JP2022117126A - コイル成形装置、コイル挿入装置、及びコイル成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル束のコイルエンド部の形状の崩れを抑制する、コイル成形装置、コイル挿入装置及びコイル成形方法を提供する。
【解決手段】コイル成形装置１００は、ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロット２１に挿入され、コイル束１０の少なくとも一部を成形するコイル成形装置であって、第１部材１１０と、第２部材１２０と、を備える。コイル束は、スロット内に収容される二つのコイル辺部と、二つのコイル辺部を繋ぐコイルエンド部１２と、を含む。第１部材は、コイルエンド部に対して一方向の一方側に配置される。第１部材は、ステータコアに合わせた形状を有する。第２部材は、コイルエンド部に対して一方向の他方側に配置され、第１部材との間で一方向にコイルエンド部を挟む。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル成形装置、コイル挿入装置、及びコイル成形方法に関する。

従来、ステータコアのスロットに挿入されたコイル束を成形するコイル成形装置が知られている。例えば、特開２００５－１１０３４１号公報には、ステータコアの一端からはみ出た部分を外向きに押し出す第一拡張部材と、ステータコアの他端からはみ出た部分を外向きに押し出す第二拡張部材と、を備えるコイル成形装置が開示されている。

特開２００５－１１０３４１号公報

しかしながら、上記特許文献１のコイル成形装置でステータコアの一端及び他端からはみ出た部分（コイルエンド部）を径方向外向きに押し出しても、コイル束に元に戻ろうとする力（スプリングバック）が生じる。このため、成形したコイル束のコイルエンド部の形状が崩れてしまう。

本発明は、上記問題に鑑み、コイル束のコイルエンド部の形状の崩れを抑制する、コイル成形装置、コイル挿入装置、及びコイル成形方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点からのコイル成形装置は、ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロットに挿入され、コイル線が巻き付けられた環状のコイル束の少なくとも一部を成形するコイル成形装置であって、コイル束は、スロット内に収容される二つのコイル辺部と、二つのコイル辺部を繋ぎ、ステータコアの軸方向両側に配置されるコイルエンド部と、を含み、コイルエンド部に対して一方向の一方側に配置される第１部材と、コイルエンド部に対して一方向の他方側に配置され、第１部材との間で一方向にコイルエンド部を挟む第２部材と、を備え、第１部材は、ステータコアに合わせた形状を有する。

本発明の第２観点からのコイル挿入装置は、ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロットに、コイル線が巻き付けられた環状のコイル束を挿入するコイル挿入装置であって、上記コイル成形装置と、ステータコアの径方向内側に配置され、コイルを保持する複数のブレードと、ブレードの径方向内側に配置され、軸方向に移動し、コイル束を軸方向一側から他側に向けて移動させるコイル移動機構と、を備える。

本発明の第３観点からのコイル成形方法は、コイル線が巻き付けられた環状のコイル束の少なくとも一部を成形するコイル成形方法であって、コイル束は、ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロット内に収容される二つのコイル辺部と、二つのコイル辺部を繋ぎ、ステータコアの軸方向両側に配置されるコイルエンド部と、を含み、複数のスロットにコイル束を挿入する工程と、コイルエンド部に対して一方向の一方側に配置され、ステータコアに合わせた形状を有する第１部材と、コイルエンド部に対して一方向の他方側に配置される第２部材との間で、一方向にコイルエンド部を挟む工程と、を備える。

本発明は、コイル束のコイルエンド部の形状の崩れを抑制するコイル成形装置、コイル挿入装置、及びコイル成形方法を提供することができる。

図１は、ステータの軸方向に垂直な断面の模式図である。 図２は、実施形態のコイル成形装置及びコイル挿入装置を用いてＵ相のコイル束を挿入した状態を示す平面図である。 図３は、実施形態のコイル成形装置及びコイル挿入装置を用いてＵ相及びＶ相のコイル束を挿入した状態を示す平面図である。 図４は、実施形態のコイル成形装置及びコイル挿入装置を用いてＵ相及びＶ相のコイル束を挿入した後に、Ｗ相のコイ束を挿入する状態を示す模式図である。 図５は、実施形態のコイル挿入装置を用いてＵ相のコイル束を挿入した状態を示す斜視図である。 図６は、実施形態のコイル挿入装置の斜視図である。 図７は、実施形態のコイル成形方法及びコイル挿入方法のフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

また、以下の説明において、ステータ１の中心軸が延びる方向、すなわちスロット２１の貫通方向を「軸方向」とする。軸方向は、中心軸が延びる方向と、この方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向と、を含む。軸方向に沿った一側を上（前）側、他側を下（後）側とする。上下（前後）方向は、位置関係を特定するために用いるためであって、実際の方向を限定するものではない。すなわち、下方向は重力方向を必ずしも意味するものではない。軸方向は、特に限定されず、鉛直方向、水平方向、これらの方向に交差する方向などを含む。

