JP2015126661A - 集中巻ステータの巻線挿入方法および巻線挿入機 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルを挿入するのに必要な力を少なくする。
【解決手段】巻線挿入機（１０）は、ステータコアの複数のスロットの数に等しい複数のブレードを備えたインサータツール（２６）と、ブレードの数に等しい複数の巻枠（２０）と、巻枠のそれぞれの周りに複数本のワイヤーを巻回してコイルを作成する巻線機（２４）と、巻線機により巻枠周りに巻回された複数のコイルがインサータツールのブレードに対応して整列されるコイルセット台（８０）と、コイルセット台をインサータツールに対して相対移動させて、コイルセット台の複数のコイルを巻枠と一緒にインサータツールのブレードの間の溝に一度に挿入させる、移動部（８６）と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤを巻回して形成されるコイルをステータに挿入する巻線挿入方法およびそのような方法を実施する巻線挿入機に関する。

集中巻ステータのコイルは、分布巻のコイルに比ると、コイルエンドがコンパクトになって線材の使用量が減る。従って、銅損を少なくしつつ、集中巻ステータのコイルを小型化できるので、近年では、集中巻ステータのコイルが広く使用されている。

ステータの積層長さが比較的短いモータにおいては、線材が通ったニードルをステータの歯の周りに回転させて直接巻付けたり、ボビンに巻付けたコイルをスロットに装着したりしている。ここで、モータの出力を増やすために積層長さを長くすると、コイルが太鼓状に膨らみ、前述した手法を採用するのは困難である。

このため、近年では、特許文献１および特許文献２に示されるように、インサータ（巻線挿入機）を用いてコイルをステータのスロットに挿入することが行われている。特許文献１および特許文献２においては、一つのコイルをステータの一つのスロットに挿入し、次いで他のコイルをステータの他のスロットに順次挿入している。

特許第3691222号公報 特開2002-291209号公報

しかしながら、コイルを順番に挿入する場合には、同一のスロットに既に別のコイルが挿入されている場合がある。このため、新たなコイルをスロットに完全に挿入させるためには、新たなコイルが既に挿入された別のコイルに干渉しないようにするための特別の工夫が必要になり、また挿入に必要な時間も長くなることになる。

あるいは、インサータツールの全てのブレードにコイルを装着した後で、これらコイルをステータのスロットに挿入することも考えられる。図１０は、従来技術においてモータ一台ぶんのコイルが挿入された状態を示すインサータツールの斜視図である。このような場合には、図１０に示されるように、インサータツールのブレードにはじめに挿入したコイル１８ａはブレードの基部に到達するものの、後から挿入したコイル１８ｂはブレードの途中で停止し、複数のコイルが上下二層に分かれて配置されることになる。

このような状態でインサータツールに装着されたコイルをステータコアのスロットに挿入するときには、上方のコイルはスロットに容易に挿入されるものの、下方のコイルを挿入するときに極めて大きな力が必要とされる。その結果、コイルをスロットに挿入できない事態も起こりうる。一般的に、より大きな力を得るためには、コイルの線材の量が多いのが好ましい。しかしながら、コイルの線材の量が多くなるほど、コイルを挿入するのに必要な力も大きくなる。

