JP2012239323A - コイルセット方法及びコイル挿入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】螺旋巻きステータを作るため、コイル保持具に全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットする際、作業性よくセットできるようにしたコイルセット方法及びコイル挿入方法を提供する。
【解決手段】コイル保持具６０のガイド棒６１の間隙の所定の位置から、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを順番に、所定間隔で落とし込む際、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側であって、最後のコイル及びその前のいくつかのコイルの一側を落とし込む際に干渉するもの、及び前のコイルの他側が正規でない間隙に落とし込まれていて、正規の間隙に落とし込むと前のコイルの他側が抜き出せなくなるものについては、それらに干渉しない正規でない間隙に落とし込んでおき、最後のコイルが落とし込まれた後、正規でない間隙に落とし込まれた、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出して正規の間隙に落とし込む。
【選択図】図１６

Description

本発明は、ステータコアに複数のコイルを螺旋状に重なった状態で挿入するための、コイル保持具へのコイルセット方法、及びセットされたコイルをステータコアに挿入するコイル挿入方法に関する。

ステータコアにコイルを装着する方法としては、ステータコアの内歯に直接コイルを巻付ける直巻方法と、巻線したコイルをコイル挿入治具に保持させておき、コイル挿入装置によってステータコアのスロットに挿入するコイル挿入方法とが採用されている。

しかしながら、従来のコイル挿入方法では、各磁極に対して同心巻きされたコイルしか形成できないので、そのようなステータコアを用いたモータは、周方向の起磁力密度が不均一になるという現象によってトルクムラが発生する。このトルクムラはモータの振動や騒音を発生させる原因となり、効率低下も起こす。

このような問題を解決するため、ステータコアの端面から見たときコイル同士が螺旋状に重なった形態をなすステータ（以下「螺旋巻きステータ」とする）が知られている。このステータは、コイルエンドが短く、その高さが比較的均一でコンパクトな形状となると共に、モータとしたときのトルクムラが小さく、モータの振動や騒音を低減させることができるという優れた特性を有している。

そして、このようなステータを作るため、下記特許文献１には、コイル保持具に、全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットする方法が提案されている。この方法は、コイル保持具に、最初にセットする開始側ステータコイルを基準として所定の一方向となるコイルセット方向に順次重ね合わせながらコイルをセットし、開始側ステータコイルの一方の片側のセット位置に対して他方の片側を同一位置又は超える位置にセットする終了側ステータコイルについては、当該ステータコイルを前記開始側ステータコイルに潜り込ませるようにしてセットすることを特徴としている。

特開２００７−３３６７２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、スロット数の多いステータコアに適用する場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルをコイル保持具の所定の間隙に順次落とし込んでいくと、終了側のコイルのいくつかのものが、開始側のコイルの複数のものと干渉してしまうため、開始側のコイルの複数のものの片側を持ち上げた状態で、終了側のコイルをセットしなければならず、操作が煩雑で作業性が悪いという問題点があった。

したがって、本発明の目的は、螺旋巻きステータを作るため、コイル保持具に全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットする際、作業性よくセットできるようにしたコイルセット方法及びコイル挿入方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の１つは、コイル挿入装置を使用してステータコアに複数個のコイルを螺旋状に重ね合わせて装着するため、円環状に配列された複数本のガイド棒を有するコイル保持具を用いて、前記ガイド棒の間隙の所定の位置から、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを順番に、所定間隔で落とし込み、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定の間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定の間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットするコイルセット方法において、
前記ガイド棒の間隙の所定の位置からコイルを落とし込み始める際、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側であって、最後のコイル及びその前のいくつかのコイルの一側を落とし込む際に干渉するもの、及び前のコイルの他側が正規でない間隙に落とし込まれていて、正規の間隙に落とし込むと前のコイルの他側が抜き出せなくなるものについては、それらに干渉しない正規でない間隙に落とし込んでおき、
最後のコイルが落とし込まれた後、正規でない間隙に落とし込まれた、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出して正規の間隙に落とし込むことを特徴とするコイルセット方法を提供するものである。

上記発明によれば、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を、最後のコイル及びその前のいくつかのコイルが干渉しないように、正規でない間隙に落とし込んでおくことにより、最後のコイルに至るまで、ガイド棒の間隙の所定の位置から、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを順番に、所定間隔で落とし込むことができる。そして、最後のコイルを落とし込んだ後に、正規でない間隙に落とし込まれた、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出して正規の間隙に落とし込むことにより、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定の間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定の間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットすることができる。

このように、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側と重なる終了側のコイルを、最初のコイルやそれに続くいくつかのコイルを持ち上げることなく、そのまま落とし込むことができるので、作業性よくセットすることができ、セット作業を機械によって自動化することも容易になる。

本発明のコイルセット方法においては、前記コイルを複数のグループに分けて、前記コイル保持具の複数箇所から各グループのコイルを同時に落とし込んでいき、最初のコイルに隣接する他のグループの最後のコイルが落とし込まれた後、前記最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出して正規の間隙に落とし込むことが好ましい。この態様によれば、コイル保持具の複数箇所からセットを開始し、隣接するグループの開始側のコイルと重ね合せることによってセットを終了することができるので、セット作業を短時間で行うことができる。

