JP2023074364A

JP2023074364A - コイル挿入装置及びコイル挿入方法

Info

Publication number: JP2023074364A
Application number: JP2021187290A
Authority: JP
Inventors: 紀彦引間; Norihiko Hikima; 泰斗大橋; Yasuto Ohashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2023-05-29
Also published as: US20230155462A1; CN116137482A

Abstract

【課題】スロットへの挿入後のコイルエンド部のスプリングバックによる内方への戻りを抑制し、コイル挿入作業の作業性を向上させること。
【解決手段】巻回状態のコイルアッセンブリを、ステータコアの内方から拡径することによって、ステータコアのスロットへ挿入するコイル拡径手段を有するコイル挿入装置であって、コイル拡径手段は、コイルアッセンブリの内側に配置され、コイルアッセンブリのコイルエンド部を内方から外方に向けて押圧して拡径させるコイル押圧部と、コイルアッセンブリの外側に配置され、コイル押圧部によって拡径されるコイルエンド部の外方への移動を制限するとともに、コイル押圧部との間で、スロットに挿入されたコイルアッセンブリのコイルエンド部を挟持する制限部と、を備える。
【選択図】図１３

Description

本発明は、コイル挿入装置及びコイル挿入方法に関する。

従来、円環状に巻かれたコイルをステータコアの内側に挿入し、コイルの内側に偏心して配置されるローラによって、コイルをステータコアのスロットに対して内方から外方に向けて押圧してコイルを拡径させ、ステータコアのスロットに装着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６３９０７７２号公報

図１６は、ステータコア４００に装着されるコイルアッセンブリのうちの１本のコイル３００が内方から外方に向かって押圧されて拡径し、ステータコア４００の内方からスロット４０１に挿入される様子を示している。コイル３００は、コイルエンド部３０１が押圧されることによって、拡径しながらステータコア４００の内方から外方に向けて移動する。それに伴って、スロット４０１に挿入されるコイル３００の直線部３０２のピッチが広がり、コイルエンド部３０１もステータコア４００の周方向に広がっていく。

しかし、スロットへのコイルの挿入が完了して押圧が解除されると、コイルのスプリングバックによって、図１７に示すように、拡径されたコイルエンド部３０１が拡径前の状態に戻ろうとして縮径する現象が発生する。コイルエンド部３０１が拡径前の状態に縮径すると、直線部３０２のピッチＰが小さくなる方向に変化し、スロット４０１に挿入されたコイル３００が径方向内側に移動して、ステータコア４００の内方に戻ってしまう可能性がある。そのため、コイルを押圧する作業を繰り返す必要がある等、コイル挿入作業の作業性が悪い、という課題がある。

本発明は、スロットへの挿入後のコイルエンド部のスプリングバックによる内方への戻りを抑制し、コイル挿入作業の作業性を向上させることができるコイル挿入装置及びコイル挿入方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るコイル挿入装置は、巻回状態のコイルアッセンブリ（例えば、後述の帯状コイル１００）を、ステータコア（例えば、後述のステータコア２）の内方から拡径することによって、前記ステータコアのスロット（例えば、後述のスロット２２）へ挿入するコイル拡径手段（例えば、後述のコイル拡径装置５）を有するコイル挿入装置（例えば、後述のコイル挿入装置１）であって、前記コイル拡径手段は、前記コイルアッセンブリの内側に配置され、前記コイルアッセンブリのコイルエンド部（例えば、後述のコイルエンド部１０３）を内方から外方に向けて押圧して拡径させるコイル押圧部（例えば、後述のコイル押圧部５３）と、前記コイルアッセンブリの外側に配置され、前記コイル押圧部によって拡径される前記コイルエンド部の外方への移動を制限するとともに、前記コイル押圧部との間で、前記スロットに挿入された前記コイルアッセンブリの前記コイルエンド部を挟持する制限部（例えば、後述の制限部５５）と、を備える。

（２）上記（１）に記載のコイル挿入装置において、前記制限部の内周面（例えば、後述の内周面５５ａ）は、前記ステータコアの端面（例えば、後述の端面２ａ）に対して垂直な面であってもよい。

（３）上記（１）に記載のコイル挿入装置において、前記制限部の内周面（例えば、後述の内周面５５ａ）は、前記ステータコアの端面（例えば、後述の端面２ａ）から離れるに従って径方向外側に傾斜する傾斜面であってもよい。