また、ステータ１の中心軸に直交する方向を「径方向」とする。径方向は、ステータコア２０において、中心軸から外周端まで延びる方向と、この方向に対して４５度未満の範囲で傾いた方向と、を含む。さらに、ステータ１の中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とする。

また以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示す場合がある。よって、各構成要素の寸法及び比率は実際のものと必ずしも同じではない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示する場合がある。

（ステータ）
図１に示すように、ステータ１は、モータの構成部品であって、図示しないロータと相互作用して回転トルクを発生させる。本実施形態のステータ１は、いくつかのスロット２１を跨いでコイル線を巻きつける分布巻きとされる。ステータ１は、コイル束１０と、ステータコア２０と、ウエッジ３０と、絶縁紙４０と、を備える。

＜ステータコア＞
ステータコア２０は、中空の円柱形状に形成される。ステータコア２０は、薄い珪素鋼鈑を重ねて形成される。ステータコア２０には、複数のティース２３が放射状に形成される。ティース２３同士の間には、スロット２１が形成される。ティース２３は、スロット２１を介して径方向に延びる。スロット２１には、径方向開口部であるスロットオープン２２が形成される。本実施形態のステータコア２０は、一体型のステータコアである。

＜コイル束＞
コイル束１０は、コイル線が環状に巻きけられてなる。本実施形態のコイル線は、丸線であるが、特に限定されず、平角線などでもよい。

コイル束１０は、二つのコイル辺部１１（図６参照）と、コイルエンド部１２（図２及び図６参照）と、を有する。二つのコイル辺部１１は、スロット２１内に収容される。具体的には、一方のコイル辺部１１が収納されるスロット２１と、他方のコイル辺部１１が収納されるスロット２１とは、異なる。一方のコイル辺部１１が収納されるスロット２１と、他方のコイル辺部１１が収納されるスロット２１とは、図１に示すように別のスロット２１を介して周方向に配置されてもよく、隣り合っていてもよい（図示せず）。

コイルエンド部１２は、二つのコイル辺部１１を繋ぐ。またコイルエンド部１２は、ステータコア２０の軸方向両側に配置される。

＜ウエッジ＞
ウエッジ３０は、スロット２１に挿入されたコイル束１０と、ステータコア２０との間に配置される。図１では、ウエッジ３０は、コイル束１０と、スロットオープン２２との間に配置される。ウエッジ３０は、スロットオープン２２を塞ぐ。ウエッジ３０は、ステータコア２０とコイル束１０とを絶縁する。ウエッジ３０の軸方向長さは、スロット２１の軸方向長さよりも大きい。

本実施形態のウエッジ３０は、軸方向視においてＵ字形状である。詳細には、図１に示すように、周方向に延びる周方向部３１と、周方向部３１の両端部から径方向外側に向けて延びる２つの径方向部３２と、を含む。周方向部３１及び径方向部３２は、１つの部材で構成されてもよく、互いに異なる部材が接続されてもよい。

＜絶縁紙＞
図１に示すように、絶縁紙４０は、スロット２１に挿入されるコイル束１０を被覆する。絶縁紙４０は、スロット２１において径方向内側を除く空間を区画するティースに沿って配置される。本実施形態の絶縁紙４０は、Ｕ字形状である。詳細には、図１に示すように、周方向に延びる周方向部４１と、周方向部４１の両端部から径方向内側に向けて延びる２つの径方向部４２と、を含む。図１では、絶縁紙４０の開口とウエッジ３０の開口とは、互いに反対の方向である。

なお、絶縁紙４０は、ステータコア２０の軸方向一側の端面から突出して折り返されたカフス部（図示せず）を有してもよく、絶縁紙４０は、ステータコア２０の軸方向他側の端面から突出して折り返されたカフス部（図示せず）を有してもよい。

（コイル成形装置）
図１～図５を参照して、コイル成形装置１００について説明する。図２及び図３に示すように、コイル成形装置１００は、ステータコア２０の軸方向に貫通する複数のスロット２１に挿入され、コイル線が巻き付けられた環状のコイル束１０の少なくとも一部を成形する。

コイル束１０は、後述するコイル挿入装置２００によって、スロットの２１の軸方向一側から他側に移動されることによって、スロット２１に挿入される。コイル束１０は、図２～図４に示すように、Ｕ相のコイル束１０Ｕ、Ｖ相のコイル束１０Ｖ及びＷ相のコイル束１０Ｗの順にスロット２１に挿入される。スロット２１に挿入されたＵ相のコイル束１０Ｕ及びＶ相のコイル束１０Ｖのコイルエンド部１２が、径方向外側に押し出した形状に成形した状態を維持できないと、Ｗ相のコイル束１０Ｗを挿入するときにＵ相及びＶ相のコイルエンド部１２と干渉する。このため、本実施形態のコイル成形装置１００は、Ｗ相のコイル束１０Ｗとの干渉を抑制するために、図４及び図５に示すように、スロット２１に挿入されたＵ相及びＷ相のコイルエンド部１２を径方向外側に向けて押し出した形状に成形する。