また、集中巻コイルにおいては、隣接する二つのコイルの間に相間絶縁紙を挿入する場合もある。前述したようにコイルの挿入自体が困難である場合には、相間絶縁紙をコイル間に挿入するのはさらに困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、コイルを挿入するのに必要な力を少なくし、より多くの線材からなるコイルを挿入してモータの性能を向上させると共に、相間絶縁紙をコイル間に容易に挿入することのできる巻線挿入方法およびそのような方法を実施する巻線挿入機を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ステータコアの複数のスロットの数に等しい複数のブレードを備えたインサータツールと、前記ブレードの数に等しい複数の巻枠と、該巻枠のそれぞれの周りに複数本のワイヤーを巻回してコイルを作成する巻線機と、該巻線機により前記巻枠周りに巻回された複数のコイルが前記インサータツールの前記ブレードに対応して整列されるコイルセット台と、前記コイルセット台を前記インサータツールに対して相対移動させて、前記コイルセット台の前記複数のコイルを前記巻枠と一緒に前記インサータツールの前記ブレードの間の溝に一度に挿入させる、移動部と、を具備する巻線挿入機が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記巻線挿入機は、さらに、前記巻枠を昇降させる巻枠昇降部を具備し、前記移動部は前記コイルセット台を割出回転させられるようになっており、前記巻枠昇降部による前記巻枠の昇降動作および前記移動部による前記コイルセット台の割出回転動作によって、前記巻枠周りに巻回されたコイルを前記コイルセット台に一つずつ装着するようにした。
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記巻枠は、前記コイルのテンションを緩める機構を有しており、前記移動部が前記コイルを前記インサータツールの前記溝に挿入させた後で、前記コイルのテンションを緩めて前記コイルのみを前記溝に残し、前記移動部は前記コイルセット台と前記インサータツールを元位置まで戻すようにした。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、さらに、前記ブレードに装着されたコイルを前記ステータコアの複数のスロットに挿入するのに用いられるストリッパを具備し、前記移動部は、前記ブレードの上端が前記ステータコアの前記複数のスロットの下端に係合開始するまで前記ステータコアを移動させ、前記ブレードに装着された前記コイルが前記ステータコアの下端位置に来るまでストリッパを移動させ、前記ストリッパと前記ブレードとの間の相対位置を固定した状態で前記ブレードの前記上端が前記ステータコアの上端から突出するまで前記ステータコアを移動させ、前記ストリッパが前記ステータコアの上端から突出するまで前記ステータコアおよび前記ブレードを移動させ、それにより、前記コイルを前記ステータコアの前記スロットに挿入させるようにした。
５番目の発明によれば、４番目の発明において、前記ブレードは、前記コイルが前記ブレードに装着される最小長さを有している。
６番目の発明によれば、４番目の発明において、さらに、ウェッジと相関絶縁紙とを保持するホルダを具備し、前記コイルを前記ステータコアの前記スロットに挿入させるときに、前記ウェッジおよび前記相関絶縁紙を前記スロットに一緒に挿入するようにした。
７番目の発明によれば、前記ブレードの上端が前記ステータコアの前記複数のスロットの下端に係合開始するまで前記ステータコアを移動させ、前記ブレードに装着された前記コイルが前記ステータコアの下端位置に来るまで、ストリッパを移動させ、前記ストリッパと前記ブレードとの間の相対位置を固定した状態で前記ブレードの前記上端が前記ステータコアの上端から突出するまで前記ステータコアを移動させ、前記ストリッパが前記ステータコアの上端から突出するまで前記ステータコアおよび前記ブレードを移動させ、それにより、前記コイルを前記ステータコアの前記スロットに挿入させると共に前記ウェッジが前記スロットの開口を閉鎖するようにした、４番目の発明の巻線挿入機を用いた巻線挿入方法が提供される。

１番目の発明においては、複数のコイルをインサータツールのブレードに対応させてコイルセット台に整列させているので、全てのコイルをインサータツールに一度に配置できる。このため、インサータツールのコイルをステータのスロットに挿入する際に、挿入抵抗を大幅に減らしつつ、一度の作業でインサータツールのコイルをステータのスロットに挿入させられる。その結果、コイルを挿入するのに必要な力を少なくでき、コイルが挿入途中で停止するのを避けられる。また、より多くの線材からなるコイルを挿入することができるので、作成されるモータの性能を向上させられる。さらに、挿入に必要な工数を減らし、コイルを構成するエナメル線へのダメージを少なくすることができる。
２番目の発明においては、コイルセット台が割出回転可能であるので、コイルをコイルセット台に順次配置すれば、複数のコイルをインサータツールのブレードに対応させてコイルセット台に簡単に整列させられる。この構成であれば、複数のコイルを連続して作成できるので、結線の工数を減らすこともできる。
３番目の発明においては、巻枠からコイルのみを取外せるので、コイルをブレードに容易に残すことができる。また、巻枠を回収して再利用できる。
４番目の発明においては、ステータコア、インサータツールのブレードおよびストリッパの相対位置を変更するのみで、ブレードに装着されたコイルをステータコアのスロットに挿入できる。これにより、工数を大幅に少なくすると共に、高い占積率を達成することができる。これらステータコアおよびインサータツールのブレードは、それぞれモータで駆動されるのが好ましく、その結果、より小さい力でコイルをスロットに挿入できる。
５番目の発明においては、ブレードの寸法を小さくすることにより、コイル挿入時における抵抗を減らすことができる。また、巻線挿入機を小型、軽量化することもできる。
６番目の発明においては、隣接するコイルを電気的に分離させ、挿入時にコイルが隣接するコイルに絡む不具合を防止でき、コイルをより円滑に挿入できる。
７番目の発明においては、１番目の発明と同様な効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る巻線挿入機を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る巻枠を示す断面図である。 図２に示される巻枠を示す底面図である。 コイルセット台に整列された複数の巻枠を示す斜視図である。 インサータツールの斜視図である。 インサータツールの横断方向断面図である。 コイルが挿入された状態におけるインサータツールの斜視図である。 コイル挿入ステーションにおけるインサータツールおよびステータの斜視図である。 本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を説明するための第一の図である。 本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を説明するための第二の図である。 本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を説明するための第三の図である。 本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を説明するための第四の図である。 従来技術においてモータ一台ぶんのコイルが挿入された状態を示すインサータツールの斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の一実施形態に係る巻線挿入機１０を示す概略図である。巻線挿入機１０は、複数のワイヤ１２を収容するボビン１４と、ボビン１４から延びるワイヤ１２を所定の位置まで移動させるワイヤ移動機構部１６と、ワイヤ１２を巻回すことによって形成される集中巻コイル１８を保持する複数の巻枠２０と、巻枠２０を上下方向に移動させる巻枠作動部２２と、巻枠２０を鉛直方向に延びる軸線Ｏ回りに回転させる巻枠回転部２４と、巻枠２０及び巻枠２０の周りに巻回されたコイル１８を受容するインサータツール２６と、を主に具備している。

