JP3960313B2 - コイル成形装置およびコイル成形方法 - Google Patents

Description

回転電機の鉄心に設けられるスロットを介して、前記鉄心に組み付けられる複数の導体セグメントから成るコイルの成形装置および成形方法に関する。

従来、例えば、発電機や電動機等の回転電機では、所定の形状を有する多数の導体セグメントを固定子鉄心のスロットに挿入して組み付けた後、各導体セグメントの端部同士を接合して形成される固定子コイルが知られている。
個々の導体セグメント１００は、図１１（ａ）に示す様に、予めＵ字形状に設けられており、このＵ字形状から、図１１（ｂ）に示す様に、Ｕ字曲部１１０を介して平行に延びる２本の直線部１２０、１３０を反対方向へ引き離すことで、Ｕ字曲部１１０に対する捻り成形が行われ、その後、２本の直線部１２０、１３０を固定子鉄心３１０（図１４参照）のスロットに挿入して組み付けられる。

また、特許文献１には、図１２に示す様に、Ｕ字曲部１１０の曲率半径が異なる２本の導体セグメント１００ａ、１００ｂを内側と外側とに重ね合わせて、両導体セグメント１００ａ、１００ｂのＵ字曲部１１０に対して同時に捻り成形を行う捻り成形装置が開示されている。
この捻り成形装置は、図１３に示す様に、相対回転可能に組み合わされた内側リング部２１０と外側リング部２２０とで構成される捻り成形治具２００を有し、内側リング部２１０と外側リング部２２０には、それぞれ導体セグメント１００ａ、１００ｂの直線部１２０、１３０を保持する矩形状の保持溝が形成され、この保持溝が、両リング部２１０、２２０の周方向に、固定子鉄心３１０のスロット数と同数だけ等間隔に設けられている。

二重に重ね合わされた導体セグメント１００ａ、１００ｂは、一方の直線部１２０（２本分）が内側リング部２１０に形成された保持溝に差し込まれ、他方の直線部１３０（２本分）が外側リング部２２０に形成された保持溝に差し込まれて保持される。この状態から、両リング部２１０、２２０を反対方向（図示矢印方向）に所定量だけ回転させて、両リング部２１０、２２０に保持された一方の直線部１２０と他方の直線部１３０とを引き離すことにより、二重に重ね合わされた導体セグメント１００ａ、１００ｂのＵ字曲部１１０に対し、同時に捻り成形が行われる。
特許第３１９９０６８号公報

ところが、上記の特許文献１に開示された捻り成形装置は、図１４に示す様に、同一スロット内の深さ方向（固定子鉄心３１０の半径方向）に４本の導体セグメント１００（直線部１２０、１３０）が挿入される固定子３００には対応できるが、同一スロット内の深さ方向に６本以上の導体セグメント１００（直線部１２０、１３０）が挿入される固定子には対応が困難である。

つまり、上記の捻り成形装置を利用して、Ｕ字曲部の曲率半径が異なる３本の導体セグメントを三重に重ね合わせた状態で同時に捻り成形を行うことも考えられるが、この場合、必然的に、最外層に配置される導体セグメントのＵ字曲部が、固定子鉄心の端面から大きく突き出るため、Ｕ字曲部側のコイルエンドが軸方向に長くなる。その結果、固定子の軸長が長くなるだけでなく、最外層に配置される導体セグメントの全長が長くなる分、固定子の重量が増加するという問題が生じる。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、同一スロット内の深さ方向に６本以上の導体セグメント（直線部）を挿入する場合でも、鉄心の端面から導体セグメントのＵ字曲部が大きく突き出ることなく、且つ、重量増加を抑制できるコイル成形装置およびコイル成形方法を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明のコイル成形装置は、導体セグメントに捻り成形を行うための捻り成形部を備えている。その捻り成形部は、相対回転可能に組み合わされた内側リング部と外側リング部とで構成される捻り成形治具を有し、内側リング部には、２本の直線部のうち、一方の直線部を保持する内側保持部が、周方向にスロットの数と同数だけ等間隔に設けられ、外側リング部には、２本の直線部のうち、他方の直線部を保持する外側保持部が、周方向にスロットの数と同数だけ等間隔に設けられており、２本の直線部が、内側保持部と外側保持部とに保持された導体セグメントに対し、両リング部の相対位置を周方向に所定量ずらすことにより、Ｕ字曲部に捻りを加えるものであり、捻り成形治具が、少なくとも、同心円状の内側に配置される第１の捻り成形治具と、同心円状の外側に配置される第２の捻り成形治具とで構成されていることを特徴とする。
また、捻り成形部は、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具により、Ｕ字曲部に捻り成形が行われた後、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具から導体セグメントを取り出すためのノックアウト具を有すると共に、このノックアウト具に対し、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具が上下方向に移動可能に支持されており、Ｕ字曲部に対する捻り成形が終了した後、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具を下方へ押し下げると、相対的にノックアウト具が上昇することにより、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具から、それぞれ導体セグメントが押し出されることを特徴とする。