また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを、それぞれの巻枠に巻付けて形成し、各巻枠から各コイルを順番に、前記コイル保持具の所定の間隙に落とし込むことが好ましい。この態様によれば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルをそれぞれの巻枠に連続して巻き付けておき、各巻枠からコイルを順番に落とし込んでセットできるので、作業性を向上させることができる。

また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを、それぞれの巻枠に巻付けて形成した後、各巻枠を縮径させて、コイルの一側が他側に対して低い位置となるようにコイルを斜めに保持させ、その状態で前記コイル保持具の所定の間隙への落とし込みを行うことが好ましい。この態様によれば、巻枠への巻線を通常の方法で行うと共に、巻枠を縮径させてコイルの一側を他側に対して低い位置に保持させることができる。このため、隣接するコイルの他側が乗せられる一側を低く保持し、反対側に隣接するコイルの一側の上に乗せる他側を高く保持した状態で、コイル保持具に落とし込むことができ、コイルが重なって積み上がってしまうことを防止できる。

更に、最初のコイルに続くいくつかのコイルの他側を正規でない間隙に落とし込む際には、最初にコイルの一側を正規の間隙に落とし込み、次いでコイル保持具を回転させて、前記正規でない間隙をコイルの他側の下方に配置させ、その状態で前記コイルの他側を前記正規でない間隙に落とし込むことが好ましい。この態様によれば、正規でない間隙に他側を落とし込む、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルを、他のコイルと共通の巻枠に巻き付けて形成することができる。

一方、本発明のコイル挿入方法は、前述したいずれか１つの方法によってコイル保持具にコイルをセットした後、該コイル保持具がコイル挿入治具である場合にはそのまま、該コイル保持具がトランスファー治具である場合にはコイル挿入治具にコイルを移した後、該コイル挿入治具の上部にステータコアをセットして、コイル挿入装置によってコイルを挿入することを特徴とする。

上記発明によれば、前述したいずれか１つの方法によってコイル保持具にコイルをセットすることにより、コイル保持具がコイル挿入治具である場合にはそのまま、コイル保持具がトランスファー治具である場合にはコイル挿入治具にコイルを移すことにより、コイル挿入治具の所定の間隙にコイルが全体として螺旋状に重なり合って挿入された状態となるので、これをコイル挿入装置によってステータコアに挿入することにより、ステータコアの端面から見たときコイル同士が螺旋状に重なった形態をなす螺旋巻きステータを得ることができる。

本発明によれば、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を、最後のコイル及びその前のいくつかのコイルが干渉しないように、正規でない間隙に落とし込んでおくことにより、最後のコイルに至るまで、ガイド棒の間隙の所定の位置から、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを順番に、所定間隔で落とし込むことができる。そして、最後のコイルを落とし込んだ後に、正規でない間隙に落とし込まれた、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出して正規の間隙に落とし込むことにより、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定の間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定の間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルを作業性よくセットすることができる。

そして、コイル保持具がコイル挿入治具である場合にはそのまま、該コイル保持具がトランスファー治具である場合にはコイル挿入治具にコイルを移した後、該コイル挿入治具の上部にステータコアをセットして、コイル挿入装置によってコイルを挿入することにより、ステータコアの端面から見たときコイル同士が螺旋状に重なった形態をなす螺旋巻きステータを得ることができる。

本発明のコイルセット方法に用いる装置の一例を示す概略正面図である。 同装置の平面図である。 同装置の第１巻枠の横断面図である。 同装置の概略側面図である。 同装置の第２巻枠の横断面図である。 同装置の中子の平面図である。 同装置における巻線時の状態を示す説明図である。 同装置における巻線終了時の状態を示す説明図である。 本発明によるコイルセット方法の一実施形態における第１ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第２ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第３ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第４ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第５ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第６ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第１１ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第１２ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第１３ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第１４ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第１５ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法における第１６ステップを示す説明図である。 同コイルセット方法によりセットされたコイルを有するコイル挿入治具をコイル挿入装置に配置して、ステータコアを装着した状態を示す断面図である。 図２１に示す状態からコイル挿入治具を上昇させて、ブレードの先端をステータコアの上端面より突出させた状態を示す断面図である。 図２２に示す状態からストリッパを上昇させて、コイルの上半部をステータコアのスロットに挿入した状態を示す断面図である。 図２３に示す状態からストリッパを更に上昇させて、コイルをステータコアのスロットに完全に挿入した状態を示す断面図である。 上記方法によりコイルを装着したステータコアの平面図である。

以下、図面に基づいて本発明によるコイルセット方法及びコイル挿入方法の一実施形態を説明する。図１〜図８には、本発明によるコイルセット方法を実施するための装置の一例が示されている。

図１に示すように、この装置は、巻枠回転装置１０と、その下方に配置されたコイル落とし込み装置３０とを有している。巻枠回転装置１０は、図示しない駆動機構によって昇降動作する昇降フレーム１１と、この昇降フレーム１１上に設置されたモータ１２と、昇降フレーム１１の下面に取付けられた第１巻枠１３とを有している。第１巻枠１３は、昇降フレーム１１を貫通して上方に延出された支軸１４を介して回転可能に支持され、支軸１４には従動プーリ１５が装着されている。また、モータ１２の図示しない駆動軸には駆動プーリ１６が取付けられ、駆動プーリ１６及び従動プーリ１５に張設されたタイミングベルト１７を介して、第１巻枠１３が回転するようになっている。