複数のワイヤ１２はボビン１４から延出されていて、ガイドプーリ２８を介してワイヤ移動機構部１６に連続して供給される。ワイヤ移動機構部１６は、ワイヤ１２を、例えばクリップ留めすることによって保持可能であるとともに、ワイヤ１２を必要に応じて切断可能なワイヤ保持切断部１６ａを末端に有している。準備工程において、ワイヤ１２は、ワイヤ１２の先端がワイヤ移動機構部１６のワイヤ保持切断部１６ａに保持されるようにボビン１４から引出される。この準備工程は、例えば操作者の手作業によって行われる。ワイヤ移動機構部１６は、ワイヤ保持切断部１６ａによってワイヤ１２を保持した状態で、ワイヤ１２の先端を巻枠２０に向けて移動させることができる。ワイヤ移動機構部１６は、例えば制御装置３０によって制御される３次元駆動機構を有している。

ワイヤ１２は、ワイヤ１２の先端が巻枠２０に設けられるワイヤ保持部３２によって保持され得る位置に到達するまで、ワイヤ移動機構部１６によって移動される。巻枠２０のワイヤ保持部３２は、例えばクリップ留めによってワイヤ１２を解放可能に保持できるように形成されている。巻枠２０は、連続したワイヤ１２によって形成されるコイル１８の個数（換言すると、連続したワイヤ１２からなるコイル１８が取付けられるステータコア９５のティースの数）に対応する個数だけ用意される。したがって、図１には２つの巻枠２０が図示されているものの、それ以上の数、例えば６つの巻枠２０が使用されてもよい。巻枠２０は、互いに上下方向に重ね合わされた状態で巻枠回転部２４の出力軸に連結されている。

図２は、本発明の一実施形態に係る巻枠を示す断面図である。巻枠２０は、ガイドバー４８と、第一巻付部５０と、第二巻付部５２と、フランジ５４と、を有している。ガイドバー４８、第一巻付部５０及び第二巻付部５２は、フランジ５４から下方、すなわちインサータツール２６に向かってそれぞれ延在している。そして、ガイドバー４８をインサータツール２６の内表面に沿って挿入することによって巻枠２０がインサータツール２６に取付けられるようになっている。

巻枠２０は、その巻枠２０の周りに巻回されたコイル１８のテンションを緩和することによって、コイル１８をインサータツール２６に残したまま、巻枠２０をインサータツール２６から順次取外せるようになっている。その結果、すべての巻枠２０が取外されると、コイル１８のみがインサータツール２６に残るようになる。インサータツール２６から取外された複数の巻枠２０は、後述するように簡易な操作でワイヤ１２が巻回される前の位置に復帰できる（図１参照）。

図２に示されるように、巻枠２０のワイヤ保持部３２は、操作バー５６と、第一ばね５８と、を有している。操作バー５６は、力が操作バー５６に付与されていない状態では、第一ばね５８の付勢力によってワイヤ１２を保持する保持力が発生しないようになっている。他方、操作バー５６を押込むことによって、ワイヤ１２を保持する保持力がワイヤ保持部３２に付与されるように形成されている。このような操作バー５６を設けることによってワイヤ保持部３２による保持力の付与及び解放を容易に制御できる。

また、巻枠２０の第二巻付部５２の側部にはテンション調節バー６０が取付けられている。第二巻付部５２は、テンション調節バー６０を押込むことによって、図２の矢印によって示されるように、第一巻付部５０に向かって移動されるようになっている。第二巻付部５２を第一巻付部５０に向かって移動させることによって、巻枠２０の周り、すなわち第一巻付部５０及び第二巻付部５２の周りに巻付けられたコイル１８のテンションを緩和できる。このようにテンション調節バー６０を操作することによって、コイル１８のテンションを容易に調節できるので、インサータツール２６から巻枠２０を取外す工程が円滑に行われる。なお、巻枠２０は、第一巻付部５０と第二巻付部５２との間に付勢力を付与する第二ばね７０を有している。それにより、テンション調節バー６０に押圧力が付与されていない状態では、第一巻付部５０と第二巻付部５２との間の距離が所定の長さに維持されるようになっている。