上記の構成によれば、例えば、鉄心の同一スロット内に６本の導体セグメント（直線部）が挿入される回転電機において、Ｕ字曲部の曲率半径が異なる３本の導体セグメントを三重に重ね合わせた状態で捻り成形する必要はなく、少なくとも、同心円状の内側に配置される第１の捻り成形治具と、同心円状の外側に配置される第２の捻り成形治具とで、スロット内の径方向内側に挿入される導体セグメントと、スロット内の径方向外側に挿入される導体セグメントとに対し、それぞれのＵ字曲部に捻り成形を行うことができる。この結果、同一スロット内の深さ方向に６本以上の導体セグメント（直線部）を挿入する場合でも、鉄心の端面から導体セグメントのＵ字曲部が大きく突き出ることはなく、且つ、導体セグメントの全長が必要以上長くならないため、重量増加を抑制できる。
また、上記の構成によれば、導体セグメントのＵ字曲部に対する捻り成形が終了した後、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具から、それぞれ導体セグメントを取り出すまでの工程を連続的に行うことができる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載したコイル成形装置において、第１の捻り成形治具と第２の捻り成形治具、または何方か一方の捻り成形治具は、Ｕ字曲部の曲率半径が異なる２種類の導体セグメントを内側と外側とに重ね合わせた状態で保持し、その重ね合わされた２種類の導体セグメントのＵ字曲部を同時に捻り成形することを特徴とする。
この構成によれば、例えば、同一スロット内の深さ方向に６本の導体セグメント（直線部）を挿入する場合に、第１の捻り成形治具（または第２の捻り成形治具）により、Ｕ字曲部の曲率半径が異なる２本の導体セグメントを内側と外側とに重ね合わせた状態で捻り成形し、第２の捻り成形治具（または第１の捻り成形治具）により、残り１本の導体セグメントを捻り成形することができる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載したコイル成形装置において、第１の捻り成形治具から取り出された導体セグメント（内径側セグメントと呼ぶ）と、第２の捻り成形治具から取り出された導体セグメント（外径側セグメントと呼ぶ）とを取り込み、内径側セグメントに対し、外径側セグメントを径方向内側へ押し込んで、内径側セグメントと外径側セグメントとを径方向に密着させる圧縮成形部を備えることを特徴とする。
上記の構成によれば、第１の捻り成形治具から取り出された内径側セグメントと、第２の捻り成形治具から取り出された外径側セグメントとの間に生じる隙間を無くして、内径側セグメントと外径側セグメントとを径方向に密着させることができる。これにより、後工程で行われる導体セグメントを鉄心のスロットへ挿入する作業が可能となる。

（請求項４の発明）
本発明のコイル成形装置は、導体セグメントに捻り成形を行うための捻り成形部を備えている。その捻り成形部は、相対回転可能に組み合わされた内側リング部と外側リング部とで構成される捻り成形治具を有し、内側リング部には、２本の直線部のうち、一方の直線部を保持する内側保持部が、周方向にスロットの数と同数だけ等間隔に設けられ、外側リング部には、２本の直線部のうち、他方の直線部を保持する外側保持部が、周方向にスロットの数と同数だけ等間隔に設けられており、２本の直線部が、内側保持部と外側保持部とに保持された導体セグメントに対し、両リング部の相対位置を周方向に所定量ずらすことにより、Ｕ字曲部に捻りを加えるものであり、捻り成形治具が、少なくとも、同心円状の内側に配置される第１の捻り成形治具と、同心円状の外側に配置される第２の捻り成形治具とで構成されていることを特徴とする。
また、第１の捻り成形治具から取り出された導体セグメント（内径側セグメントと呼ぶ）と、第２の捻り成形治具から取り出された導体セグメント（外径側セグメントと呼ぶ）とを取り込み、内径側セグメントに対し、外径側セグメントを径方向内側へ押し込んで、内径側セグメントと外径側セグメントとを径方向に密着させる圧縮成形部を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１の捻り成形治具から取り出された内径側セグメントと、第２の捻り成形治具から取り出された外径側セグメントとの間に生じる隙間を無くして、内径側セグメントと外径側セグメントとを径方向に密着させることができる。これにより、後工程で行われる導体セグメントを鉄心のスロットへ挿入する作業が可能となる。
（請求項５の発明）
請求項４に記載したコイル成形装置において、第１の捻り成形治具と第２の捻り成形治具、または何方か一方の捻り成形治具は、Ｕ字曲部の曲率半径が異なる２種類の導体セグメントを内側と外側とに重ね合わせた状態で保持し、その重ね合わされた２種類の導体セグメントのＵ字曲部を同時に捻り成形することを特徴とする。

