、前記捻り治具と前記セグメントコイルとを相対的に移動させる制御部と、
を有することを特徴とする捻り装置。
請求項７に記載する捻り装置において、
前記制御部は、前記捻り治具と前記セグメントコイルとを相対的に周方向に回転させつつ前記捻り治具と前記セグメントコイルとが離れる方向に移動させることにより、前記荷重点を前記セグメントコイルの先端に向かって連続的に移動させることを特徴とする捻り装置。
請求項７または請求項８に記載する捻り装置において、
前記制御部は、前記セグメントコイル先端と前記捻り治具に形成されたコイル端収容部の底面との間に隙間を形成するとともに、前記セグメントコイルと前記コイル端部収容部の回転方向前方面との間に隙間を形成した状態で、前記ステータコアの端部側面を前記コイル端部収容部の回転方向後方面に当接させて位置決めを行うことを特徴とする捻り装置。