図２に示すように、モータ１２、駆動プーリ１６、従動プーリ１５及びタイミングベルト１７は、昇降フレーム１１上に３セットずつ設置されており、昇降フレーム１１の下面には、それぞれに対応して第１巻枠１３が取付けられている。３つの第１巻枠１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを巻線するためのものとなる。

また、第１巻枠１３は、支持板１８と、該支持板１８から下方に延出された第１支持棒１９と、第２支持棒２０とを有している（図１参照）。第１支持棒１９と第２支持棒２０は、図３に示すような断面形状をなし、所定の間隔を開けて平行に配設されている。後述するように、第１支持棒１９及び第２支持棒２０の外周に導線が巻き付いて、コイルが形成されるようになっている。

コイル落とし込み装置３０は、支柱３１と、その上端部に水平な支軸３２を介して回転可能に取付けられた回転アーム３３と、回転アーム３３の両端部に支軸３４を介して回転可能に取付けられた第２巻枠３５とを有している。回転アーム３３が水平状態にあるとき、一方の第２巻枠３５は、巻枠回転装置１０の第１巻枠１３の真下に位置し、他方の第２巻枠３５は、コイル保持具６０の上方に位置するようになっている。

図４に示すように、第２巻枠３５は、第１枠板３６と、第２枠板３７と、それらを開閉可能に連結する複数（この実施形態の場合３つ）のリンク３８と、第１枠板３６及び第２枠板３７を閉じる方向に付勢する複数（この実施形態の場合２つ）のスプリング３９とを有している。

図５に示すように、第２巻枠３５の第１枠板３６と第２枠板３７とは、ほぼ平行に配置された棒状部材からなる。そして、前述した昇降フレーム１１が図１中に想像線で示すように下降すると、第１巻枠１３の第１支持板１９及び第２支持板２０が、上記第１枠板３６と第２枠板３７との間に挿入されて、スプリング３９の付勢力に抗して、第１枠板３６と第２枠板３７とを所定の間隙に広げるようになっている。

また、第２枠板３７に隣接して、掻き落とし棒４０が第２巻枠３７の長手方向にスライド可能に配置されている。この掻き落とし棒４０には、所定間隔で爪４１が取付けられており、第２巻枠３５に巻線されたコイルを爪４１で引っ掛けて、下方に移動させてコイル保持具６０に落とし込むことができるようになっている。

コイル保持具６０の上方に位置する第２巻枠３５の更に上方には、プッシャ装置４２が昇降可能に配置されており、該プッシャ装置４２は、図示しない駆動機構を介して、上下にスライド可能とされた棒状のプッシャ４３を有している。棒状のプッシャ４３は、プッシャ装置４２が下降するとき、第２巻枠３５の掻き落とし棒４０の上端に当接し、掻き落とし棒４０を下方にスライドさせて、掻き落とし棒４０に取付けられた爪４１によって、第２巻枠３５に巻き付いたコイルを下方に移動させるようになっている。

更に、第１巻枠１３の下方に配置された第２巻枠３５の下方には、中子４４が水平移動及び上下移動可能に配置されている。中子４４は、支持板４５と、この支持板４５から平行に立設された、第１支持棒４６と、第２支持棒４７とを有している。第１支持棒４６及び第２支持棒４７は、図６に示すように、所定の間隔で平行に配設されており、第１巻枠１３の第１支持棒１９及び第２支持棒２０よりも細い棒材で構成されている。また、回転アーム３３には、中子４４が上昇するとき、第１支持棒４６及び第２支持棒４７が挿通される挿通孔４８が形成されている。

更に、第１巻枠１３の下方に配置された第２巻枠３５の側方には、巻線ノズル４９が上下移動可能に配置されている。巻線ノズル４９は、図示しない導線リールから複数本の導線Ｗを供給され、複数本の導線Ｗを並列させた状態で繰り出すようになっている。

一方、コイル保持具６０は、この実施形態では、所定間隔で環状に配列された複数本のブレード６１と、各ブレードの外側に配置されたウェッジガイド６２とを有し、所定の間隙に引き掛けたコイルをそのままコイル挿入装置に移動させてコイル挿入ができるようなコイル挿入治具をなしている。すなわち、この実施形態の場合、上記ブレード６１が本発明におけるガイド棒をなしている。ただし、コイル保持具６０としては、トランスファー治具のように、所定間隔で環状に配列された複数本のガイド棒だけを有し、所定間隙に引き掛けたコイルを、上記コイル挿入治具に受け渡すような治具を用いることもできる。

図７、８に示すように、コイル落とし込み装置３０の支柱３１、回転アーム３３、及び回転アーム３３の両端部に装着された第２巻枠３５は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相用に３組設けられており、各相の下方に位置する第２巻枠３５（図７，８において上方に位置する第２巻枠３５）が、コイル保持具６０の各ブレード６１の所定の間隙に整合するように所定角度で隣接するように配列されている。また、各相の上方に位置する第２巻枠３５の外周には、前述した巻線ノズル４９が上下移動可能に配置されている。