（請求項６の発明）
請求項３〜５に記載した何れかのコイル成形装置において、圧縮成形部は、コイル成形時の内径基準を形成する芯金具と、この芯金具の外周に所定数のガイド矢が放射状に配置されて、周方向に隣合うガイド矢同士の間にそれぞれガイド空間が形成されると共に、ガイド矢が径方向内側の前進位置と径方向外側の後退位置との間で移動可能に設けられたガイド治具と、ガイド空間に対応して径方向に移動可能に設けられた所定数の圧縮矢を有する圧縮治具と、圧縮矢を径方向内側へ移動させる際に、その圧縮矢の動きに連動してガイド矢を径方向内側へ移動させるガイド矢移動手段とを備えている。

ガイド治具は、ガイド矢が後退位置の時に、芯金具の周囲に環状の空間が確保され、この環状の空間に内径側セグメントおよび外径側セグメントが取り込まれた後、ガイド矢を径方向内側へ移動させることにより、内径側セグメントおよび外径側セグメントの各直線部をガイド空間に挿入し、圧縮治具は、内径側セグメントおよび外径側セグメントの各直線部がガイド空間に挿入された後、圧縮矢により外径側セグメントを径方向内側へ押し込んで、内径側セグメントと外径側セグメントとを径方向に密着させることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１の捻り成形治具から取り出された内径側セグメントおよび第２の捻り成形治具から取り出された外径側セグメントをガイド治具の環状の空間に取り込んだ後、圧縮矢の動きに連動してガイド矢を径方向内側へ移動させることで、内径側セグメントおよび外径側セグメントの各直線部をガイド空間に挿入し、更に、圧縮矢により、外径側セグメントを径方向内側へ押し込むまでの動作を連続的に行うことができる。

（請求項７の発明）
請求項６に記載したコイル成形装置において、ガイド矢移動手段は、圧縮矢とガイド矢との間に設けられた弾性体であることを特徴とする。
この場合、ガイド矢移動手段を複雑な構成にする必要がなく、弾性体（例えば、コイルばね）により簡単に設けることができる。

（請求項８の発明）
請求項６または７に記載したコイル成形装置において、圧縮成形部は、捻り成形部の上方に配置されると共に、捻り成形部に対し、上下方向に移動可能に支持されており、Ｕ字曲部に対する捻り成形が終了して、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具から内径側セグメントおよび外径側セグメントの少なくとも上部側が取り出された後、圧縮成形部を下方へ押し下げることにより、ガイド治具の環状の空間に内径側セグメントおよび外径側セグメントが取り込まれることを特徴とする。
上記の構成によれば、導体セグメントに対して捻り成形が行われた後、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具から取り出された内径側セグメントおよび外径側セグメントを、ガイド治具の環状の空間に取り込むまでの動作を連続的に行うことができる。

（請求項９の発明）
請求項６〜８に記載した何れかのコイル成形装置によるコイル成形方法であって、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具により、内径側セグメントおよび外径側セグメントのＵ字曲部を同時に捻り成形する捻り成形工程と、Ｕ字曲部に対する捻り成形が終了した後、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具から内径側セグメント及び外径側セグメントを押し出す取り出し工程と、第１の捻り成形治具および第２の捻り成形治具から取り出された内径側セグメント及び外径側セグメントの各直線部をガイド空間に挿入する挿入工程と、圧縮矢により、外径側セグメントを径方向内側へ押し込んで、内径側セグメントに密着させる圧縮成形工程とを有することを特徴とする。

上記の一連の工程（捻り成形工程、取り出し工程、挿入工程、圧縮成形工程）を順に行うことにより、多数の内径側セグメントと外径側セグメントを同時に成形でき、同一スロット内の深さ方向に６本以上の導体セグメント（直線部）が挿入される回転電機の固定子または回転子に用いられるコイルに適用できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は実施例１に係るコイル成形装置１の断面図である。
このコイル成形装置１は、例えば、発電機や電動機等の固定子鉄心２（図２参照）に巻線されるステータコイル３を成形するもので、後述する捻り成形部４と圧縮成形部５とを有している。
ステータコイル３は、固定子鉄心２のスロット（図示せず）に挿入されて固定子鉄心２に組み付けられる第１の導体セグメント群と第２の導体セグメント群、および第３の導体セグメント群とで構成され、その第１〜第３の導体セグメント群は、それぞれ所定数（スロット数と同数）の導体セグメント６（第１の導体セグメント６０、第２の導体セグメント６１、及び第３の導体セグメント６２）により構成される。

成形前の導体セグメント６は、図３に示す様に、２本の平行な直線部６ａ、６ｂと、この２本の直線部６ａ、６ｂを略Ｕ字状に繋ぐＵ字曲部６ｃとを有する略Ｕ字形状に設けられている。但し、第１の導体セグメント群を構成する第１の導体セグメント６０と、第２の導体セグメント群を構成する第２の導体セグメント６１は、図７に示す様に、Ｕ字曲部６ｃの曲率半径が小さく設けられた第１の導体セグメント６０と、Ｕ字曲部６ｃの曲率半径が大きく設けられた第２の導体セグメント６１とを内側と外側とに重ね合わせた状態で用いられる。また、第３の導体セグメント群を構成する第３の導体セグメント６２は、例えば、Ｕ字曲部６ｃの曲率半径が第１の導体セグメント６０と同じ大きさに設けられている。