図３は図２に示される巻枠を示す底面図である。図２および図３に示されるように、巻枠２０の第一巻付部５０及び第二巻付部５２の末端の近傍には、磁石６２がそれぞれ埋込まれている。また、巻枠２０のフランジ５４が磁性材料から形成されている。したがって、巻枠２０を上下に重ねた場合、上方に位置する巻枠２０の磁石６２と、下方に位置する巻枠２０のフランジ５４とが協働して、２つの巻枠２０の間に吸引力が発生する。このような構成によって、複数の巻枠２０が脱着可能な態様で容易に重ね合わされるようになる（図１を参照されたい）。なお、フランジ５４を磁性材料で形成する代わりに、巻枠２０の上部に磁石を設けてもよい。

さらに、巻枠２０の上面には溝６４が形成されている。この溝６４は、巻枠２０及びコイル１８をインサータツール２６に順次取付ける際に、巻枠２０を分離するために使用される。具体的には、溝６４に板材を挿入し、板材を保持した状態で、巻枠作動部２２を動作させて巻枠２０を上方に移動させる。このような操作によって、１つの巻枠２０のみを他の巻枠２０から分離できるようになる。

また、巻枠２０には、上面に凹部６６が形成されるとともに、下面に凸部６８が形成されている。凹部６６及び凸部６８は互いに対応する位置に形成されている。これら凹部６６及び凸部６８が嵌合するような状態で巻枠２０を重ね合わせることによって、巻枠２０どうしの位置合わせが容易に行われるようになる。図示された例とは反対に、巻枠２０の上面に凸部が形成されるとともに、下面に凹部が形成されていてもよい。

さらに、図３から分かるように、巻枠２０のフランジ５４の先端部分５４ａは、ガイドバー４８に向かって収斂するように形成されている。従って、フランジ５４の先端部分５４ａは略二等辺三角形状である。

図１を再び参照して分かるように、ワイヤ１２の先端が巻枠２０のワイヤ保持部３２によっていったん保持されると、ワイヤ移動機構部１６のワイヤ保持切断部１６ａによる保持力が解放されるとともに、ワイヤ移動機構部１６は巻枠２０から離間した初期位置（図１の位置）に戻る。そして、ワイヤ保持部３２によってワイヤ１２の一端を保持した状態で巻枠２０が巻枠回転部２４によって軸線Ｏ回りに回転され、それにより巻枠２０の周りにワイヤ１２が巻回されてコイル１８が形成される。図２から分かるように、コイル１８は巻枠２０のガイドバー４８の外面と第二巻付部５２の側面との間に形成される。なお、巻枠回転部２４は、例えば電気モータである。

コイル１８が１つの巻枠２０に形成された後、次の巻枠２０に対して同様の態様でワイヤ１２が巻回される。すなわち、ワイヤ移動機構部１６のワイヤ保持切断部１６ａによってワイヤ１２が再び保持される。そして、ワイヤ移動機構部１６を制御して、ワイヤ１２が次の巻枠２０のワイヤ保持部３２によって保持され得る位置までワイヤ１２を移動させる。このとき、巻枠作動部２２を作動させて巻枠２０を上方又は下方に移動させることができる。或いは、ワイヤ移動機構部１６のみを制御して、次にワイヤ１２が巻回されるべき巻枠２０に向かってワイヤ１２を移動させてもよい。そして、ワイヤ１２が巻枠２０のワイヤ保持部３２によって保持された状態で巻枠２０を回転させてコイル１８が形成される。このような工程を繰返し行うことによって、用意された任意の数の巻枠２０の周りに連続したワイヤ１２からなるコイル１８が順次形成される。このようにしてワイヤ１２が必要な数の巻枠２０のすべてに巻回されたら、ワイヤ移動機構部１６のワイヤ保持切断部１６ａを動作させてワイヤ１２が切断される。ワイヤ保持切断部１６ａは、ワイヤ１２を保持するワイヤ保持部と、ワイヤ１２を切断するワイヤ切断部とが互いに別個の位置に設けられてもよい。

巻枠作動部２２は、巻枠２０を上下移動させる作用を有する任意の公知の機構を有し得る。巻枠作動部２２は、例えばねじ軸３４と、ねじ軸３４に噛合するナット３６と、から形成されるボールねじである。この場合、ねじ軸３４は、例えばプーリ及びベルトから形成される減速機構部３８を介して第一電気モータ４０から動力を受けて回転するように形成されている。巻枠作動部２２の構成及び巻枠２０とインサータツール２６との位置関係は図示される実施形態に限定されるものではなく、巻枠２０をインサータツール２６に対して接近及び離間させる効果を奏するものであれば、任意の公知の構成が採用され得る。

図１に示されるように、巻枠回転部２４の出力軸に連結された巻枠２０の下方には、コイルセット台８０が配置されている。コイルセット台８０は円板状の部材であり、第三電気モータ８１によって回転軸線Ｏ２回りに割出回転可能に構成されている。さらに、コイルセット台８０を上下移動させる機構を有するコイルセット台作動部８６が設けられている。コイルセット台作動部８６は、例えばねじ軸８４と、ねじ軸８４に噛合するナット８７と、から形成されるボールねじである。この場合、ねじ軸８４は、例えばプーリ及びベルトから形成される減速機構部８３を介して第四電気モータ８２から動力を受けて回転するように形成されている。当然のことながら、コイルセット台作動部８６が他の機構であってもよい。