（４）本発明に係るコイル挿入方法は、巻回状態のコイルアッセンブリ（例えば、後述の帯状コイル１００）を、ステータコア（例えば、後述のステータコア２）の内方から拡径することによって、前記ステータコアのスロット（例えば、後述のスロット２２）へ挿入するコイル挿入方法であって、前記コイルアッセンブリの内側に配置したコイル押圧部（例えば、後述のコイル押圧部５３）によって、前記コイルアッセンブリのコイルエンド部（例えば、後述のコイルエンド部１０３）を内方から外方に向けて押圧して拡径させ、前記コイルアッセンブリを前記スロットに挿入する工程と、前記コイル押圧部によって拡径される前記コイルエンド部の外方への移動を、前記コイルエンド部の外側に配置した制限部（例えば、後述の制限部５５）によって制限するとともに、前記コイル押圧部と前記制限部との間で、前記スロットに挿入された前記コイルアッセンブリの前記コイルエンド部を挟持する。

上記（１）によれば、スロットに挿入されたコイルアッセンブリのコイルエンド部を、押圧部と制限部との間で挟持することによって、コイルエンド部に発生するスプリングバックを打ち消すことができる。そのため、スロットへの挿入後のコイルエンド部のスプリングバックによるコイルの内方への戻りを抑制することができ、コイル挿入作業の作業性を向上させることができる。押圧部と制限部との間でコイルエンド部が挟持されることによって、スロット内に積層されるコイル間の隙間も解消される。

上記（２）によれば、コイルエンド部に対して均等に押圧力を掛けることができるとともに、コイルエンド部をステータコアの端面に整然とレイアウトすることができる。

上記（３）によれば、コイルエンド部を径方向外側に傾斜させることができるため、コイルエンド部の突出高さを抑制することができるとともに、コイルエンド部の内径側の空間を容易に確保することができる。

上記（４）によれば、スロットに挿入されたコイルアッセンブリのコイルエンド部を、押圧部と制限部との間で挟持することによって、コイルエンド部に発生するスプリングバックを打ち消すことができる。そのため、スロットへの挿入後のコイルエンド部のスプリングバックによるコイルの内方への戻りを抑制することができ、コイル挿入作業の作業性を向上させることができる。押圧部と制限部との間でコイルエンド部が挟持されることによって、スロット内に積層されるコイル間の隙間も解消される。

本発明の一実施形態に係るコイル挿入装置を示す斜視図である。コイル挿入装置におけるステータコアが固定されたステータコア固定治具とコイル巻取治具とを分解して示す斜視図である。ステータコアのスロット内に装着された絶縁紙を示す斜視図である。コイルアッセンブリの一実施形態を示す正面図である。コイルアッセンブリに向けてコイル拡径装置を装着する様子を示すコイル挿入装置の断面図である。ステータコア内のコイルアッセンブリと制限部とを示す平面図である。コイルの内側にコイル拡径装置が挿入される様子を示す斜視図である。コイル拡径装置の縮径状態の押圧部を示す側面図である。コイル拡径装置の縮径状態の押圧部を示す正面図である。コイル拡径装置の拡径状態の押圧部を示す側面図である。コイル拡径装置の拡径状態の押圧部を示す側面図である。コイルが押圧部によって押圧されてスロットに挿入される様子を説明する図である。コイルが押圧部によって制限部に向けて押圧される様子を説明する図である。コイルが押圧部によって制限部に向けて押圧される様子を説明する図である。コイルが押圧部によって制限部に向けて押圧される様子を説明する図である。スロットに挿入されたコイルを押圧部と制限部との間で挟持した状態を示す断面図である。ステータを示す斜視図である。コイルが押圧部によって制限部に向けて押圧される様子を説明する図である。コイルが押圧部によって制限部に向けて押圧される様子を説明する図である。ステータコアのスロットにコイルを挿入する様子を示す平面図である。スプリングバックによってコイルエンド部に戻りが発生する様子を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２に示すように、コイル挿入装置１は、ステータコア２と、ステータコア２を固定するステータコア固定治具３と、ステータコア２の内側に挿入され、帯状コイル１００を円環状に巻き取ったコイル巻取治具４と、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００を拡径移動させるコイル拡径装置５と、を備える。

ステータコア２は、図２及び図３に示すように、例えば、薄肉のコアプレートが複数積層された積層体からなる円環部２１を有する。円環部２１の中心には、軸方向に貫通する貫通孔２０を有する。ステータコア２は、ステータコア２の軸方向に貫通する複数のスロット２２を有する。スロット２２は、円環部２１の周方向に沿って一定の間隔で放射状に配列され、貫通孔２０に向けて開口する開口部２２ａを有する。本実施形態のステータコア２は、７２個のスロット２２を有する。ステータコア２の円環部２１の外周には、一定の間隔で突出する６つの耳部２３を有する。