捻り成形部４は、第１の導体セグメント群と第２の導体セグメント群とに捻り成形を行うための第１の捻り成形治具７と、第３の導体セグメント群に捻り成形を行うための第２の捻り成形治具８、第１の捻り成形治具７と第２の捻り成形治具８とに捻り動作を与えるための捻り操作レバー９、および第１の捻り成形治具７と第２の捻り成形治具８から第１〜第３の導体セグメント群を取り出すためのノックアウト具１０（図７参照）等より構成され、図１及び図４に示す様に、固定プレート１１上に取り付けられる支柱部１２に支持されている。

第１の捻り成形治具７と第２の捻り成形治具８は、図５に示す様に、それぞれ相対回転可能に組み合わされた円環状の内側リング部７ａ、８ａと外側リング部７ｂ、８ｂとで構成され、径方向の内側から外側に向かって順に、第１の捻り成形治具７を構成する内側リング部７ａと外側リング部７ｂ、第２の捻り成形治具８を構成する内側リング部８ａと外側リング部８ｂとが同心円状に配置されている。つまり、第１の捻り成形治具７の径方向外側に第２の捻り成形治具８が同心円状に配置されている。

第１の捻り成形治具７に使用される内側リング部７ａ（第１の内側リング部７ａと呼ぶ）には、二重に重ね合わされた第１の導体セグメント６０と第２の導体セグメント６１の２本の直線部６ａ、６ｂのうち、一方の直線部６ａを保持するための内側保持溝７ｃ（図５参照）が形成され、この内側保持溝７ｃが、第１の内側リング部７ａの周方向にスロット数と同数だけ等間隔に設けられている。この内側保持溝７ｃは、第１の内側リング部７ａの半径方向に長い（２本分の直線部６ａを挿入できる大きさ）矩形状に形成され、内側保持溝７ｃの外周側が、第１の内側リング部７ａの外周面に開放されている。

第１の捻り成形治具７に使用される外側リング部７ｂ（第１の外側リング部７ｂと呼ぶ）には、二重に重ね合わされた第１の導体セグメント６０と第２の導体セグメント６１の２本の直線部６ａ、６ｂのうち、他方の直線部６ｂを保持するための外側保持溝７ｄ（図５参照）が形成され、この外側保持溝７ｄが、第１の外側リング部７ｂの周方向にスロット数と同数だけ等間隔に設けられている。この外側保持溝７ｄは、第１の外側リング部７ｂの半径方向に長い（２本分の直線部６ｂを挿入できる大きさ）矩形状に形成され、外側保持溝７ｄの内周側が、第１の外側リング部７ｂの内周面に開放されている。

第２の捻り成形治具８に使用される内側リング部８ａ（第２の内側リング部８ａと呼ぶ）には、第３の導体セグメント６２の２本の直線部６ａ、６ｂのうち、一方の直線部６ａを保持するための内側保持溝８ｃ（図５参照）が形成され、この内側保持溝８ｃが、第２の内側リング部８ａの周方向にスロット数と同数だけ等間隔に設けられている。この内側保持溝８ｃは、第３の導体セグメント６２の一方の直線部６ａを挿入できる大きさに形成され、内側保持溝８ｃの外周側が、第２の内側リング部８ａの外周面に開放されている。

第２の捻り成形治具８に使用される外側リング部８ｂ（第２の外側リング部８ｂと呼ぶ）には、第３の導体セグメント６２の２本の直線部６ａ、６ｂのうち、他方の直線部６ｂを保持するための外側保持溝８ｄ（図５参照）が形成され、この外側保持溝８ｄが、第２の外側リング部８ｂの周方向にスロット数と同数だけ等間隔に設けられている。この外側保持溝８ｄは、第３の導体セグメント６２の他方の直線部６ｂを挿入できる大きさに形成され、外側保持溝８ｄの内周側が、第２の外側リング部８ｂの内周面に開放されている。

この第１の捻り成形治具７と第２の捻り成形治具８は、第１〜第３の導体セグメント群に捻り成形を行う前、つまり第１の捻り成形治具７に第１及び第２の導体セグメント群がセットされ、第２の捻り成形治具８に第３の導体セグメント群がセットされた状態で、第１の内側リング部７ａに形成された内側保持溝７ｃと第１の外側リング部７ｂに形成された外側保持溝７ｄとの周方向位置、及び第２の内側リング部８ａに形成された内側保持溝８ｃと第２の外側リング部８ｂに形成された外側保持溝８ｄとの周方向位置が、全て一致する様に位置決めされている。

捻り操作レバー９は、例えば、第１の外側リング部７ｂと第２の外側リング部８ｂとに連結され、両外側リング部７ｂ、８ｂを同時に同一方向へ回転させることができる。
一方、第１の内側リング部７ａと第２の内側リング部８ａは、例えば、図１及び図４に示す支柱部１２に対し、回転不能に支持されている。従って、捻り操作レバー９を回転操作することにより、第１の内側リング部７ａと第１の外側リング部７ｂ、及び第２の内側リング部８ａと第２の外側リング部８ｂとが、共に相対回転する。