コイルセット台８０には、半径方向に延びる複数のスリット８０ａが等間隔で形成されている。これらスリット８０ａは巻枠２０に巻回されたコイル１８を受容するのに適した寸法を有している。複数のスリット８０ａの数は、コイル１８が取付けられるステータコア９５の極の数に等しく、後述するインサータツール２６のブレード２６ａに対応させて形成されている。

巻枠回転部２４によりコイル１８が巻枠２０周りに作成されると、巻枠作動部２２の第一電気モータ４０が駆動して、ナット３６が下降される。これにより、コイル１８は巻枠２０と一緒に下降されるようになる。図１の下方に位置するコイル１８は巻枠２０と一緒にコイルセット台８０の一つのスリット８０ａに挿入されて、上方に位置する他の巻枠２０から前述した手法で切離される。

次いで、ナット３６は所定距離だけ上昇されると共に、第三電気モータ８１が駆動され、コイルセット台８０が所定の角度だけ割出回転する。そして、ナット３６が再び下降され、上方に位置する他のコイル１８が巻枠２０と一緒に他のスリット８０ａに挿入される。このような動作を繰返して、コイルセット台８０の全てのスリット８０ａにコイル１８および巻枠２０が順次挿入される。

このように、本発明では、コイルセット台８０が割出回転可能であるので、コイル１８をコイルセット台８０に順次配置すれば、複数のコイル１８をコイルセット台８０に簡単に整列させられる。また、この構成であれば、複数のコイル１８を連続して作成できるので、結線の工数を減らすこともできる。

図４はコイルセット台に整列された複数の巻枠を示す斜視図である。図４においては、理解を容易にする目的で、コイルセット台８０の図示を省略している。図４に示されるように、複数のコイル１８はステータコア９５に対応して概ね円をなして配置される。つまり、ステータコア９５一つ分の複数のコイル１８がコイルセット台８０に整列されるようになる。図３を参照して説明したように、フランジ５４の先端部分５４ａは略二等辺三角形であるので、複数の巻枠２０を互いに近接して配置することができる。

再び図１を参照すると、コイルセット台８０に懸架された巻枠２０の下方には、インサータツール２６が設けられている。インサータツールの斜視図である図５に示されるように、インサータツール２６は概ね円筒状の外形を有している。インサータツール２６の上方部分２６ｃには、複数のブレード２６ａがインサータツール２６の周囲部に所定間隔を空けて形成されている。また、隣接する二つのブレード２６ａの間には、巻枠２０の少なくとも一部を受容することができる。複数のブレード２６ａの数は、コイル１８が取付けられるステータコア９５のティースの数に等しい。

ここで、ブレード２６ａは剛性の高い材料から形成されているのが好ましい。また、ブレード２６ａの長さはコイル１８高さに等しいか、またはコイル１８の高さよりもわずかながら長いのが好ましい。このような場合には、ブレード２６ａに装着されたコイル１８を挿入するときに、ブレード２６ａが変形するのを避けられ、また、コイル挿入時の抵抗を大幅に少なくすることができる。

図１に示されるように、インサータツール２６は、例えばプーリ及びベルトから形成される減速機構部４２を介して第二電気モータ４４から動力を受けて軸線Ｏ１回りに回転するように形成されている。この軸線Ｏ１は、コイルセット台８０の回転軸線Ｏ２と同軸であるのが好ましい。

また、図５に示されるように、インサータツール２６の下方部分２６ｄには、複数のホルダ８８が周方向に等間隔で形成されている。これらホルダ８８は、ブレード２６ａのそれぞれに対応した位置に形成されている。従って、ホルダ８８の数は、コイル１８が取付けられるステータコア９５のティースの数に等しい。ホルダ８８は、ウェッジ８９と相間絶縁紙９０とを保持する役目を果たす。

図５から分かるように、インサータツール２６の下方部分２６ｄは、ブレード２６ａが備えられたインサータツール２６の上方部分２６ｃよりも大きい半径を有している。そして、上方部分２６ｃと下方部分２６ｄとの間の面には、ステータコア９５のティースの数に等しい複数のスロット２６ｂが周方向に等間隔で形成されている。

図６はインサータツールの横断方向断面図である。図６に示されるように、このスロット２６ｂには、ウェッジ８９が縦方向に挿入されている。ウェッジ８９は、ステータコア９５のスロット９６に配置されたコイル１８とスロットの開口との間に配置され、スロット９６の開口を閉鎖する役目を果たす。インサータツール２６のスロット２６ｂの寸法は、図６には示さないステータコア９５のスロット９６の寸法よりも小さいものとする。ただし、インサータツール２６のスロット２６ｂの配置は、ステータコア９５のスロット９６の配置に概ね対応している。また、スロット２６ｂの形状は、スロット９６の開口の形状に概ね対応している。