なお、ステータコア２において、図２に示すように、スロット２２が配列されるＸ方向が周方向である。貫通孔２０の中心から放射方向に沿うＹ方向が径方向である。Ｚ方向が軸方向である。

ステータコア固定治具３は、図２に示すように、ステータコア２の軸方向の寸法に略等しい軸方向の寸法を有する六角柱形状を有し、ステータコア２を挿入して配置可能なステータコア挿入孔３１を中央に有する。本実施形態のコイル挿入装置１において、ステータコア固定治具３は、ステータコア挿入孔３１内に固定されたステータコア２の軸方向が水平方向になるように、コイル挿入装置１の基台１１の中央部に固定される。

ステータコア固定治具３は、ステータコア挿入孔３１内のステータコア２を所定の位置及び姿勢に固定する。詳しくは、ステータコア固定治具３は、図２に示すように、ステータコア２の６つの耳部２３の位置に対応して、ステータコア挿入孔３１内に対して突出及び後退するように移動可能な６つのコア押さえブロック３２を有する。ステータコア固定治具３は、ステータコア挿入孔３１内にステータコア２が挿入された後、コア押さえブロック３２を、図示しないシリンダ等のアクチュエータの駆動によって、それぞれステータコア挿入孔３１内に向けて突出させる。これによって、コア押さえブロック３２は、図２に示すように、それぞれステータコア２の耳部２３を把持し、ステータコア挿入孔３１内のステータコア２を所定の位置及び姿勢に固定する。

ステータコア２のスロット２２には、図３に示すように、それぞれ絶縁紙２４が予め装着されている。絶縁紙２４は、ステータコア２を軸方向から見たときのスロット２２の略コ字状の内面形状に倣うように、略コ字状に折り曲げられて形成される。スロット２２内に装着された絶縁紙２４は、図４に示すように、スロット２２からステータコア２の軸方向に所定の高さで突出するカフス部２４ａを有する。カフス部２４ａは、スロット２２からステータコア２の軸方向の両外側にそれぞれ突出している。

図２に示すように、ステータコア２が固定されたステータコア固定治具３の軸方向の両端面３ａ，３ａには、それぞれ複数のカフスガイド３３が周方向に沿って一定の間隔で放射状に配列するように取り付けられる。カフスガイド３３は、それぞれ図示しないシリンダ等のアクチュエータの駆動によって、ステータコア２の径方向に沿って移動可能に設けられる。カフスガイド３３は、ステータコア２の径方向に沿って長尺な薄板状に形成される。カフスガイド３３は、ステータコア固定治具３の内方に向けて開口し、絶縁紙２４のカフス部２４ａを両側から挟持することによって、帯状コイル１００の挿入時に、スロット２２内の絶縁紙２４を支持する。

コイル巻取治具４は、図２に示すように、略円筒状の治具本体４１と、治具本体４１の外周に放射状に突出する複数の櫛歯部４２と、周方向に隣り合う櫛歯部４２の間によって形成される複数の櫛歯状溝４３と、治具本体４１の中心に開口する軸孔４４と、を有する。櫛歯部４２及び櫛歯状溝４３は、治具本体４１の軸方向の両端部にそれぞれ設けられる。治具本体４１の両端部の櫛歯部４２及び櫛歯状溝４３のそれぞれの位相は軸方向に揃えられている。治具本体４１の周方向に配列される櫛歯状溝４３の数は、ステータコア２に設けられるスロット２２の数に一致している。したがって、本実施形態のコイル巻取治具４は、７２個の櫛歯状溝４３を有する。コイル巻取治具４は、ステータコア２の円環部２１の内側に挿入可能となるように、櫛歯部４２の先端の位置によって規定されるコイル巻取治具４の外径が、ステータコア２の内径よりも小径になるように形成されている。

帯状コイル１００は、コイル巻取治具４に円環状に巻き取られる。帯状コイル１００は、図４に示すように、断面形状が略矩形状の銅、アルミニウム等の平角導線１０１によって形成される長尺帯状の連続する波巻コイルからなるコイルアッセンブリである。コイルアッセンブリとしては、波巻コイルの他に、略Ｕ字状に形成された複数のセグメントコイルを使用することも可能である。しかし、連続する波巻コイルは、コイルをステータコアのスロット内にセットする際、世間一般の主流である、コイルを複数のセグメントに分割成形し、スロット内挿入後にコイルエンドを溶接する技術を必要としないため、溶接箇所の熱加工に対応できるように、例えば、コイルに高純度の銅材を使用する必要がなくなる。そのため、不純物を含むリサイクル銅材を使用することも可能となり、資源の循環利用の実現に貢献することができる。しかも、波巻コイルは、溶接の必要がないため、コイルの軽量化が可能であり、このコイルを使用した回転電機の軽量化を図ることができる。回転電機がハイブリッドカーに搭載される場合、車両重量が軽量化されることによって、二酸化炭素の削減が可能であり、地球環境上の悪影響を軽減することができる。