ノックアウト具１０は、第１の捻り成形治具７と第２の捻り成形治具８の下方に位置し、第１の内側リング部７ａに形成された内側保持溝７ｃと第１の外側リング部７ｂに形成された外側保持溝７ｄ、及び第２の内側リング部８ａに形成された内側保持溝８ｃと第２の外側リング部８ｂに形成された外側保持溝８ｄとにそれぞれ対向して配置されている。

このノックアウト具１０に対し、第１の捻り成形治具７と第２の捻り成形治具８は、支柱部１２に上下動可能に支持されており、図１及び図４に示すノックアウトレバー１３により上下方向に可動する。従って、ノックアウトレバー１３により第１の捻り成形治具７および第２の捻り成形治具８を下方へ押し下げると、相対的にノックアウト具１０が上昇することにより、第１の捻り成形治具７および第２の捻り成形治具８から、それぞれ第１〜第３の導体セグメント群が上方へ押し出される。

圧縮成形部５は、第１の捻り成形治具７により捻り成形された第１及び第２の導体セグメント群と、第２の捻り成形治具８により捻り成形された第３の導体セグメント群との間に生じている隙間Ｇ（図８参照）を無くすために、第１及び第２の導体セグメント群と第３の導体セグメント群とを径方向に密着させるものであり、以下に説明する芯金具１４、ガイド治具、圧縮治具、及びコイルばね１５等より構成される。
芯金具１４は、コイル成形時の内径基準を形成する（第１の導体セグメント群の内径端を位置決めする）もので、円筒形状に設けられている。

ガイド治具は、芯金具１４の外周に所定数のガイド矢１６（図８参照）が放射状に配置されて、周方向に隣合うガイド矢１６同士の間にそれぞれガイド空間１７（図９参照）が形成されると共に、ガイド矢１６が径方向内側の前進位置（例えば、図８に示す様に、ガイド矢１６の先端面が芯金具１４の外周に当接する位置）と、径方向外側の後退位置（図９参照）との間で移動可能に設けられている。
また、このガイド治具には、ガイド矢１６が後退位置の時に、芯金具１４の周囲に、第１〜第３の導体セグメント群を取り込むための環状の空間Ｓ（図１参照）が確保されている。

圧縮治具は、ガイド空間１７に対応して径方向に移動可能に設けられた所定数の圧縮矢１８（図８参照）と、この圧縮矢１８を径方向に移動させるためのカム機構（図９参照）とを有している。
カム機構は、図９に示す様に、回転可能な円盤状のプレート１９に形成されたカム溝２０と、このカム溝２０に嵌合するカムピン２１とを有し、このカムピン２１が圧縮矢１８に連結されている。

カム溝２０は、プレート１９の接線方向に沿って直線的に形成され、所定数のカム溝２０がプレート１９の内径側と外径側とに分かれて形成されている。
カムピン２１は、プレート１９に連結されたレバー２２によりプレート１９を回転させると、カム溝２０の変位に応じてカム溝２０内を移動し、そのカムピン２１と共に圧縮矢１８が径方向に移動する。

コイルばね１５は、図８に示す様に、圧縮矢１８とガイド矢１６との間に配置され、圧縮矢１８を径方向内側（図示矢印方向）へ移動させる際に、その圧縮矢１８の動きをガイド矢１６に伝達して、ガイド矢１６を径方向内側へ移動させる働きを有する。
上記の圧縮成形部５は、図１に示す様に、固定プレート１１上に直立する複数本（例えば４本）のポール２３に支持されて、捻り成形部４の上方に配置され、４本のポール２３を介して上下方向に可動する。

次に、コイル成形装置１によるステータコイル３の成形手順を説明する。
ａ）第１の導体セグメント６０と第２の導体セグメント６１とを重ね合わせて、一方の直線部６ａ（２本分）を第１の内側リング部７ａに形成された内側保持溝７ｃに差し込み、他方の直線部６ｂ（２本分）を第１の外側リング部７ｂに形成された外側保持溝７ｄに差し込む。同様に、第３の導体セグメント６２の一方の直線部６ａを第２の内側リング部８ａに形成された内側保持溝８ｃに差し込み、他方の直線部６ｂを第２の外側リング部８ｂに形成された外側保持溝８ｄに差し込む（図５及び図６参照）。

ｂ）第１、第２の導体セグメント６０、６１及び第３の導体セグメント６２が、それぞれ所定数ずつ、第１の捻り成形治具７及び第２の捻り成形治具８にセットされた後、捻り操作レバー９を一方向（例えば、図１の矢印方向）に回転操作する。これにより、捻り操作レバー９に連結された第１の外側リング部７ｂ及び第２の外側リング部８ｂと、支柱部１２に対し回転不能に支持されている第１の内側リング部７ａ及び第２の内側リング部８ａとが、それぞれ相対回転（図６参照）することで、第１〜第３の導体セグメント６０、６１、６２に設けられるＵ字曲部６ｃに対し、同時に捻り成形が行われる。