図２～図４に示すように、コイル成形装置１００は、第１部材１１０と、第２部材１２０と、を備える。第１部材１１０は、コイルエンド部１２に対して一方向の一方側に配置される。第２部材１２０は、コイルエンド部１２に対して一方向の他方側に配置される。第２部材１２０は、第１部材１１０との間で一方向にコイルエンド部１２を挟む。第１部材１１０は、ステータコア２０に合わせた形状を有する。

これにより、コイルエンド部１２に対して、一方向の一方側に配置され、ステータコア２０に合わせた形状を有する第１部材１１０と、一方向の他方側に配置される第２部材１２０とで、コイルエンド部１２を一方向に挟むことができる。コイル線は、引張応力及び曲げ応力に比べて、圧縮応力に強い。このため、コイルエンド部１２の損傷を抑制した状態で塑性変形させるように、第１部材１１０と第２部材１２０とでコイルエンド部１２を圧縮することによって、スプリングバックなどによる形状崩れを抑制することができる。したがって、コイル束１０のコイルエンド部１２の形状の崩れを抑制することができる。

図２及び図３では、第１部材１１０は外型１１１を含み、第２部材１２０は内型１２１を含む。この場合、一方向は、径方向である。外型１１１は、コイルエンド部１２に対して径方向外側に配置される。内型１２１は、コイルエンド部１２に対して径方向内側に配置される。外型１１１と内型１２１との間で径方向にコイルエンド部１２を挟む。

ここでの一方向、すなわち、外型１１１と内型とでコイルエンド部１２を挟む方向は、中心軸から外周端まで延びる方向に対して傾いた方向であることが好ましく、中心軸から外周端まで延びる方向に対して約５度傾いた方向であることがより好ましい。この場合、コイルエンド部１２の成形の自由度を改善できる。

ここでは、コイルエンド部１２に対して、径方向外側に配置される第１部材１１０としての外型１１１と、径方向内側に配置される第２部材１２０としての内型１２１とで、コイルエンド部１２を径方向に挟むことができる。このため、第１部材１１０としての外型１１１と第２部材１２０としての内型１２１とでコイルエンド部１２を径方向に圧縮することによって、スプリングバックなどによる形状崩れを抑制することができる。

外型１１１と内型１２１とでコイルエンド部１２を径方向に圧縮する本実施形態のコイル成形装置１００は、軸方向一側及び他側の少なくとも一方のコイルエンド部１２を成形する。このため、第１部材１１０としての外型１１１及び第２部材１２０としての内型１２１は、ステータコア２０の軸方向一側及び他側の少なくとも一方に配置される。本実施形態では、外型１１１及び内型１２１は、ステータコア２０の軸方向一側に配置される。

図２及び図３では、外型１１１は、軸方向視においてドーナツ形状である。外型１１１の径方向内側の形状は、ステータコア２０の径方向外側の形状と同様の形状を有する。すなわち、外型１１１の径方向内側の端面は、ステータコア２０の径方向外側の端面に沿う。

内型１２１は、軸方向視において、径方向外側が円弧状の形状を有する。内型１２１は、所望のコイルエンド部１２の成形形状に合わせた形状を有することが望ましく、軸方向視において、径方向外側が円弧状の形状でなくともよい。内型１２１は、周方向に複数（図２及び図３では８個）配置される。各内型１２１は、中央部から径方向外側に向けて移動される。

コイルエンド部１２は、コイル辺部１１（図６参照）と軸方向に重なる第１コイルエンド部１２ａと、第１コイルエンド部１２ａを周方向に繋ぐ第２コイルエンド部１２ｂと、を有する。内型１２１は、第２コイルエンド部１２ｂと径方向において向かい合う。これにより、外型１１１と内型１２１とで、第２コイルエンド部１２ｂを径方向に挟むことができる。このため、第２コイルエンド部１２ｂを、径方向外側に向けて押し出した形状に成形することができる。

また、スロット２１に挿入されたＵ相及びＷ相の第２コイルエンド部１２ｂを径方向外側に向けて押し出した形状に成形することができるので、Ｗ相のコイル束１０Ｗを挿入するときに干渉することをより抑制できる。

また、コイル成形装置１００は、内型１２１を移動させる第２部材移動機構（図示せず）をさらに備える。第２部材移動機構は、内型１２１を少なくとも径方向外側に向けて移動させる。第２部材移動機構により、第２部材１２０としての内型１２１を径方向外側に移動させることができる。このため、第２部材移動機構によって径方向外側に移動させた第２部材１２０としての内型１２１と、第１部材１１０としての外型１１１とで、コイルエンド部１２を容易に挟むことができる。したがって、コイル束１０のコイルエンド部１２の形状の崩れを抑制する、コイル成形装置１００を容易に実現できる。