また、図６からわかるように、ホルダ８８は半径方向外側に延びる延在部８８ａと、延在部８８ａの先端に位置する先端部８８ｂとを含んでいる。延在部８８ａは中空であり、その基端は、インサータツール２６に形成されたスリット２６ｅを通じてインサータツール２６のスロット２６ｂに連通している。

そして、図６に示されるように、先端部８８ｂから挿入された相間絶縁紙９０が延在部８８ａおよびスリット２６ｅを通ってスロット２６ｂまで延びている。そして、相間絶縁紙９０の先端は、スロット２６ｂ内のウェッジ８９に沿って折曲がり、ウェッジ８９に部分的に接触している。相間絶縁紙９０は、隣接する異なる相のコイル１８の間に挿入される。相間絶縁紙９０は隣接するコイル１８を電気的に分離させるので、高い電圧で駆動する場合であっても、作成されるモータを良好に駆動できる。

後述する図８に示されるように、ベースプレート９２から複数のウェッジ支持部９１が延びている。これらウェッジ支持部９１はホルダ８８のそれぞれに対応した位置においてホルダ８８の下方に位置している。ホルダ８８に保持されたウェッジ８９および相間絶縁紙９０はホルダ８８の下端から下方に延びていて、ウェッジ８９および相間絶縁紙９０の下端がウェッジ支持部９１に支持されている。

ここで、ホルダ８８はウェッジ８９を堅固に保持しているわけではない。このため、ホルダ８８が例えば下方向に移動する場合であっても、ウェッジ８９および相間絶縁紙９０はその下端がウェッジ支持部９１に支持されたまま、その位置を変えることはない。言い換えれば、ホルダ８８はウェッジ８９および相間絶縁紙９０を案内する役目も有している。

そして、再び図１を参照すると、インサータツール２６は、コイルセット台８０と同軸に配置されている。そして、第四電気モータ８２を駆動してナット８７を下降させると、コイルセット台８０のコイル１８内部にインサータツール２６のブレード２６ａが挿入されるようになる。その後、テンション調節バー６０を用いてコイル１８のテンションを緩める。次いで、第四電気モータ８２を駆動してナット８７を上昇させる。

これにより、複数のコイル１８のみがインサータツール２６のブレード２６ａに残り、複数の巻枠２０はコイルセット台８０と一緒にインサータツール２６から離間する。このように、本発明では、複数のコイル１８をインサータツール２６のブレード２６ａに対応させてコイルセット台８０に整列させているので、全てのコイル１８をインサータツール２６に一度に配置できる。また、本発明では、テンション調節バー６０を単に押圧することのみにより、コイル１８だけを巻枠２０から取外し、コイル１８をブレード２６ａに容易に残すことができる。また、巻枠２０は回収されて再利用される。

図７はコイルが挿入された状態におけるインサータツールの斜視図である。本発明においては、コイルセット台８０に整列されたステータコア９５一つ分のコイル１８をインサータツール２６のブレード２６ａに一度に挿入している。このため、図７に示されるように、隣接するコイル１８はブレード２６ａの同一の高さ位置にある。言い換えれば、本発明においては隣接するコイル１８の高さ位置が従来技術で説明した図１０のように互いに異なることはない。

次いで、コイル１８が装着されたインサータツール２６は図示しないコイル挿入ステーションまで搬送される。図８はコイル挿入ステーションにおけるインサータツールおよびステータの斜視図である。図８に示されるように、ブレード２６ａの上方に、ステータコア９５をインサータツール２６と同軸に配置する。ここで、ステータコア９５は回転式モータのステータであり、公知であるように、その内周面には複数のスロット９６が形成されている。

また、図８においては、ステータコア９５は図示しないネジ軸のナットに取付けられており、第一駆動モータ１０１により昇降可能である。同様に、インサータツール２６も、図示しないネジ軸のナットに取付けられており、第二駆動モータ１０２により昇降可能である。なお、ステータコア９５およびインサータツール２６が他の手段により昇降可能に構成されていてもよい。

さらに、図９Ａ〜図９Ｄは本発明の一つの実施形態における巻線挿入機の動作を説明するための図である。以下、図８〜図９Ｄを参照して巻線挿入機１０の動作を説明する。

図９Ａに示されるように、ストリッパ９８がインサータツール２６のブレード２６ａの基端に配置されている。ストリッパ９８はコイル１８をステータコア９５の複数のスロット９６に挿入するのに用いられる。ストリッパ９８は、ストリッパ固定部（図示しない）によりその高さ位置が変化しないようにインサータツール２６に位置決めされている。なお、理解を容易にするために、図９Ａから図９Ｄにおいては、ステータコア９５、二つのコイル１８、インサータツール２６、ストリッパ９８のみを示している。