ｃ）Ｕ字曲部６ｃの捻り成形が終了した後、ノックアウトレバー１３を下方へ押し下げる。これにより、第１の捻り成形治具７および第２の捻り成形治具８が図１の下方へ押し下げられ、相対的にノックアウト具１０が上昇することにより、第１の捻り成形治具７および第２の捻り成形治具８から、それぞれ第１〜第３の導体セグメント群が押し出される。但し、この時点では、第１〜第３の導体セグメント群を第１の捻り成形治具７および第２の捻り成形治具８から完全に取り出すのではなく、第１〜第３の導体セグメント群の下端部を少し残した位置まで取り出す。

ｄ）圧縮成形部５を下方へ押し下げて、ガイド治具に確保されている環状の空間Ｓに第１〜第３の導体セグメント群を取り込む。この時、ガイド矢１６は後退位置にあり、ガイド矢１６の先端が第３の導体セグメント群と干渉することはない（図９参照）。
ｅ）レバー２２の操作によりプレート１９を回転させることにより、カム機構を介して圧縮矢１８を径方向内側へ所定量だけ移動させる。この圧縮矢１８の移動により、コイルばね１５を介してガイド矢１６が後退位置から径方向内側へ移動することで、第１〜第３の導体セグメント群の各直線部６ａ、６ｂがガイド空間１７に挿入される。

ｆ）ノックアウトレバー１３を更に押し下げて、第１の捻り成形治具７および第２の捻り成形治具８から第１〜第３の導体セグメント群を完全に取り出すと同時に、第１〜第３の導体セグメント群の各直線部６ａ、６ｂをガイド空間１７に完全に挿入する。
ｇ）圧縮矢１８を更に移動させ、第３の導体セグメント群を径方向内側へ押し込んで、第１及び第２の導体セグメント群と第３の導体セグメント群とを径方向に密着させる。

ｈ）第１〜第３の導体セグメント群をガイド空間１７に保持したまま、圧縮成形部５を上方へ移動させる。
ｉ）捻り成形部４を固定プレート１１から取り外した後、図１０に示す鉄心ホルダ２４を固定プレート１１に取り付ける。なお、鉄心ホルダ２４の上部には、固定子鉄心２が保持されている。
ｊ）ガイド空間１７から第１〜第３の導体セグメント群を押し出して、固定子鉄心２に設けられているスロットに挿入する。この結果、同一スロット内の深さ方向に６本の導体セグメント６（直線部６ａ、６ｂ）が挿入される。

（実施例１の効果）
実施例１に記載したコイル成形装置１は、第１の捻り成形治具７と第２の捻り成形治具８とを同心円状の内側と外側とに配置しているので、二重に重ね合わされた第１及び第２の導体セグメント群と、その径方向外側に配置される第３の導体セグメント群に対し、同時に捻り成形することができる。これにより、同一スロット内の深さ方向に６本の導体セグメント６（直線部６ａ、６ｂ）を挿入する場合でも、Ｕ字曲部６ｃの曲率半径が異なる３本の導体セグメント６を三重に重ね合わせた状態で捻り成形する必要はなく、二重に重ね合わされた第１及び第２の導体セグメント群と、その径方向外側に配置される第３の導体セグメント群との組み合わせによって対応できる。その結果、固定子鉄心２の端面から導体セグメント６のＵ字曲部６ｃが大きく突き出ることはなく、且つ、導体セグメント６の全長が必要以上に長くならないため、重量増加を抑制できる。

また、捻り成形が終了した後、第３の導体セグメント群を径方向内側へ押し込んで、第１及び第２の導体セグメント群と第３の導体セグメント群とを径方向に密着させることにより、スロットへの挿入が可能となる。これにより、第１〜第３の導体セグメント群に対して捻り成形を行う工程、第１及び第２の導体セグメント群と第３の導体セグメント群とを径方向に密着させる工程、および、密着させた第１〜第３の導体セグメント群を固定子鉄心２のスロットへ挿入する工程までを連続的に行うことができる。

（変形例）
実施例１では、第１の捻り成形治具７により、二重に重ね合わされた第１及び第２の導体セグメント群に捻り成形を行い、第２の捻り成形治具８により、第３の導体セグメント群に捻り成形を行う例を記載したが、第２の捻り成形治具８に用いられる第２の内側リング部８ａおよび第２の外側リング部８ｂに２本分の直線部６ａ、６ｂを保持できる内側保持溝８ｃ及び外側保持溝８ｄを形成することにより、第１及び第２の導体セグメント群と同様に、第３の導体セグメント群と第４の導体セグメント群とを二重に重ね合わせた状態で、第２の捻り成形治具８により同時に捻り成形することも可能である。