帯状コイル１００は、複数の直線部１０２と複数のコイルエンド部１０３とを有する。直線部１０２は、ステータコア２のスロット２２内に挿入される部位であり、それぞれ略直線状に延びて一定の間隔で平行に配置される。コイルエンド部１０３は、直線部１０２よりも帯状コイル１００の側端寄りの位置にそれぞれ配置され、隣り合う直線部１０２の一方端部同士と他方端部同士とを山型状に交互に連結する。コイルエンド部１０３は、帯状コイル１００がステータコア２のスロット２２に装着された際に、スロット２２からステータコア２の軸方向にそれぞれ突出するように配置される部位である。本実施形態の帯状コイル１００は、複数の直線部１０２と複数のコイルエンド部１０３とがそれぞれ折り曲げ形成された６本の平角導線１０１を、直線部１０２が一定の間隔で平行に並列するように束ねることによって、長尺帯状に形成される。

コイル巻取治具４は、ステータコア２の内側に挿入される前に、帯状コイル１００の直線部１０２を櫛歯状溝４３に順次挿入することによって、帯状コイル１００を多重に巻き取っている。これによって、図２に示すように、帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４が構成される。

帯状コイル１００を円環状に巻き取ったコイル巻取治具４は、ステータコア固定治具３を間に挟んでその両側にそれぞれ配置されるコイル拡径装置５によって、ステータコア挿入孔３１内の所定の位置に所定の姿勢で保持される。本実施形態のコイル拡径装置５は、コイル拡径手段を構成する。コイル拡径装置５は、図１に示すように、ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４に対して軸方向から対向している。

図１及び図５に示すように、コイル挿入装置１には、ステータコア固定治具３を固定する基台１１上に、ステータコア固定治具３を挟んで対面するように、一対の支持基板１２，１２が立設される。コイル拡径装置５は、支持基板１２からステータコア２の内側に挿入されるコイル巻取治具４に向けてそれぞれ水平方向に突出している。コイル拡径装置５は、支持基板１２が図示しないモータ等の駆動によって基台１１上を直線的に移動することによって、コイル巻取治具４に対して当接する方向及び離隔する方向にそれぞれ移動可能に設けられる。

コイル拡径装置５は、図５及び図７に示すように、支持基板１２からステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４に向けて延びる主軸部５１を中心に有する。主軸部５１の先端には、ステータコア２の内側においてコイル巻取治具４を所定の位置及び姿勢に保持する保持部５２が設けられる。保持部５２は、主軸部５１の先端に配置される円形状の端板部５２１の中心から突出する軸突部５２２と、軸突部５２２の径方向外側の端板部５２１から軸突部５２２と同一方向に突出する１つの位置決め突部５２３と、を有する。軸突部５２２は、コイル巻取治具４の軸孔４４に嵌合する。位置決め突部５２３は、コイル巻取治具４の軸孔４４の径方向外側に設けられる１つの位置決め孔４５に嵌合する。

コイル巻取治具４の位置決め孔４５及び保持部５２の位置決め突部５２３は、互いに嵌合した際に、ステータコア固定治具３に固定されるステータコア２のスロット２２の位相と、ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４の櫛歯状溝４３の位相とが一致するように、予め位置決めされて設けられている。したがって、コイル拡径装置５がステータコア固定治具３に向けて移動し、コイル巻取治具４の軸孔４４及び位置決め孔４５と保持部５２の軸突部５２２及び位置決め突部５２３とが嵌合すると、図６に示すように、コイル巻取治具４は、ステータコア２のスロット２２に対して櫛歯状溝４３の位相を合わせた状態で保持される。これによって、ステータコア２のスロット２２の内部とコイル巻取治具４の櫛歯状溝４３の内部とが、径方向に連通する。

コイル拡径装置５は、主軸部５１の外周側にコイル押圧部５３を有する。コイル押圧部５３は、主軸部５１の外周側に嵌合する可動筒部５３１と、可動筒部５３１のさらに外周側に配置される複数の可動腕部５３２と、可動腕部５３２の先端にそれぞれ設けられる複数の駒部材５３３と、を有する。