なお、図示を省略したが、この実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３組の巻枠を有する上記装置が２台設置されており、２台の装置によってコイル保持具６０へのコイルの落とし込み作業を２箇所で同時に行うことができるようになっている。

次に、上記装置を用いた本発明のコイルセット方法について説明する。

まず、図１に示すように、回転アーム３３が水平に位置し、一方の第２巻枠３５が第１巻枠１３の下方に位置し、他方の第２巻枠３５がコイル保持具６０の上方に位置した状態で、昇降フレーム１１が下降して、第１巻枠１３が第２巻枠３５の第１枠板３６と第２枠板３７との間に挿入され、図４の上方の第２巻枠３５に示されるように、第１枠板３６と第２枠板３７との間隔がスプリング３９の付勢力に抗して広げられる。この状態を平面的に見たのが図７である。

この状態で巻線ノズル４９から繰り出される複数本の導線Ｗの一端をそれぞれの第２巻枠３７に固定しておき、モータ１２を作動させて駆動プーリ１６、タイミングベルト１７及び従動プーリ１５を介して第１巻枠１３を回転させると、第１巻枠１３及び第２巻枠３５が回転し、組み合わせられた両巻枠の外周に導線Ｗが巻き付いてコイルが形成される。この場合、巻線ノズル４９を徐々に上方へ移動させることにより、導線Ｗを整列させて巻線することができる。

第１巻枠１３及び第２巻枠３５を所定方向に所定回数回転させて１つ目のコイルを形成したら、その終端部を第１巻枠１３の第２支持棒２０の図示しない凸部に引き掛けて、今度は第１巻枠１３及び第２巻枠３５を上記と逆方向に所定回数回転させると共に、巻線ノズル４９を更に上方に移動させることにより、２つ目のコイルを形成することができる。このような操作を繰り返すことによって、各相毎に、第１巻枠１３及び第２巻枠３５の下方から上方に向けて所定間隔で、所定数のコイルを連続して形成することができる。なお、巻線ノズル４９を上方から下方に移動させて、複数のコイルを形成することもできる。

これによって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３組の巻枠を有する２台の巻線装置によって、後述するＵ１〜Ｕ４、Ｖ１〜Ｖ４、Ｗ１〜Ｗ４、並びにＵ５〜Ｕ８、Ｖ５〜Ｖ８、Ｗ５〜Ｗ８の各コイルが、対応するそれぞれの巻枠上に渡り線でつながった状態で縦方向に連続的に巻線される。これによって渡り線を短くできるというメリットが得られる。

こうして、巻線操作が終了したら、上記巻線操作を行った第２巻枠３５の下方に中子４４を移動させ、その状態で中子４４を上昇させると、中子４４の第１支持棒４６、第２支持棒４７が、回転アーム３３の挿通孔４８を通して上昇し、それらの上端部が第１巻枠１３の第１支持棒１９及び第２支持棒２０の下端に当接する。その状態で、昇降フレーム１１を中子４４と同期して上昇させると、第２巻枠３５の第１枠板３６と第２枠板３７との間に挿入された、第１巻枠１３の第１支持棒１９及び第２支持棒２０の代りに、中子４４の第１支持棒４６及び第２支持棒４７が挿入されていく。なお、このとき、巻き方向を変えるときに使用した、第１巻枠１３の第２支持棒２０の図示しない凸部を引き込めて、コイルが引きかかからないようにする。

そして、第１巻枠１３の第１支持棒１９及び第２支持棒２０が、第２巻枠３５の第１枠板３６と第２枠板３７との間から抜き出され、その代りに中子４４の第１支持棒４６及び第２支持棒４７が挿入されると、図４に示すスプリング３９の付勢力によって、上方の第２巻枠３５の第１枠板３６と第２枠板３７との間隔が狭められて、同図の下方に示す第２巻枠３５と同様な縮径状態となる。この状態を平面的に見たのが図８である。このとき、第１枠板３６と第２枠体３７とが長さ方向にずれて縮径するため、第２巻枠３５の外周に巻付けられたコイルの一側が高く他側が低くなるようにずれて、斜めに巻付けられた状態となる。

こうして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相用のそれぞれの第２巻枠３５に、所定数のコイルが巻付けられて、一側が高く他側が低い斜めに保持された状態となったら、図示しない駆動機構により回転アーム３３が回転し、巻線された第２巻枠３５及びそれに組み込まれた中子４４が、図１のコイル保持具６０の上方に移動する。

そして、コイル保持具６０のブレード６１の所定の間隙に、所定の第２巻枠３５に巻付けられた落とし込むべきコイルが整合した状態で、プッシャ装置４２が下降し、プッシャ４３によって掻き落とし棒４０（図４参照）が押されて下方にスライドし、爪４１によって下方に位置するコイルがコイル保持具６０のブレード６１の所定の間隙に落とし込まれる。このとき、コイル保持具６０を、図示しない駆動機構により回動させることにより、所定の第２巻枠３５に保持されたコイルが、ブレード６１の所定の間隙に整合するように位置決めすることができる。また、コイルの落とし込みは、プッシャ装置４２の移動量を調整することによって、コイルの一側ずつ行うこともできるし、コイル全体を一度に落とし込むこともできる。