また、実施例１に記載した捻り成形部４は、第１の捻り成形治具７と第２の捻り成形治具８とを同心円状に組み合わせているが、第２の捻り成形治具８の外側に、更に第３の捻り成形治具を配置することも可能である。この場合、導体セグメント群を径方向に三列に配置した状態で同時に捻り成形することができるので、同一スロット内の深さ方向に最大１２本の導体セグメント６（直線部６ａ、６ｂ）を挿入することが可能である。

実施例１に係るコイル成形装置の断面図である。 実施例１に係る固定子の断面図である。 実施例１に係る導体セグメントの斜視図である。 実施例１に係る捻り成形部の断面図である。 実施例１に係る捻り成形治具の一部平面図である。 実施例１に係る捻り成形工程を示す断面図である。 実施例１に係る捻り成形治具の一部断面図である。 実施例１に係る圧縮成形部の断面図である。 実施例１に係るカム機構の平面図である。 実施例１に係る鉄心ホルダ部の側面図である。 背景技術に係る導体セグメントの斜視図である。 背景技術に係る二重導体セグメントの斜視図である。 背景技術に係る捻り成形治具の断面図である。 背景技術に係る固定子の断面図である。

符号の説明

１ コイル成形装置
２ 固定子鉄心
３ ステータコイル
４ 捻り成形部
５ 圧縮成形部
６ 導体セグメント
６ａ 一方の直線部
６ｂ 他方の直線部
６ｃ Ｕ字曲部
７ 第１の捻り成形治具
７ａ 第１の内側リング部
７ｂ 第１の外側リング部
７ｃ 内側保持溝（内側保持部）
７ｄ 外側保持溝（外側保持部）
８ 第２の捻り成形治具
８ａ 第２の内側リング部
８ｂ 第２の外側リング部
８ｃ 内側保持溝（内側保持部）
８ｄ 外側保持溝（外側保持部）
１０ ノックアウト具
１４ 芯金具
１５ コイルばね（ガイド矢移動手段、弾性体）
１６ ガイド矢
１７ ガイド空間
１８ 圧縮矢
６０ 第１の導体セグメント（内径側セグメント）
６１ 第２の導体セグメント（内径側セグメント）
６２ 第３の導体セグメント（外径側セグメント）
Ｓ 環状の空間

Claims (9)