可動筒部５３１は、主軸部５１の長さよりも短い長さを有し、支持基板１２の後方に配置されるシリンダ等のアクチュエータ５４の駆動によって、主軸部５１の軸方向に沿って摺動可能に設けられる。

可動腕部５３２は、主軸部５１の軸方向に沿って延び、可動筒部５３１の外周側において周方向に一定の間隔をおいて複数配置される。本実施形態のコイル押圧部５３は、主軸部５１の周方向に沿って配列される１２本の可動腕部５３２を有する。支持基板１２の表面には、主軸部５１を中心にして径方向外側に向けて放射状に配列される１２本のガイドレール１２１が設けられる。可動腕部５３２の後端５３２ｂは、それぞれガイドレール１２１に沿って移動可能に取り付けられる。可動腕部５３２は、ガイドレールから可動筒部５３１の軸方向に沿って屈曲して保持部５２の外周近傍まで延びている。可動腕部５３２の先端５３２ａは、それぞれ回動可能に取り付けられる２つずつのリンク部５３４を介して、可動筒部５３１の先端側の外周面に連結される。

駒部材５３３は、図８～図１１に示すように、略扇形状を有し、可動腕部５３２の先端にそれぞれ１つずつ設けられる。したがって、本実施形態のコイル押圧部５３は、円環状に配置される１２個の駒部材５３３を有する。駒部材５３３は、コイル押圧部５３の周方向（円環状の複数の駒部材５３３の周方向）の一方端部に一対の係合突片５３３ａをそれぞれ有し、周方向の他方端部に、一対の係合突片５３３ａと係合する一対の係合溝５３３ｂをそれぞれ有する。一対の係合突片５３３ａは、コイル押圧部５３の軸方向に平行に配置され、それぞれコイル押圧部５３の外周面５３０に連続して周方向に向けて平行に突出している。１２個の駒部材５３３は、周方向に隣り合う駒部材５３３，５３３の一対の係合突片５３３ａと一対の係合溝５３３ｂとが互いに係合し合うことによって、保持部５２の外周側に円環状に配列される。なお、コイル押圧部５３における周方向は、図８～図１１中に示すＣ方向である。

図５は、可動筒部５３１が主軸部５１の後端側（支持基板１２側）に後退した状態を示す。このとき、可動腕部５３２は、それぞれ放射状のガイドレール１２１の内方端側に移動し、可動筒部５３１の外周面に最も近接するように配置される。これによって、コイル押圧部５３は、図８及び図９に示すように、１２個の駒部材５３３を互いに密接させて最も縮径した状態とされる。駒部材５３３が縮径したときのコイル押圧部５３の外径は、帯状コイル１００が巻き取られたコイル巻取治具４から軸方向に円筒状に突出するコイルエンド部１０３の内径よりも小さい。コイル拡径装置５は、コイル押圧部５３の複数の駒部材５３３が縮径した状態で、コイル巻取治具４の軸方向に円筒状に突出するコイルエンド部１０３に挿入され、保持部５２によってコイル巻取治具４を保持する。

可動筒部５３１が、アクチュエータ５４の駆動によって、主軸部５１に沿ってコイル巻取治具４に向けて前進すると、可動筒部５３１に連結されるリンク部５３４が、それぞれ可動筒部５３１の径方向外側に向けて張り出すように回動し、可動腕部５３２をガイドレールに沿ってそれぞれ外側に平行移動させる。これによって、１２本の可動腕部５３２は、可動筒部５３１から径方向外側に離隔する。このとき、コイル押圧部５３は、図１０及び図１１に示すように、隣り合う駒部材５３３を互いに広げるように移動させて最も拡径した状態とされる。拡径したときのコイル押圧部５３の外径は、コイル巻取治具４の外径よりも大きい。コイル押圧部５３が拡径することによって、コイルエンド部１０３を内方から外方に向けて移動させる。

なお、図９及び図１１に示すように、コイル押圧部５３が最も拡径した際、隣り合う駒部材５３３，５３３同士は離隔するが、駒部材５３３，５３３間には一対の係合突片５３３ａが周方向に張り出している。係合突片５３３ａは、隣の駒部材５３３の係合溝５３３ｂから完全に抜け出ておらず、係合溝５３３ｂに対する係合を維持している。そのため、拡径した円環状の複数の駒部材５３３は、周方向に連続する閉じた外周面５３０を有する。したがって、コイル押圧部５３を周方向に見た場合、隣り合う駒部材５３３，５３３の間は一対の係合突片５３３ａによって連続し、コイル押圧部５３を径方向に貫通するような溝部（間隙）は形成されない。