図９〜２０には、こうして巻線されて第２巻枠３５に保持されたコイルを１つずつ落とし込みながら、コイル保持具６０にセットする手順の一実施形態が示されている。それぞれの図の（ａ）は平面図、（ｂ）はブレード６１を展開して示す説明図である。

なお、この実施形態では、コイル保持具６０として、合計４８本のブレード６１が環状に配列されたものが用いられている。ただし、図９〜２０の（ｂ）では、コイルの保持位置を明示するため、両端部の３本のブレードを重複して記載している。

また、合計４８本のブレード６１には合計４８の間隙が設けられるが、コイルＵ１の一側（低い位置に保持された側部）が落とし込まれる間隙（図９参照）をＳ１とし、以下反時計回りにＳ２…Ｓ４８と表示する。

なお、以下の説明では、コイルを落とし込む順番で、最初のコイル、２番目のコイル、３番目のコイル…と表記する。後述するように、この実施形態では、落とし込み作業を周方向の対向する２箇所から反時計方向に向かって同時に開始するため、それぞれの順番のコイルが２つずつ存在することになり、最後のコイルが１２番目となる。

また、図中、Ｕ１〜Ｕ８はＵ相のコイル、Ｖ１〜Ｖ８はＶ相のコイル、Ｗ１〜Ｗ８はＷ相のコイルを表し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルがそれぞれ順番に落とし込まれるようになっている。すなわち、図２０に示されるように、各相８つずつ、合計２４個のコイルが保持されるようになっている。また、それぞれのコイルは、その一側が挿入されたブレード６１の間隙に対して、他側はそれから５つ離れた間隙に挿入される（コイルの両側の間に５本のブレード６１が入る）ようになっている。

図９に示されるように、この実施形態では、コイル保持具６０の周方向に対向する２箇所からコイルの落とし込み作業が同時に開始され、それぞれの開始箇所を起点にして反時計方向に落とし込み作業が進行する。そして、最初のコイルＵ１、Ｕ５は、その一側（低い位置に保持された側部）を正規の間隙Ｓ１、Ｓ２５に落とし込まれ、他側（高い位置に保持された側部）は、上記間隙Ｓ１、Ｓ２５に隣接する、正規でない間隙Ｓ４８、Ｓ２４に落とし込まれる。なお、以下の説明において、「一側」とは、低い位置に保持された側部、言い換えると隣接するコイルの下に入る側部を意味し、「他側」とは、高い位置に保持された側部、言い換えると上記と反対側に隣接するコイルの上に重なる側部を意味することにする。

この場合、第２巻枠３５に保持されたコイルは、その両側がコイル保持具６０のブレード６１の正規の間隙に整合するように構成されているので、上記コイルＵ１、Ｕ５の落とし込みは、その一側を正規の間隙Ｓ１、Ｓ２５に落とし込んだ後、コイル保持具６０を回転させて、コイルＵ１、Ｕ５の他側が正規でない間隙Ｓ４８、Ｓ２４に整合するように配置し、その状態で上記他側を落とし込むことによってなされる。以下のコイルにおいて、他側を正規でない間隙に落とし込む場合も、同様に行うことができる。

図１０は、２番目のコイルＶ１、Ｖ５を落とし込んだ状態を示し、２番目のコイルＶ１、Ｖ５は、その一側を正規の間隙Ｓ３、Ｓ２７に落とし込まれ、他側は、上記間隙Ｓ３、Ｓ２７に対して２つ離れた、正規でない間隙Ｓ１、Ｓ２５に落とし込まれる。

図１１は、３番目のコイルＷ１、Ｗ５を落とし込んだ状態を示し、３番目のコイルＷ１、Ｗ５は、その一側を正規の間隙Ｓ５、Ｓ２９に落とし込まれ、他側は、上記間隙Ｓ５、Ｓ２９に対して３つ離れた、正規でない間隙Ｓ２、Ｓ２６に落とし込まれる。

図１２は、４番目のコイルＵ２、Ｕ６を落とし込んだ状態を示し、４番目のコイルＵ２、Ｕ６は、その一側を正規の間隙Ｓ７、Ｓ３１に落とし込まれ、他側は、上記間隙Ｓ７、Ｓ３１に対して４つ離れた、正規でない間隙Ｓ３、Ｓ２７に落とし込まれる。

図１３は、５番目のコイルＶ２、Ｖ６を落とし込んだ状態を示し、５番目のコイルＶ２、Ｖ６は、その一側を正規の間隙Ｓ９、Ｓ３３に落とし込まれ、他側も、上記間隙Ｓ９、Ｓ３３に対して５つ離れた、正規の間隙Ｓ４、Ｓ２８に落とし込まれる。

このように、５番目のコイルから、コイルの両側を正規の間隙に落とし込むことができるので、第２巻枠３５に保持されたコイルの両側が、ブレード６１の上記正規の間隙に整合するように位置決めして、コイル全体を一度に落とし込むことができる。

図１４は、６番目のコイルＷ２、Ｗ６を落とし込んだ状態を示し、６番目のコイルＷ２、Ｗ６は、その一側を正規の間隙Ｓ１１、Ｓ３５に落とし込まれ、他側も、上記間隙Ｓ１１、Ｓ３５に対して５つ離れた、正規の間隙Ｓ６、Ｓ３０に落とし込まれる。