そして、第一駆動モータ１０１を駆動してステータコア９５を下降させる。これにより、図９Ａに示されるように、ステータコア９５の下端がブレード２６ａの上端にわずかながら接触するようになる。

次いで、図９Ｂに示されるように、ステータコア９５とブレード２６ａとの間の位置関係を維持しながら、第一駆動モータ１０１および第二駆動モータ１０２を同期駆動して、ステータコア９５およびインサータツール２６を一体的に下降させる。これにより、ストリッパ９８がステータコア９５に向かって相対的に移動するようになる。その結果、図９Ｂに示されるように、ブレード２６ａに装着されたコイル１８は、ステータコア９５のスロット９６に挿入開始される直前の状態になる。

次いで、第二駆動モータ１０２を停止させて、ストリッパ９８とブレード２６ａとの間の相対位置を固定する。次いで、第一駆動モータ１０１を駆動して、図９Ｃに示されるように、ステータコア９５を下降させる。その結果、複数のコイル１８はステータコア９５の下端に押当たって変形しつつ、スロット９６に同時に挿入されるようになる。

ここで、ステータコア９５のスロット９６の幅は、ブレード２６ａに装着されたコイル１８の幅よりも大きい。従って、ほとんど抵抗を受けることなしに、コイル１８をステータコア９５のスロット９６に挿入させられる。それゆえ、本発明においては、コイル１８を挿入させるときの挿入力を大幅に低減することができる。

また、図９Ｃに示されるように、ステータコア９５を下降させ続けると、ブレード２６ａの上端がステータコア９５の上端よりも突出するようになる。次いで、第一駆動モータ１０１および第二駆動モータ１０２を駆動させて、図９Ｄに示されるように、ステータコア９５およびブレード２６ａを一体的に下降させる。つまり、ステータコア９５とブレード２６ａとの間の位置関係は維持される。これにより、ストリッパ９８が相対的に上方に移動するようになる。

図９Ｄに示されるように、ストリッパ９８がステータコア９５の上端よりも上方に位置するまでステータコア９５およびブレード２６ａを一体的に下降させると、コイル１８がステータコア９５のスロット９６に挿入されるようになる。さらに、ステータコア９５を下降させると、ウェッジ８９がコイル１８と一緒にステータコア９５のスロット９６に挿入されるようになる。これにより、ウェッジ８９がスロット９６の開口を閉鎖するようになる。また、これと同時に、相間絶縁紙９０が隣接する二つのコイル１８の間に挿入されるようになる。

ストリッパ９８を相対的に上方に移動させる際には、比較的大きな力が必要とされる。しかしながら、本発明においては、図９Ｂに示される工程を追加している。このため、ストリッパ９８が相対的に上方に移動開始すると、コイル１８がステータコア９５のスロット９６に徐々に挿入され、ブレード２６ａに装着されたコイル１８の一部分が少なくなっていく。従って、本発明においては、挿入力が増加することなしに、コイル１８をステータコア９５のスロット９６に円滑に挿入することができる。

このように、本発明においては、インサータツール２６のコイル１８をステータコア９５のスロット９６に挿入する際に、挿入抵抗を大幅に減らしつつ、一度の作業でインサータツール２６のコイル１８をステータコア９５のスロット９６に挿入させられる。その結果、コイル１８を挿入するのに必要な力を少なくでき、コイル１８が挿入途中で停止するのを避けられる。

また、より多くの線材からなるコイル１８を挿入できるので、作成されるモータの性能を向上させられる。さらに、挿入に必要な工数を減らし、コイル１８を構成するエナメル線へのダメージを少なくすることもできる。

さらに、本発明では、ステータコア９５、インサータツール２６のブレード２６ａおよびストリッパ９８の相対位置を変更するのみで、ブレード２６ａに装着されたコイル１８をステータコア９５のスロット９６に挿入できる。これにより、工数を大幅に少なくすると共に、高い占積率を達成することができる。さらに、本発明では、相間絶縁紙９０をコイル１８と同時に挿入できるので、隣接するコイル１８が互いに絡む不具合を防止でき、コイル１８をより円滑に挿入することができる。

また、図面を参照して説明した実施形態においては、ストリッパ９８の位置を固定すると共に、ブレード２６ａの位置を第二駆動モータ１０２で変更するようにしていた。しかしながら、図示しない他の実施形態においては、ストリッパ９８の位置を固定する代わりに、他の部材、例えばブレード２６ａの位置を固定すると共に、ストリッパ９８の位置を第二駆動モータ１０２で変更するようにしてもよい。そのような場合であっても、本発明の範囲に含まれるのは明らかであろう。