コイル拡径装置５は、図１、図５～図７に示すように、さらに、制限部５５を有する。本実施形態の制限部５５は円筒状に形成されるが、制限部５５は、中央部が円形に開口する板状に形成されてもよい。制限部５５は、周方向に複数に分割されてもよい。この場合、制限部５５は、ステータコア２に対して径方向に移動可能に設けられてもよい。なお、この制限部５５は、図２では省略されている。図６において、ステータコア固定治具３は省略されている。

制限部５５は、帯状コイル１００のコイルエンド部１０３の外側において、ステータコア２と同芯状に配置される。詳しくは、制限部５５は、図５及び図６に示すように、ステータコア２の軸方向の両端面２ａ，２ａにおいて、円環状の帯状コイル１００の外側を全周に亘って包囲するように、コイル巻取治具４に巻き取られた巻回状態の帯状コイル１００と同芯状に配置される。本実施形態において、制限部５５の内周面５５ａは、ステータコア２のスロット２２の外径側の位置よりもやや外側に配置されている。

本実施形態の制限部５５は、ステータコア２がステータコア固定治具３に取り付けられた後のステータコア２の両端面２ａ，２ａに、例えば、図示しない装着機構によって、複数のカフスガイド３３を端面２ａとの間に挟むようにそれぞれ装着される。また、制限部５５は、図示しないが、コイル拡径装置５のコイル押圧部５３の外周に同芯状に配置され、コイル押圧部５３が帯状コイル１００の内側に挿入されたときに、同時に帯状コイル１００の外側に配置されるように構成されてもよい。

制限部５５は、ステータコア２のスロット２２の外側に配置され、後述するように、拡径するコイル押圧部５３によって帯状コイル１００がスロット２２内に挿入された際に、コイルエンド部１０３をコイル押圧部５３の駒部材５３３との間で挟持する。本実施形態の制限部５５の内周面５５ａは、ステータコア２の端面２ａに対して垂直な面を形成している。この内周面５５ａは、帯状コイル１００の移動方向に対して垂直な面であり、ステータコア２の軸方向Ｚに平行な面である。

次に、コイル挿入装置１において、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００を、ステータコア固定治具３に固定されたステータコア２の内側からスロット２２に挿入する方法について、図１２Ａ～図１２Ｄ、図１３を参照して説明する。なお、図１２Ａ～図１２Ｄは、ステータコア２の一方の端面２ａ側のみを示す。

まず、帯状コイル１００を円環状に巻き取ったコイル巻取治具４がステータコア固定治具３に固定されたステータコア２の内側に挿入される。その後は、カフスガイド３３が、図示しないアクチュエータの駆動によって径方向内側に向けて移動し、スロット２２内の絶縁紙２４のカフス部２４ａを挟持して支持する。これによって、絶縁紙２４は、それぞれスロット２２内の所定の位置に位置決めされる。

ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４は、図５及び図７に示すように、一対のコイル拡径装置５がコイル巻取治具４に向けてそれぞれ移動することによって、コイル拡径装置５の保持部５２によって挟持されて保持される。このとき、コイル押圧部５３の駒部材５３３は、図８及び図９に示したように、円環状の帯状コイル１００の内径よりも縮径した状態であり、帯状コイル１００のコイルエンド部１０３の内側にそれぞれ挿入される。

その後、コイル押圧部５３の駒部材５３３が、アクチュエータ５４の駆動によって、図１０及び図１１に示したように、縮径状態から拡径するように移動する。これによって、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００のコイルエンド部１０３は、コイル押圧部５３の駒部材５３３によって内方から外方に向けて押圧される。コイル押圧部５３によって押圧された帯状コイル１００は全周に亘って徐々に拡張する。これに伴い、直線部１０２は、コイル巻取治具４の櫛歯状溝４３にガイドされながら、櫛歯状溝４３と連通するステータコア２のスロット２２に向けて移動する。帯状コイル１００の直線部１０２は、ステータコア２のスロット２２に干渉することなく、スロット２２の開口部２２ａからスロット２２内に挿入される（図１２Ａ）。

さらにコイル押圧部５３が拡径すると、帯状コイル１００のコイルエンド部１０３は、コイル押圧部５３の駒部材５３３に押圧されてスロット２２の外径側の端部に当接する。制限部５５の内周面５５ａは、スロット２２の外径側の位置よりもやや外側に配置されているため、コイルエンド部１０３と制限部５５の内周面５５ａとの間は、僅かに離隔している（図１２Ｂ）。

コイルエンド部１０３がスロット２２の外径側の端部に当接した後、コイルエンド部１０３がさらに押圧されると、コイルエンド部１０３は径方向外側に傾くように変形しつつ、制限部５５の内周面５５ａに当接する（図１２Ｃ）。