以下、このような工程を繰り返して、コイルの一側を他のコイルに重ねることなく正規の間隙に落とし込み、コイルの他側を他のコイルに重なるように正規の間隙に落とし込んでいく。その結果、コイルが斜めに重なりながら、螺旋状に配列されていく。

図１５は、上記操作を繰り返して１１番目のコイルＶ４、Ｖ８を落とし込んだ状態を示している。１１番目のコイルＶ４、Ｖ８は、その一側を正規の間隙Ｓ２１、Ｓ４５に落とし込まれ、他側も、上記間隙Ｓ２１、Ｓ４５に対して５つ離れた、正規の間隙Ｓ１６、Ｓ４０に落とし込まれる。

なお、１１番目のコイルＶ４，Ｖ８の一側が落とし込まれる正規の間隙Ｓ２１、Ｓ４５は、１番目のコイルＵ５、Ｕ１の他側が落とし込まれるべき正規の間隙Ｓ２０、Ｓ４４よりも、反時計方向に進行した位置にあり、１番目のコイルＵ５、Ｕ１の他側が正規の間隙に落とし込まれている場合には、１番目のコイルＵ５、Ｕ１の他側の上に重なってしまうのであるが、１番目のコイルＵ５、Ｕ１の他側が正規でない間隙Ｓ２４、Ｓ４８に落とし込まれているので、１番目のコイルＵ５、Ｕ１の上に重なることなく、そのまま落とし込むことができる。

図１６は、１２番目のコイルＷ４、Ｗ８、すなわち最初のコイルＵ１、Ｕ５に隣接する最後のコイルを落とし込んだ状態を示している。１２番目のコイルＷ４、Ｗ８は、その一側を正規の間隙Ｓ２３、Ｓ４７に落とし込まれ、他側も、上記間隙Ｓ２３、Ｓ４７に対して５つ離れた、正規の間隙Ｓ１８、Ｓ４２に落とし込まれる。

なお、１２番目のコイルＶ４，Ｖ８の一側が落とし込まれる正規の間隙Ｓ２３、Ｓ４７は、１番目のコイルＵ５、Ｕ１の他側が落とし込まれるべき正規の間隙Ｓ２０、Ｓ４４、及び２番目のコイルＶ５、Ｖ１の他側が落とし込まれるべき正規の間隙Ｓ２２、Ｓ４６に対して、反時計方向に進行した位置にあり、それぞれのコイルＵ５、Ｕ１、Ｖ５、Ｖ１の他側が正規の位置に落とし込まれている場合には、それらの上に重なってしまうのであるが、上記各コイルＵ５、Ｕ１、Ｖ５、Ｖ１の他側が正規でない間隙Ｓ２４、Ｓ４８、Ｓ２５、Ｓ１に落とし込まれているので、１番目のコイルＵ５、Ｕ１、２番目のコイルＶ５、Ｖ１の上に重なることなく、そのまま落とし込むことができる。

このように、本発明によれば、最初のコイルやそれに続くいくつかのコイルの他側を正規でない間隙に挿入しておくことにより、最後のコイルに至るまで、そのまま正規の間隙に落とし込むことが可能となり、最初のコイルやそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出し、持ち上げた状態で挿入する必要がないので、作業性が良好になり、作業を自動化することも容易になる。

図１７は、１番目のコイルＵ１、Ｕ５の他側を、正規でない間隙Ｓ４８、Ｓ２４から抜き出して、正規の間隙Ｓ４４、Ｓ２０に挿入した状態を示している。これによって、１番目のコイルＵ１、Ｕ５の他側が、１１番目のコイルＶ４、Ｖ８及び１２番目（最後）のコイルＷ４，Ｗ８の上に重なって保持される。このとき、２番目のコイルＶ１、Ｖ５、３番目のコイルＷ１、Ｗ５、４番目のコイルＵ２、Ｕ６の他側が、前述したように正規でない間隙に挿入されていることにより、１番目のコイルＵ１、Ｕ５の他側をその正規でない間隙Ｓ４８、Ｓ２４から抜き出すことができる。

図１８は、２番目のコイルＶ１、Ｖ５の他側を、正規でない間隙Ｓ１、Ｓ２５から抜き出して、正規の間隙Ｓ４６、Ｓ２２に挿入した状態を示している。これによって、２番目のコイルＶ１、Ｖ５の他側が、１２番目（最後）のコイルＷ４，Ｗ８及び１番目のコイルＵ１、Ｕ５の上に重なって保持される。このとき、３番目のコイルＷ１、Ｗ５、４番目のコイルＵ２、Ｕ６の他側が、前述したように正規でない間隙に挿入されていることにより、２番目のコイルＶ１、Ｖ５の他側を、正規でない間隙Ｓ１、Ｓ２５から抜き出すことができる。

図１９は、３番目のコイルＷ１、Ｗ５の他側を、正規でない間隙Ｓ２、Ｓ２６から抜き出して、正規の間隙Ｓ４８、Ｓ２４に挿入した状態を示している。これによって、３番目のコイルＷ１、Ｗ５の他側が、１番目のコイルＵ１、Ｕ５及び２番目のコイルＶ１、Ｖ５の上に重なって保持される。このとき、４番目のコイルＵ２、Ｕ６の他側が、前述したように正規でない間隙に挿入されていることにより、３番目のコイルＷ１、Ｗ５の他側を、正規でない間隙Ｓ２、Ｓ２６から抜き出すことができる。