１０ 巻線挿入機
１２ ワイヤ
１４ ボビン
１６ ワイヤ移動機構部
１６ａ ワイヤ保持切断部
１８ コイル
２０ 巻枠
２２ 巻枠作動部
２４ 巻枠回転部（巻線機）
２６ インサータツール
２６ａ ブレード
２６ｂ スロット
２６ｃ 上方部分
２６ｄ 下方部分
２８ ガイドプーリ
３０ 制御装置
３２ ワイヤ保持部
３４ ねじ軸
３６ ナット
３８ 減速機構部
４０ 第一電気モータ
４２ 減速機構部
４４ 第二電気モータ
４８ ガイドバー
５０ 第一巻付部
５２ 第二巻付部
５４ フランジ
５４ａ 先端部分
５６ 操作バー
５８ 第一ばね
６０ テンション調節バー
６２ 磁石
６４ 溝
６６ 凹部
６８ 凸部
７０ 第二ばね
８０ コイルセット台
８０ａ スリット
８１ 第三電気モータ
８２ 第四電気モータ
８３ 減速機構部
８４ ねじ軸
８６ コイルセット台作動部（移動部）
８７ ナット
８８ ホルダ
８８ａ 延在部
８８ｂ 先端部
８９ ウェッジ
９０ 相間絶縁紙
９２ ベースプレート
９５ ステータコア
９６ スロット
９８ ストリッパ
１０１ 第一駆動モータ
１０２ 第二駆動モータ

Claims (7)

1. ステータコアの複数のスロットの数に等しい複数のブレードを備えたインサータツールと、
   前記ブレードの数に等しい複数の巻枠と、
   該巻枠のそれぞれの周りに複数本のワイヤーを巻回してコイルを作成する巻線機と、
   該巻線機により前記巻枠周りに巻回された複数のコイルが前記インサータツールの前記ブレードに対応して整列されるコイルセット台と、
   前記コイルセット台を前記インサータツールに対して相対移動させて、前記コイルセット台の前記複数のコイルを前記巻枠と一緒に前記インサータツールの前記ブレードの間の溝に一度に挿入させる、移動部と、を具備する巻線挿入機。
2. 前記巻線挿入機は、さらに、前記巻枠を昇降させる巻枠昇降部を具備し、
   前記移動部は前記コイルセット台を割出回転させられるようになっており、
   前記巻枠昇降部による前記巻枠の昇降動作および前記移動部による前記コイルセット台の割出回転動作によって、前記巻枠周りに巻回されたコイルを前記コイルセット台に一つずつ装着するようにした請求項１に記載の巻線挿入機。
3. 前記巻枠は、前記コイルのテンションを緩める機構を有しており、
   前記移動部が前記コイルを前記インサータツールの前記溝に挿入させた後で、前記コイルのテンションを緩めて前記コイルのみを前記溝に残し、前記移動部は前記コイルセット台と前記インサータツールを元位置まで戻すようにした、請求項１または２に記載の巻線挿入機。
4. さらに、前記ブレードに装着されたコイルを前記ステータコアの複数のスロットに挿入するのに用いられるストリッパを具備し、
   前記移動部は、前記ブレードの上端が前記ステータコアの前記複数のスロットの下端に係合開始するまで前記ステータコアを移動させ、前記ブレードに装着された前記コイルが前記ステータコアの下端位置に来るまでストリッパを移動させ、前記ストリッパと前記ブレードとの間の相対位置を固定した状態で前記ブレードの前記上端が前記ステータコアの上端から突出するまで前記ステータコアを移動させ、前記ストリッパが前記ステータコアの上端から突出するまで前記ステータコアおよび前記ブレードを移動させ、それにより、前記コイルを前記ステータコアの前記スロットに挿入させるようにした、請求項１から３のいずれか一項に記載の巻線挿入機。
5. 前記ブレードは、前記コイルが前記ブレードに装着される最小長さを有している、請求項４に記載の巻線挿入機。
6. さらに、ウェッジと相関絶縁紙とを保持するホルダを具備し、前記コイルを前記ステータコアの前記スロットに挿入させるときに、前記ウェッジおよび前記相関絶縁紙を前記スロットに一緒に挿入するようにした、請求項４に記載の巻線挿入機。
7. 前記ブレードの上端が前記ステータコアの前記複数のスロットの下端に係合開始するまで前記ステータコアを移動させ、
   前記ブレードに装着された前記コイルが前記ステータコアの下端位置に来るまで、ストリッパを移動させ、
   前記ストリッパと前記ブレードとの間の相対位置を固定した状態で前記ブレードの前記上端が前記ステータコアの上端から突出するまで前記ステータコアを移動させ、
   前記ストリッパが前記ステータコアの上端から突出するまで前記ステータコアおよび前記ブレードを移動させ、それにより、前記コイルを前記ステータコアの前記スロットに挿入させると共に前記ウェッジが前記スロットの開口を閉鎖するようにした、請求項４に記載の巻線挿入機を用いた巻線挿入方法。

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