第２部材移動機構は、例えば、径方向中央部に配置される。第２部材移動機構は、内型１２１を径方向外側に押す部材と、この部材を移動させる駆動部材と、を含む。

本実施形態では、第２部材移動機構によって内型１２１が径方向外側に移動する際に、外型１１１は固定されている。なお、コイル成形装置１００は、外型１１１が径方向内側に移動する第１部材移動機構をさらに備えてもよい。この場合、第２部材移動機構によって内型１２１が径方向外側に移動する際に、第１移動部材によって外型１１１が径方向内側に移動する。あるいは、内型１２１が固定されていて、第１移動部材によって外型１１１が径方向内側に移動する。

図２及び図３に示すように、第２部材１２０は、一側部材１２２をさらに含む。この場合、一方向は、軸方向である。一側部材１２２は、ステータコア２０の軸方向一側に配置され、コイルエンド部１２に対して軸方向一側に配置される。成形するコイル束１０の軸方向一側のコイルエンド部１２に対して、軸方向一側に配置される一側部材１２２により、軸方向他側に配置される部材（後述する他側部材１１２、ステータコア２０等を含む）とで、軸方向にコイルエンド部１２を挟むことができる。このため、一側部材１２２と軸方向他側に配置される部材とでコイルエンド部１２を、軸方向に圧縮した形状に成形することができる。したがって、コイル束１０のコイルエンド部１２の形状の崩れをより抑制することができる。

ここでの一方向、すなわち、一側部材１２２と軸方向他側に配置される部材とでコイルエンド部１２を挟む方向は、中心軸が延びる方向に対して傾いた方向であってもよい。

図２及び図３では、一側部材１２２は、軸方向視において扇形である。一側部材１２２は所望のコイルエンド部１２の成形形状に合わせた形状を有することが望ましく、軸方向視において扇形の形状でなくともよい。一側部材１２２は、隣り合う内型１２１の間に配置される。一側部材１２２は、内型１２１と１つの部材で構成されてもよく、別部材で構成されてもよい。

また、図４に示すように、第１部材１１０は、他側部材１１２を含む。他側部材１１２は、ステータコア２０の軸方向一側に配置され、コイルエンド部１２に対して軸方向他側に配置される。他側部材１１２は、一側部材１２２との間で軸方向にコイルエンド部１２を挟む。これにより、成形するコイルの軸方向一側のコイルエンド部１２に対して、軸方向一側に配置される一側部材１２２と、軸方向他側に配置される他側部材１１２とで、軸方向にコイルエンド部１２を挟むことができる。他側部材１１２をコイルエンド部１２の損傷を抑制する材料とすることにより、コイルエンド部１２の損傷を抑制することができる。

このように、一側部材１２２と他側部材１１２とで、コイルエンド部１２を軸方向に挟むことができるので、コイルエンド部１２を軸方向に圧縮することができる。ここでは、図２及び図３に示すように、一側部材１２２は、第１コイルエンド部１２ａと軸方向において向かい合う。これにより、一側部材１２２と他側部材１１２とで、第１コイルエンド部１２ａを軸方向に挟むことができる。このため、第１コイルエンド部１２ａを、軸方向に圧縮することができる。

本実施形態の他側部材１１２は、カフスサポートである。カフスサポートは、絶縁紙４０のカフス部を保持する部材である。なお、他側部材１１２は、カフスサポートと別部材であってもよい。

また、コイル成形装置１００は、一側部材１２２を移動させる一側部材移動機構（図示せず）をさらに備える。一側部材移動機構は、一側部材１２２を少なくとも軸方向に移動させる。一側部材移動機構により、一側部材１２２を軸方向に移動させることができる。このため、一側部材移動機構によって軸方向に移動させた一側部材１２２と、軸方向他側に配置される部材（本実施形態では他側部材１１２）とで、コイルエンド部１２を容易に挟むことができる。したがって、コイルエンド部１２を短縮することができる。

一側部材移動機構は、第２部材移動機構と別部材であってもよく、第２部材移動機構と共通であってもよい。後者の場合、第２部材移動機構は、第２部材１２０を径方向及び軸方向に移動させる。本実施形態では、第２部材移動機構によって一側部材１２２が軸方向他側に移動する際に、他側部材１１２は固定されている。

本実施形態では、第１部材１１０は、外型１１１及び他側部材１１２を含み、第２部材１２０は、内型１２１及び一側部材１２２を含む。このため、外型１１１と内型１２１とで、図４の矢印Ｘに示すように、コイルエンド部１２を径方向に圧縮することにより、軸方向のスペースを設けることができる。このスペースを利用して、一側部材１２２と他側部材１１２とで、図４の矢印Ｙに示すように、コイルエンド部１２を軸方向に圧縮することができる。このように、コイルエンド部１２の径方向及び軸方向を圧縮すると、図５に示すように、コイル束１０を径方向外側に向けて押し出した形状に成形できる。