図２０は、４番目のコイルＵ２、Ｕ６の他側を、正規でない間隙Ｓ３、Ｓ２７から抜き出して、正規の間隙Ｓ２、Ｓ２６に挿入した状態を示している。これによって、４番目のコイルＵ２、Ｕ６の他側が、２番目のコイルＶ１、Ｖ５及び３番目のコイルＷ１、Ｗ５の上に重なって保持される。

こうして、全てのコイルが螺旋状に重なりながら、コイル保持具６０のブレード６１の所定の間隙に挿入された状態にセットすることができる。すなわち、各コイルは、その一側が隣接するコイルの他側の下になって所定の間隙に挿入され、その他側が反対側に隣接するコイルの一側の上に重なって、上記間隙から所定数離れた間隙（この実施形態では上記間隙から５つ離れた間隙）に挿入された状態にセットされる。

なお、正規でない間隙に落とし込んでおくコイルの数は、適用すべきステータコアのスロット数、コイルの数、コイルの両側が挿入される間隙の間に入るガイド棒（この実施形態ではブレード）の数などによって変わってくる。

また、コイルの落とし込み方向は、反時計方向に限らず、時計方向に進めてもよい。更に、コイルの落とし込みは、１箇所からスタートして１周するように行ってもよいし、３箇所からスタートして、１２０度ほど進んだところで終了するようにしてもよい。

更に、正規でない間隙に落とし込んだコイルの他側を、正規でない間隙から抜き出して正規の間隙に挿入する作業は、前述したように、最初のコイルから１つずつ順番に行ってもよいが、複数のコイルを正規でない間隙から同時に抜き出して正規の間隙に同時に挿入することもできる。

次に、図２１〜２５を参照して、上記のようにセットされたコイルを、コイル挿入装置によって、ステータコアに挿入する、本発明のコイル挿入方法の一実施形態について説明する。

このコイル挿入は、上記の方法でコイル保持具６０にセットされたコイルを用い、コイル保持具６０として、ブレード６１及びウェッジガイド６２を有するコイル挿入治具を用いた場合（上記実施形態のような場合）にはそのまま、トランスファー治具のようにガイド棒だけを有するものを用いた場合には、コイル挿入治具に移し替えた後、コイル挿入装置にセットして行うことができる。

コイル挿入装置としては、通常のコイル挿入装置を用いて行うことができ、図２１〜２４には、その一例が示されている。このコイル挿入装置７０は、テーブル７１に設置されたコイル挿入治具７２を有している。このコイル挿入治具７２は、外周にフランジ部７４が形成されたほぼ筒状の本体ケース７３と、該本体ケース７３内に配置された、複数本のウェッジガイド６２と、その内側に配置されたブレード６１とを有している。そして、コイル挿入治具７２は、本体ケース７３のフランジ部７４を上記テーブル７１に支持されて設置されている。

ブレード６１及びウェッジガイド６２は、ステータコア６５の図示しない内歯に対応して環状に配列されている。ウェッジガイド６２は、それらの基部を本体ケース７３の内周に挿入されて、ボルトによって固定されている。ブレード６１は、それらの基部を筒状のブレードホルダ７５にボルトによって固定され、ウェッジガイド６２に対応して、それらの内側に配置されている。本体ケース７３の下面には、環状の基板７６が取付けられて、ブレード６１及びブレードホルダ７５を支持している。

ブレード６１の更に内側には、ストリッパ７７が配置されている。ストリッパ７７は、その外周にブレード６１の間隙に挿入される複数の押し歯を有しており、ブレード６１に引き掛けられたコイルＣをステータコア６５のスロットに挿入する役割をなす。ストリッパ７７の上面中央には、コイルエンドどうしの干渉を避けるためのガイド棒７８が立設され、ストリッパ７７の下面には筒状アダプタ７９が取付けられている。

基板７６の中央の開口には、筒状をなす第１駆動軸８０と、この第１駆動軸８０内に挿入された第２駆動軸８１とが挿入されている。第１駆動軸８０は、その上端部がブレードホルダ７５に連結可能とされ、第２駆動軸８１は、その上端部がストリッパ７７の筒状アダプタ７９に連結可能とされている。すなわち、第１駆動軸８０が上昇すると、ブレードホルダ７５を介してブレード６１が上昇し、第２駆動軸８１が上昇すると、筒状アダプタ７９を介してストリッパ７７が上昇するようになっている。

次に、上記コイル挿入装置７０を用いて、前記方法でブレード６１の所定の間隙にセットしたコイルＣを、ステータコア６５に挿入する手順を説明する。

まず、図２１に示すように、ブレード６１の上端部をステータコア６５内に挿入して、ウェッジガイド６２の先端がステーコア６５の下端面に当接する位置に、ステータコア６５を配置する。

次いで、図２２に示すように、第１駆動軸８０及び第２駆動軸８１を押し上げてブレード６１及びストリッパ７７を上昇させ、ブレード６１の先端部がステータコア６５の上端面よりやや突出した位置にする。