その後、コイルエンド部１０３は、拡径するコイル押圧部５３の駒部材５３３の押圧力によって制限部５５の内周面に押し付けられる。これによって、コイルエンド部１０３は、駒部材５３３と制限部５５との間で挟持される（図１２Ｄ）。

コイルエンド部１０３が、駒部材５３３と制限部５５との間で挟持されたとき、図１３に示すように、コイルエンド部１０３の外径側の位置は、制限部５５の内周面５５ａによって規定される外径規制位置Ｙａに制限される。制限部５５は、スロット２２の外側に位置不動に配置されているため、コイルエンド部１０３は、コイル押圧部５３の駒部材５３３の外周面５３０と制限部５５の内周面５５ａの間で挟持されることよって、径方向外側の制限部５５の内周面５５ａに向けて圧縮される。圧縮されたコイルエンド部１０３の内径側の位置は、圧縮前の内径基準位置Ｙｂよりも径方向外側に移動する。

コイルエンド部１０３が、拡径するコイル押圧部５３の駒部材５３３と制限部５５との間で所定時間圧縮されることによって、コイルエンド部１０３には塑性変形以上の応力が掛けられる。これによって、拡径によってコイルエンド部１０３に発生する残留応力の方向が変化し、スプリングバックが打ち消される。その結果、スロット２２内に挿入された帯状コイル１００がスプリングバックによって内方に戻ろうとすることが抑制される。また、コイルエンド部１０３の外方への移動が制限部５５によって制限されるため、移動方向前方側の帯状コイル１００のバラケの発生が抑制されるとともに、スロット２２内に積層される直線部１０２間の隙間も解消される。さらに、直線部１０２がスロット２２内で絶縁紙２４の背部２４ｂに過度に突き当たることが抑制されるため、絶縁紙２４の潰れも抑制される。

これによって、図１４に示すように、帯状コイル１００の戻りが抑制されたステータ２００が得られる。

制限部５５の内周面５５ａは、ステータコア２の端面２ａに対して垂直な面であるため、コイルエンド部１０３に対して均等に押圧力を掛けることができるとともに、コイルエンド部１０３をステータコア２の端面２ａに整然とレイアウトすることができる。しかし、制限部５５の内周面５５ａは、垂直な面に限定されない。内周面５５ａは、ステータコア２の端面２ａから軸方向に離れるに従って径方向外側に傾斜する傾斜面であってもよい。

図１５Ａ、図１５Ｂは、内周面５５ａが傾斜面である制限部５５に対してコイルエンド部１０３を押圧する様子を示している。コイル押圧部５３の駒部材５３３によって押圧されたコイルエンド部１０３は、制限部５５の傾斜した内周面５５ａの下端縁（ステータコア２の端面２ａ側の端縁）に当接する（図１５Ａ）。その後、コイルエンド部１０３がさらに押圧されると、コイルエンド部１０３が制限部５５の傾斜した内周面５５ａに沿って径方向外側に傾斜しながら圧縮される（図１５Ｂ）。圧縮されたコイルエンド部１０３は、ステータコア２の端面２ａから軸方向に離れるに従って、径方向外側に傾斜した形状に形成される。そのため、コイルエンド部１０３の突出高さが抑制されるとともに、コイルエンド部１０３の内径側の空間（ローター挿入空間等）を容易に確保することができる。

このような制限部５５を使用する場合は、コイル押圧部５３の駒部材５３３の外周面も、制限部５５の内周面５５ａと同様に、ステータコア２の端面２ａから軸方向に離れるに従って径方向外側に傾斜する傾斜面によって構成されていてもよい。

以上要するに、本実施形態のコイル挿入装置１によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態のコイル挿入装置１は、巻回状態の帯状コイル１００を、ステータコア２の内方から拡径することによって、ステータコア２のスロット２２へ挿入するコイル拡径装置５を有する装置である。コイル拡径装置５は、帯状コイル１００の内側に配置され、帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を内方から外方に向けて押圧して拡径させるコイル押圧部５３と、帯状コイル１００の外側に配置され、コイル押圧部５３によって拡径されるコイルエンド部１０３の外方への移動を制限するとともに、コイル押圧部５３との間で、スロット２２に挿入された帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を挟持する制限部５５と、を備える。これによれば、スロット２２に挿入された帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を、コイル押圧部５３と制限部５５との間で挟持することによって、コイルエンド部１０３に発生するスプリングバックを打ち消すことができる。そのため、スロット２２への挿入後のコイルエンド部１０３のスプリングバックによる帯状コイル１００の内方への戻りを抑制することができ、コイル挿入作業の作業性を向上させることができる。コイル押圧部５３と制限部５５との間でコイルエンド部１０３が挟持されることによって、スロット２２内に積層される帯状コイル１００の直線部１０２間の隙間も解消される。直線部１０２がスロット２２内で絶縁紙２４の背部２４ｂに過度に突き当たることが抑制されるため、絶縁紙２４の潰れも抑制される。