第１部材１１０は、一方向の他方側において、コイル束１０と接触する第１接触部を有する。第１接触部は、弾性材料で構成される。第１部材１１０においてコイル束１０と接触する第１接触部が弾性材料で構成されるので、コイルへの損傷を抑制できる。

本実施形態では、外型１１１は、径方向内側において、コイル束１０と接触する第１接触部を有する。また、他側部材１１２は、軸方向一側において、コイル束１０と接触する第１接触部を有する。

第２部材１２０は、一方向の一方側において、コイル束１０と接触する第２接触部を有する。第２接触部は、弾性部材で構成される。第２部材１２０においてコイル束１０と接触する第２接触部が弾性材料で構成されるので、コイルへの損傷を抑制できる。

本実施形態では、内型１２１は、径方向外側において、コイル束１０と接触する第２接触部を有する。また一側部材１２２は、軸方向他側において、コイル束１０と接触する第２接触部を有する。

第１部材１１０全体及び第２部材１２０全体は、弾性材料で構成されることが好ましい。弾性材料は、鉄よりもヤング率が小さい材料であり、樹脂であることが好ましい。

（コイル挿入装置）
図６に示すように、コイル挿入装置２００は、ステータコア２０の軸方向に貫通する複数のスロット２１に、コイル線が環状に巻き付けられたコイル束１０を挿入する。詳細には、コイル挿入装置２００は、ステータコア２０のいくつかのスロット２１を跨ぐようにそれぞれのスロットオープン２２からコイル束１０を軸方向一側から他側（図６では、下側から上側）に向けて挿入する。

コイル挿入装置２００は、上述したコイル成形装置１００と、複数のブレード２１０と、コイル移動機構としてのストリッパ２２０と、を備える。

＜ブレード＞
図６に示すように、ブレード２１０は、コイル束１０を保持する。ブレード２１０は、ステータコア２０の径方向内側かつストリッパ２２０の径方向外側に、ステータコア２０の周方向に並んで配置され、軸方向に延びる。ブレード２１０は、軸方向に移動する。詳細には、複数のブレード２１０は、ティース２３に対応して、同一円周上に配設される。ブレード２１０により、コイル束１０をスロット２１に容易に挿入できる。

本実施形態のブレード２１０は、２つのブレードで構成される。ブレード２１０は、複数のティース２３を介して配置される。ブレード２１０は、後述するストリッパ２２０に引っ掛けられたコイル束１０を軸方向及び径方向に沿ってスロット２１まで導く。ブレード２１０は、軸方向に延びる棒状の部材である。ここでのブレード２１０は、軸方向に移動する可動ブレードである。

＜ストリッパ＞
ストリッパ２２０は、コイル束１０を移動させるコイル移動機構である。ストリッパ２２０は、ステータコア２０の径方向内側に配置され、軸方向に移動する。ストリッパ２２０は、コイル束１０を軸方向一側から他側に向けて挿入する。ストリッパ２２０は、コイル束１０に接触する。ストリッパ２２０により、コイル束１０がステータコア２０の径方向内側を軸方向に移動しつつ、コイル束１０の一部がスロットオープン２２からスロット２１内部に挿入される。具体的には、ストリッパ２２０は、コイル束１０の径方向の内側を引っ掛けて、ブレード２１０に沿ってコイル束１０を引き上げる。ストリッパ２２０は、ブレード２１０とともに軸方向他側に移動してもよく、ブレード２１０とともに軸方向他側に移動しなくてもよい。後者の場合、ブレード２１０がストリッパ２２０よりも先に軸方向他側に移動する。

ブレード２１０及びストリッパ２２０は、スロットオープン２２に配置される形状を有する。ブレード２１０及びストリッパ２２０の径方向外側端縁は、ステータコア２０の径方向内側端縁と径方向において同じ位置でもよく、ステータコア２０の径方向内側端縁よりも径方向外側に位置してもよい。

（コイル成形方法及びコイル挿入方法）
続いて、図１～図７を参照して、本実施形態のコイル成形方法及びコイル挿入方法を説明する。本実施形態のコイル成形方法及びコイル挿入方法は、上述したコイル成形装置１００及びコイル挿入装置２００を用いる。

まず、図６及び図７に示すように、コイル線を環状に巻きつけて、スロット２１内に収容される二つのコイル辺部１１と、二つのコイル辺部１１を繋ぎ、ステータコア２０の軸方向両側に配置されるコイルエンド部１２と、を有するコイル束１０を形成する（ステップＳ１０）。この工程（ステップＳ１０）では、丸線のコイル線を用いる。具体的には、例えば、巻きつけ型を用いて、コイル線を環状に巻きつけることにより、コイル束１０を形成する。