この状態で、図２３に示すように、第２駆動軸８１だけを更に押し上げてストリッパ７７を上昇させ、ストリッパ７７の図示しない押し歯によって、ブレード６１に引き掛けられてセットされたコイルＣをステータコア６５のスロットに挿入していく。コイルＣは、ブレード６１に案内されて、それらの両側が挿入されている、ブレード６１の間隙に対応するスロットに挿入されていく。

そして、図２４に示すように、ストリッパ７７をステータコア６５の上端面から突出するまで押し上げると、コイルＣの上方の端部がステータコア６５の上端面から突出し、ブレード６１の上端部を乗り越えて外方に広がり、ステータコア６５のスロットにコイルＣが完全に挿入される。

最後に第１駆動軸８０及び第２駆動軸８１を下降させて、ストリッパ７７及びブレード６１を元の位置に復帰させ、ステータコア６５をブレード６１の先端から取り外すことにより、コイル挿入作業が終了する。

こうして製造されたコイル付きのステータコア６５は、図２５に示すように、ステータコア６５の端面から突出する各コイルＣの端部（コイルエンド）が、螺旋状に重なった形状をなし、その高さが比較的均一で、コンパクトな形状となる。そのため、モータとしたときのトルクムラが小さく、モータの振動や騒音を低減させ、モータの効率をよくすることができるという優れた特性を有している。

１０ 巻枠回転装置
１２ モータ
１３ 第１巻枠
１４ 支軸
１５ 従動プーリ
１６ 駆動プーリ
１７ タイミングベルト
１８ 支持板
１９ 第１支持棒
２０ 第２支持棒
３０ コイル落とし込み装置
３１ 支柱
３２ 支軸
３３ 回転アーム
３４ 支軸
３５ 第２巻枠
３６ 第１枠板
３７ 第２枠板
３８ リンク
３９ スプリング
４０ 掻き落とし棒
４１ 爪
４２ プッシャ装置
４３ プッシャ
４４ 中子
４５ 支持板
４６ 第１支持棒
４７ 第２支持棒
４８ 挿通孔
４９ 巻線ノズル
６０ コイル保持具
６１ ブレード
６２ ウェッジガイド
６５ ステータコア
７０ コイル挿入装置
７１ テーブル
７２ コイル挿入治具
７３ 本体ケース
７４ フランジ部
７５ ブレードホルダ
７６ 基板
７７ ストリッパ
７８ ガイド棒
７９ 筒状アダプタ
８０ 第１駆動軸
８１ 第２駆動軸
Ｃ コイル
Ｓ１〜Ｓ４８ 間隙
Ｕ１〜Ｕ８ Ｕ相のコイル
Ｖ１〜Ｖ８ Ｖ相のコイル
Ｗ１〜Ｗ８ Ｗ相のコイル
Ｗ 導線

Claims (6)

1. コイル挿入装置を使用してステータコアに複数個のコイルを螺旋状に重ね合わせて装着するため、円環状に配列された複数本のガイド棒を有するコイル保持具を用いて、前記ガイド棒の間隙の所定の位置から、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを順番に、所定間隔で落とし込み、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定の間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定の間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットするコイルセット方法において、
   前記ガイド棒の間隙の所定の位置からコイルを落とし込み始める際、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側であって、最後のコイル及びその前のいくつかのコイルの一側を落とし込む際に干渉するもの、及び前のコイルの他側が正規でない間隙に落とし込まれていて、正規の間隙に落とし込むと前のコイルの他側が抜き出せなくなるものについては、それらに干渉しない正規でない間隙に落とし込んでおき、
   最後のコイルが落とし込まれた後、正規でない間隙に落とし込まれた、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出して正規の間隙に落とし込むことを特徴とするコイルセット方法。
2. 前記コイルを複数のグループに分けて、前記コイル保持具の複数箇所から各グループのコイルを同時に落とし込んでいき、最初のコイルに隣接する他のグループの最後のコイルが落とし込まれた後、前記最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出して正規の間隙に落とし込む、請求項１記載のコイルセット方法。
3. Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを、それぞれの巻枠に巻付けて形成し、各巻枠から各コイルを順番に、前記コイル保持具の所定の間隙に落とし込む、請求項１又は２記載のコイルセット方法。
4. Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを、それぞれの巻枠に巻付けて形成した後、各巻枠を縮径させて、コイルの一側が他側に対して低い位置となるようにコイルを斜めに保持させ、その状態で前記コイル保持具の所定の間隙への落とし込みを行う、請求項３記載のコイルセット方法。
5. 最初のコイルに続くいくつかのコイルの他側を正規でない間隙に落とし込む際には、最初にコイルの一側を正規の間隙に落とし込み、次いでコイル保持具を回転させて、前記正規でない間隙をコイルの他側の下方に配置させ、その状態で前記コイルの他側を前記正規でない間隙に落とし込む、請求項３又は４記載のコイルセット方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１つの方法によってコイル保持具にコイルをセットした後、該コイル保持具がコイル挿入治具である場合にはそのまま、該コイル保持具がトランスファー治具である場合にはコイル挿入治具にコイルを移した後、該コイル挿入治具の上部にステータコアをセットして、コイル挿入装置によってコイルを挿入することを特徴とするコイル挿入方法。