制限部５５の内周面５５ａが、ステータコア２の端面２ａに対して垂直な面である場合は、コイルエンド部１０３に対して均等に押圧力を掛けることができるとともに、コイルエンド部１０３をステータコア２の端面２ａに整然とレイアウトすることができる。

制限部５５の内周面５５ａが、ステータコア２の端面２ａから離れるに従って径方向外側に傾斜する傾斜面である場合は、コイルエンド部１０３の突出高さを抑制することができるとともに、コイルエンド部１０３の内径側の空間を容易に確保することができる。

さらに、本実施形態のコイル挿入方法によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態のコイル挿入方法は、巻回状態の帯状コイル１００を、ステータコア２の内方から拡径することによって、ステータコア２のスロット２２へ挿入する方法である。帯状コイル１００の内側に配置したコイル押圧部５３によって、帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を内方から外方に向けて押圧して拡径させ、帯状コイル１００をスロット２２に挿入する工程と、コイル押圧部５３によって拡径されるコイルエンド部１０３の外方への移動を、コイルエンド部１０３の外側に配置した制限部５５によって制限するとともに、コイル押圧部５３と制限部５５との間で、スロット２２に挿入された帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を挟持する。これによれば、スロット２２に挿入された帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を、コイル押圧部５３と制限部５５との間で挟持することによって、コイルエンド部１０３に発生するスプリングバックを打ち消すことができる。そのため、スロット２２への挿入後のコイルエンド部１０３のスプリングバックによる帯状コイル１００の内方への戻りを抑制することができ、コイル挿入作業の作業性を向上させることができる。コイル押圧部５３と制限部５５との間でコイルエンド部１０３が挟持されることによって、スロット２２内に積層される帯状コイル１００の直線部１０２間の隙間も解消される。直線部１０２がスロット２２内で絶縁紙２４の背部２４ｂに過度に突き当たることが抑制されるため、絶縁紙２４の潰れも抑制される。

以上説明した実施形態のコイル挿入装置１は、ステータコア２及びコイル巻取治具４の軸方向が水平方向に配置されるように構成されるが、ステータコア２及びコイル巻取治具４の軸方向が垂直方向等の水平方向以外の方向に配置されるように構成されてもよい。

１コイル挿入装置
２ステータコア
２ａ端面
２２スロット
５コイル拡径装置（コイル拡径手段）
５３コイル押圧部
５５制限部
５５ａ内周面
１００帯状コイル（コイルアッセンブリ）
１０３コイルエンド部

Claims

巻回状態のコイルアッセンブリを、ステータコアの内方から拡径することによって、前記ステータコアのスロットへ挿入するコイル拡径手段を有するコイル挿入装置であって、
前記コイル拡径手段は、
前記コイルアッセンブリの内側に配置され、前記コイルアッセンブリのコイルエンド部を内方から外方に向けて押圧して拡径させるコイル押圧部と、
前記コイルアッセンブリの外側に配置され、前記コイル押圧部によって拡径される前記コイルエンド部の外方への移動を制限するとともに、前記コイル押圧部との間で、前記スロットに挿入された前記コイルアッセンブリの前記コイルエンド部を挟持する制限部と、を備える、コイル挿入装置。
前記制限部の内周面は、前記ステータコアの端面に対して垂直な面である、請求項１に記載のコイル挿入装置。
前記制限部の内周面は、前記ステータコアの端面から離れるに従って径方向外側に傾斜する傾斜面である、請求項１に記載のコイル挿入装置。
巻回状態のコイルアッセンブリを、ステータコアの内方から拡径することによって、前記ステータコアのスロットへ挿入するコイル挿入方法であって、
前記コイルアッセンブリの内側に配置したコイル押圧部によって、前記コイルアッセンブリのコイルエンド部を内方から外方に向けて押圧して拡径させ、前記コイルアッセンブリを前記スロットに挿入する工程と、
前記コイル押圧部によって拡径される前記コイルエンド部の外方への移動を、前記コイルエンド部の外側に配置した制限部によって制限するとともに、前記コイル押圧部と前記制限部との間で、前記スロットに挿入された前記コイルアッセンブリの前記コイルエンド部を挟持する、コイル挿入方法。