次に、図２～図７に示すように、コイル成形装置１００を備えるコイル挿入装置２００をステータコア２０に設置する（ステップＳ２０）。この工程（ステップＳ２０）では、ステータコア２０の径方向の内側に、ブレード２１０を配置する。また、ブレード２１０の軸方向一側に、コイル束１０を配置する。詳細には、複数のブレード２１０間に支持されるようにコイル束１０を配置する。さらに、複数のブレード２１０の径方向の中央であって軸方向一側に、ストリッパ２２０を配置する。

また、コイルエンド部１２に対して一方向の一方側に第１部材１１０を配置するとともに、コイルエンド部１２に対して一方向の他方側に第２部材１２０を配置する。本実施形態では、ステータコア２０の軸方向一側に、コイル成形装置１００を配置する。詳細には、外型１１１を、ステータコア２０の軸方向一側かつ径方向外側に配置する。内型１２１を、ステータコア２０の軸方向一側かつ径方向内側に配置する。他側部材１１２を、ステータコア２０の軸方向一側に配置する。一側部材１２２を、ステータコア２０の軸方向一側、かつ、他側部材１１２の軸方向一側に配置する。

次に、複数のスロット２１にコイル束１０を挿入する（ステップＳ３０）。この工程（Ｓ３０）では、Ｕ相のコイル束１０Ｕ、Ｖ相のコイル束１０Ｖ、及びＷ相のコイル束１０Ｗの順に挿入する。具体的には、コイル移動機構としてのストリッパ２２０により、コイル束１０を軸方向他側に移動する。ここでは、ブレード２１０及びストリッパ２２０を移動することによって、図２に示すように、ステータコア２０のスロット２１にＵ相のコイル束１０Ｕを挿入することができる。

次に、コイルエンド部１２を成形する（ステップＳ４０）。この工程（ステップＳ４０）では、第１部材１１０と第２部材１２０との間で、一方向にコイルエンド部１２を挟む。詳細には、第１部材１１０として、コイルエンド部１２に対して径方向外側に配置される外型１１１と、第２部材１２０として、コイルエンド部１２に対して径方向内側に配置される内型１２１とで、コイルエンド部１２を径方向に挟む（ステップＳ４１）。そして、径方向に挟む工程（ステップＳ４１）を実施した後に、第２部材１２０として、コイルエンド部１２に対して軸方向一側に配置される一側部材１２２と、第１部材１１０として、コイルエンド部１２に対して軸方向他側に配置される他側部材１１２との間で、コイルエンド部１２を軸方向に挟む（ステップＳ４２）。このように、外型１１１及び内型１２１で径方向外側に第１コイルエンド部１２ａを押し出した形状に成形することにより形成されたスペースで、一側部材１２２と他側部材１１２とにより第２コイルエンド部１２ｂを軸方向に圧縮する。これにより、図５に示すように、Ｕ相のコイル束１０Ｕのコイルエンド部１２を径方向外側に押し出した形状に成形できる。また、第１コイルエンド部１２ａ、第２コイルエンド部１２ｂそれぞれに対して、所望の形状に成形できる。

次に、Ｖ相のコイル束１０Ｖを、同様にスロット２１に挿入して（ステップＳ３０）、コイルエンド部１２を成形する（ステップＳ４０）。これにより、Ｖ相のコイル束１０Ｖのコイルエンド部１２を、軸方向外側に押し出した形状に成形することができる。

次に、Ｗ相のコイル束１０Ｗを、同様にスロット２１に挿入する。このとき、Ｕ相及びＶ相のコイルエンド部１２は、径方向外側に押し出した形状を維持しているので、Ｕ相のコイル束１０Ｕ及びＶ相のコイル束１０Ｖと干渉せずに挿入される。

次に、コイル成形装置１００を備えるコイル挿入装置２００をステータコア２０から取り外す（ステップＳ５０）。

以上の工程（ステップＳ１０～Ｓ５０）を実施することにより、ステータコア２０の軸方向に貫通する複数のスロット２１に、コイル束１０を挿入することができる。その結果、図１に示すステータ１を製造できる。

なお、図２～図６では、絶縁紙４０を図示していないが、コイル挿入方法は、スロット２１に挿入されるコイル束１０を絶縁紙４０で被覆する工程をさらに備える。この工程では、ステータコア２０に絶縁紙４０を配置して、ステータコア２０の軸方向一側の端面から突出して折り返したカフス部を形成してもよい。

また、図２～図６では、ウエッジ３０を図示していないが、コイル挿入方法は、スロット２１にウエッジ３０を挿入する工程をさらに備える。この工程は、スロット２１にコイル束１０を挿入する工程（ステップＳ３０）と同時に行ってもよい。