1. 回転電機の鉄心に設けられるスロットを介して前記鉄心に組み付けられる複数の導体セグメントを接続して形成されるコイルの成形装置であって、
   ２本の平行な直線部と、この２本の直線部を略Ｕ字状に繋ぐＵ字曲部とを有する前記導体セグメントに捻り成形を行うための捻り成形部を備え、
   この捻り成形部は、相対回転可能に組み合わされた内側リング部と外側リング部とで構成される捻り成形治具を有し、
   前記内側リング部には、前記２本の直線部のうち、一方の直線部を保持する内側保持部が、周方向に前記スロットの数と同数だけ等間隔に設けられ、
   前記外側リング部には、前記２本の直線部のうち、他方の直線部を保持する外側保持部が、周方向に前記スロットの数と同数だけ等間隔に設けられており、
   前記２本の直線部が、前記内側保持部と前記外側保持部とに保持された前記導体セグメントに対し、両リング部の相対位置を周方向に所定量ずらすことにより、前記Ｕ字曲部に捻りを加えるものであり、前記捻り成形治具が、少なくとも、同心円状の内側に配置される第１の捻り成形治具と、同心円状の外側に配置される第２の捻り成形治具とで構成されているコイル成形装置において、
   前記捻り成形部は、前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具により、前記導体セグメントのＵ字曲部に捻り成形が行われた後、前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具から前記導体セグメントを取り出すためのノックアウト具を有すると共に、このノックアウト具に対し、前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具が上下方向に移動可能に支持されており、前記Ｕ字曲部に対する捻り成形が終了した後、前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具を下方へ押し下げると、相対的に前記ノックアウト具が上昇することにより、前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具から、それぞれ前記導体セグメントが押し出されることを特徴とするコイル成形装置。
2. 請求項１に記載したコイル成形装置において、
   前記第１の捻り成形治具と前記第２の捻り成形治具、または何方か一方の捻り成形治具は、前記Ｕ字曲部の曲率半径が異なる２種類の導体セグメントを内側と外側とに重ね合わせた状態で保持し、その重ね合わされた２種類の導体セグメントの前記Ｕ字曲部を同時に捻り成形することを特徴とするコイル成形装置。
3. 請求項１または２に記載したコイル成形装置において、
   前記第１の捻り成形治具から取り出された前記導体セグメント（内径側セグメントと呼ぶ）と、前記第２の捻り成形治具から取り出された前記導体セグメント（外径側セグメントと呼ぶ）とを取り込み、前記内径側セグメントに対し、前記外径側セグメントを径方向内側へ押し込んで、前記内径側セグメントと前記外径側セグメントとを径方向に密着させる圧縮成形部を備えることを特徴とするコイル成形装置。
4. 回転電機の鉄心に設けられるスロットを介して前記鉄心に組み付けられる複数の導体セグメントを接続して形成されるコイルの成形装置であって、
   ２本の平行な直線部と、この２本の直線部を略Ｕ字状に繋ぐＵ字曲部とを有する前記導体セグメントに捻り成形を行うための捻り成形部を備え、
   この捻り成形部は、相対回転可能に組み合わされた内側リング部と外側リング部とで構成される捻り成形治具を有し、
   前記内側リング部には、前記２本の直線部のうち、一方の直線部を保持する内側保持部が、周方向に前記スロットの数と同数だけ等間隔に設けられ、
   前記外側リング部には、前記２本の直線部のうち、他方の直線部を保持する外側保持部が、周方向に前記スロットの数と同数だけ等間隔に設けられており、
   前記２本の直線部が、前記内側保持部と前記外側保持部とに保持された前記導体セグメントに対し、両リング部の相対位置を周方向に所定量ずらすことにより、前記Ｕ字曲部に捻りを加えるものであり、前記捻り成形治具が、少なくとも、同心円状の内側に配置される第１の捻り成形治具と、同心円状の外側に配置される第２の捻り成形治具とで構成されているコイル成形装置において、
   前記第１の捻り成形治具から取り出された前記導体セグメント（内径側セグメントと呼ぶ）と、前記第２の捻り成形治具から取り出された前記導体セグメント（外径側セグメントと呼ぶ）とを取り込み、前記内径側セグメントに対し、前記外径側セグメントを径方向内側へ押し込んで、前記内径側セグメントと前記外径側セグメントとを径方向に密着させる圧縮成形部を備えることを特徴とするコイル成形装置。
5. 請求項４に記載したコイル成形装置において、
   前記第１の捻り成形治具と前記第２の捻り成形治具、または何方か一方の捻り成形治具は、前記Ｕ字曲部の曲率半径が異なる２種類の導体セグメントを内側と外側とに重ね合わせた状態で保持し、その重ね合わされた２種類の導体セグメントの前記Ｕ字曲部を同時に捻り成形することを特徴とするコイル成形装置。
6. 請求項３〜５に記載した何れかのコイル成形装置において、
   前記圧縮成形部は、
   コイル成形時の内径基準を形成する芯金具と、
   この芯金具の外周に所定数のガイド矢が放射状に配置されて、周方向に隣合う前記ガイド矢同士の間にそれぞれガイド空間が形成されると共に、前記ガイド矢が径方向内側の前進位置と径方向外側の後退位置との間で移動可能に設けられたガイド治具と、
   前記ガイド空間に対応して径方向に移動可能に設けられた所定数の圧縮矢を有する圧縮治具と、
   前記圧縮矢を径方向内側へ移動させる際に、その圧縮矢の動きに連動して前記ガイド矢を径方向内側へ移動させるガイド矢移動手段とを備え、
   前記ガイド治具は、前記ガイド矢が前記後退位置の時に、前記芯金具の周囲に環状の空間が確保され、この環状の空間に前記内径側セグメントおよび前記外径側セグメントが取り込まれた後、前記ガイド矢を径方向内側へ移動させることにより、前記内径側セグメントおよび前記外径側セグメントの各直線部を前記ガイド空間に挿入し、
   前記圧縮治具は、前記内径側セグメントおよび前記外径側セグメントの各直線部が前記ガイド空間に挿入された後、前記圧縮矢により前記外径側セグメントを径方向内側へ押し込んで、前記内径側セグメントと前記外径側セグメントとを径方向に密着させることを特徴とするコイル成形装置。
7. 請求項６に記載したコイル成形装置において、
   前記ガイド矢移動手段は、前記圧縮矢と前記ガイド矢との間に設けられた弾性体であることを特徴とするコイル成形装置。
8. 請求項６または７に記載したコイル成形装置において、
   前記圧縮成形部は、前記捻り成形部の上方に配置されると共に、前記捻り成形部に対し、上下方向に移動可能に支持されており、
   前記Ｕ字曲部に対する捻り成形が終了して、前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具から前記内径側セグメントおよび前記外径側セグメントの少なくとも上部側が取り出された後、前記圧縮成形部を下方へ押し下げることにより、前記ガイド治具の前記環状の空間に前記内径側セグメントおよび前記外径側セグメントが取り込まれることを特徴とするコイル成形装置。
9. 請求項６〜８に記載した何れかのコイル成形装置によるコイル成形方法であって、
   前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具により、前記内径側セグメントおよび前記外径側セグメントのＵ字曲部を同時に捻り成形する捻り成形工程と、
   前記Ｕ字曲部に対する捻り成形が終了した後、前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具から前記内径側セグメント及び前記外径側セグメントを押し出す取り出し工程と、
   前記第１の捻り成形治具および前記第２の捻り成形治具から取り出された前記内径側セグメント及び前記外径側セグメントの各直線部を前記ガイド空間に挿入する挿入工程と、前記圧縮矢により、前記外径側セグメントを径方向内側へ押し込んで、前記内径側セグメントに密着させる圧縮成形工程とを有することを特徴とするコイル成形方法。

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