以上説明したように、本実施形態のコイル成形装置１００、コイル挿入装置２００、及びコイル成形方法によれば、コイルエンド部１２に対して、一方向の一方側に配置され、ステータコアに合わせた形状を有する第１部材１１０と、一方向の他方側に配置される第２部材１２０とで、コイルエンド部１２を一方向に挟んで、コイルエンド部１２を圧縮して塑性変形させる。すなわち、コイルエンド部１２を弾性変形しない領域まで圧縮する。これにより、スプリングバックなどによる成形した形状の崩れを抑制することができる。

また、第１部材１１０と第２部材１２０とでコイルエンド部１２を圧縮することにより、コイルエンド部１２の肉厚を小さくすることができる。さらに、Ｕ相のコイル束１０Ｕ及びＶ相のコイル束１０Ｖのコイルエンド部１２を径方向外側に押し出した形状に維持することで、Ｗ相のコイル束１０Ｗを挿入する際の径方向のスペースを確保できる。さらには、Ｕ相のコイル束１０Ｕ及びＶ相のコイル束１０Ｖのコイルエンド部１２とＷ相のコイル束１０Ｗのコイルエンド部１２との干渉を抑制できるので、コイルエンド部１２を短縮できる。

本実施形態では、コイルエンド部１２に対して径方向外側に配置される外型１１１と、コイルエンド部１２に対して径方向内側に配置され、外型１１１との間で径方向にコイルエンド部１２を挟む内型１２１と、を備える。これにより、外型１１１と内型１２１とでコイルエンド部１２を径方向に圧縮する。

従来のコイルエンド部１２の成形においては、コイルエンド部１２を成形するための部材と、スロット２１とで挟んでおり、コイルエンド部１２が塑性変形するに至る力を、コイルエンド部１２に与えることができなかった。コイル線がスロット２１から受ける摩擦力により傷つく、あるいは、コイル線に許容範囲を超えた張力がかかる、といった懸念があったためである。

これに対して、本実施形態では、第１部材１１０と第２部材１２０とでコイルエンド部１２を挟むことにより、コイル線への傷つき、及びコイル線の許容範囲を超えた張力の発生を抑制して、コイルエンド部１２が塑性変形するに至る力をコイルエンド部１２に与えることができ、その結果、スプリングバックを抑制したコイルエンド部１２の成形が可能となった。

また、本実施形態では、ステータコア２０の軸方向一側に配置され、コイルエンド部１２に対して軸方向一側に配置される一側部材１２２と、ステータコア２０の軸方向一側に配置され、コイルエンド部１２に対して軸方向他側に配置され、一側部材１２２との間で軸方向にコイルエンド部を挟む他側部材１１２と、を備える。これにより、一側部材１２２と他側部材１１２とでコイルエンド部１２を軸方向に圧縮する。

（変形例）
上述した実施形態では、外型１１１及び内型１２１がステータコア２０の軸方向一側に配置されるコイル成形装置、コイル挿入装置及びコイル成形方法を例に挙げて説明したが、これに限定されない。本変形例では、外型１１１及び内型１２１がステータコア２０の軸方向一側及び他側の両方に配置される。この場合、ステータコア２０の軸方向他側のコイルエンド部１２の成形においては、外型１１１と内型１２１とで第１コイルエンド部１２ａを径方向に圧縮するとともに、一側部材１２２と他側部材１１２とで第２コイルエンド部１２ｂを軸方向に圧縮する。

具体的には、ステータコア２０の軸方向一側のコイルエンド部１２を成形した後、ステータコア２０の軸方向他側のコイルエンド部１２を成形する。ステータコア２０の軸方向一側のコイルエンド部１２の成形においては、外型１１１と内型１２１とで第１コイルエンド部１２ａを径方向に圧縮するとともに、一側部材１２２と他側部材１１２とで第２コイルエンド部１２ｂを軸方向に圧縮する。ステータコア２０の軸方向他側のコイルエンド部１２の成形においては、外型１１１と内型１２１とで第１コイルエンド部１２ａを径方向にのみ圧縮する。このとき、ステータコア２０の軸方向一側の第２コイルエンド部１２ｂを軸方向に圧縮することにより、ステータコア２０の軸方向他側のコイルエンド部１２を成形する際に、コイル束１０がステータコア２０の軸方向一側から他側に向けて引っ張られて移動することを抑制できる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ：ステータ
１０，１０Ｕ，１０Ｖ，１０Ｗ：コイル束
１１ ：コイル辺部
１２ ：コイルエンド部
１２ａ ：第１コイルエンド部
１２ｂ ：第２コイルエンド部
２０ ：ステータコア
２１ ：スロット
１００ ：コイル成形装置
１１０ ：第１部材
１１１ ：外型
１１２ ：他側部材
１２０ ：第２部材
１２１ ：内型
１２２ ：一側部材
２００ ：コイル挿入装置
２１０ ：ブレード
２２０ ：ストリッパ

Claims (13)

1. ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロットに挿入され、コイル線が巻き付けられた環状のコイル束の少なくとも一部を成形するコイル成形装置であって、
   前記コイル束は、
   前記スロット内に収容される二つのコイル辺部と、
   前記二つのコイル辺部を繋ぎ、前記ステータコアの軸方向両側に配置されるコイルエンド部と、
   を含み、
   前記コイルエンド部に対して一方向の一方側に配置される第１部材と、
   前記コイルエンド部に対して前記一方向の他方側に配置され、前記第１部材との間で前記一方向に前記コイルエンド部を挟む第２部材と、
   を備え、
   前記第１部材は、前記ステータコアに合わせた形状を有する、コイル成形装置。
2. 前記第１部材は、前記コイルエンド部に対して径方向外側に配置される外型を含み、
   前記第２部材は、前記コイルエンド部に対して径方向内側に配置され、前記外型との間で径方向に前記コイルエンド部を挟む内型を含む、請求項１に記載のコイル成形装置。
3. 前記内型を移動させる第２部材移動機構をさらに備え、
   前記第２部材移動機構は、前記内型を少なくとも径方向外側に向けて移動させる、請求項２に記載のコイル成形装置。
4. 前記コイルエンド部は、
   前記コイル辺部と軸方向に重なる第１コイルエンド部と、
   前記第１コイルエンド部を周方向に繋ぐ第２コイルエンド部と、
   を有し、
   前記内型は、前記第２コイルエンド部と径方向において向かい合う、請求項２または３に記載のコイル成形装置。
5. 前記コイル束は、前記スロットの軸方向一側から他側に移動され、
   前記第２部材は、前記ステータコアの前記軸方向一側に配置され、前記コイルエンド部に対して軸方向一側に配置される一側部材を含む、請求項１～４いずれか１項に記載のコイル成形装置。
6. 前記第１部材は、前記ステータコアの軸方向一側に配置され、前記コイルエンド部に対して軸方向他側に配置され、前記一側部材との間で軸方向に前記コイルエンド部を挟む他側部材を含む、請求項５に記載のコイル成形装置。
7. 前記一側部材を移動させる一側部材移動機構をさらに備え、
   前記一側部材移動機構は、前記一側部材を少なくとも軸方向に移動させる、請求項５または６に記載のコイル成形装置。
8. 前記コイルエンド部は、
   前記コイル辺部と軸方向に重なる第１コイルエンド部と、
   前記第１コイルエンド部を周方向に繋ぐ第２コイルエンド部と、
   を有し、
   前記一側部材は、前記第１コイルエンド部と軸方向において向かい合う、請求項５～７のいずれか１項に記載のコイル成形装置。
9. 前記第１部材は、一方向の他方側において、前記コイル束と接触する第１接触部を有し、
   前記第１接触部は、弾性材料で構成される、請求項１～８のいずれか１項に記載のコイル成形装置。
10. 前記第２部材は、一方向の一方側において、前記コイル束と接触する第２接触部を有し、
    前記第２接触部は、弾性部材で構成される、請求項１～９のいずれか１項に記載のコイル成形装置。
11. ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロットに、コイル線が巻き付けられた環状のコイル束を挿入するコイル挿入装置であって、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載のコイル成形装置と、
    前記ステータコアの径方向内側に配置され、前記コイルを保持する複数のブレードと、
    前記ブレードの径方向内側に配置され、軸方向に移動し、前記コイル束を軸方向一側から他側に向けて移動させるコイル移動機構と、
    を備える、コイル挿入装置。
12. コイル線が巻き付けられた環状のコイル束の少なくとも一部を成形するコイル成形方法であって、
    前記コイル束は、
    ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロット内に収容される二つのコイル辺部と、
    前記二つのコイル辺部を繋ぎ、前記ステータコアの軸方向両側に配置されるコイルエンド部と、
    を含み、
    前記複数のスロットに前記コイル束を挿入する工程と、
    前記コイルエンド部に対して一方向の一方側に配置され、ステータコアに合わせた形状を有する第１部材と、前記コイルエンド部に対して前記一方向の他方側に配置される第２部材との間で、前記一方向に前記コイルエンド部を挟む工程と、
    を備える、コイル成形方法。
13. 前記コイルエンド部を挟む工程では、
    前記第１部材として、前記コイルエンド部に対して径方向外側に配置される外型と、前記第２部材として、前記コイルエンド部に対して径方向内側に配置される内型とで、前記コイルエンド部を径方向に挟む工程と、
    前記径方向に挟む工程を実施した後に、前記第２部材として、前記コイルエンド部に対して軸方向一側に配置される一側部材と、前記第１部材として、前記コイルエンド部に対して軸方向他側に配置される他側部材との間で、前記コイルエンド部を軸方向に挟む工程と、
    を含む、請求項１２に記載のコイル成形方法。

Images