JP5098610B2

JP5098610B2 - コイル挿入方法

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Publication number: JP5098610B2
Application number: JP2007316841A
Authority: JP
Inventors: 昌也本橋; 利夫荒井; 裕之秋田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: CN101453149B; CN101453149A; CN102684423B; JP2009142092A; CN102684423A

Description

この発明は、コイル周長の短縮をおこなうことで発生するコイルとコイル挿入治具（以下ウェッジガイドと称する。）との干渉を防止するためのコイル挿入方法及びコイル挿入装置に関するものである。

電動機は、磁極の形成された固定子と可動子とで構成されている。その中で、固定子は、ヨーク部、及びそのヨーク部の内周に複数配置され内径方向に突出した歯部（ティース）で構成される鉄心と、この歯部間に形成されるスロットと呼ばれる空間を利用して各歯部に巻回されたコイルと、で構成されており、各コイルに通電することにより各歯部が磁極を形成する。

この歯部にコイルを巻回す方法は、通常、コイル挿入装置と呼ばれる装置を使って固定子を構成する鉄心のスロット内にあらかじめ巻回されたコイルを挿入するという方法に拠っている。

このコイル挿入装置を使ったコイル挿入方法においては、あらかじめ巻回されたコイルをスロット内に挿入するために、巻回されたコイルはこれを挿入される鉄心の挿入方向の長さよりも長くする必要がある。特に、コイル挿入装置を使ったコイル挿入の場合、鉄心を通過したコイルをコイル挿入装置から分離させるために、コイル挿入側とは反対側の鉄心端で、ある程度の長さコイルを突出させる必要があった。

このような事情のため、歯部にきっちりと巻回された場合のコイル周長に比べてコイル周長は長くなっており、電動機の効率低下の一因となっていた。磁極を形成するコイルの周長が上記のような理由で長くなることによる電動機の効率低下を改善する方法として、特許文献１に記載された発明では、コイル挿入装置を構成するコイル挿入治具であるストリッパ、及び巻回したコイルを掛けて、前記ストリッパに連動して動くブレードの動作順序の変更、及びブレードの配置の工夫により周長の短いコイルを鉄心のスロット内に挿入する方法が示されている。これは鉄心端からの一部のブレードの突出高さを抑えることで、挿入終了時点で鉄心端から突出したコイル長が小さくても、ブレードからの取り外しを可能にしたものである。

なお、コイルを鉄心に挿入する際には、コイル挿入に併せて、隣り合う歯部間に形成されるスロット開口部を塞ぐとともにコイルを束ね、歯部やコアからコイルを絶縁するためのウェッジを前記スロット内に挿入する必要がある。図１４は上記特許文献１に記載の発明も含め、従来のコイル挿入装置を示す側面断面図とその装置を利用したコイル挿入方法を示している。図１４（ａ）は鉄心スロット内へコイルおよびウェッジの挿入を開始したところで、図１４（ｂ）はスロット内へのコイル及びウェッジの挿入が終了した後を示している。図１４（ａ）（ｂ）の１は鉄心、２は鉄心スロット内に予め装着されたスロットセル、３は巻回されたコイルの束、４はストリッパ、５はブレード、６はブレードを支持するブレードホルダ、７はストリッパをその軸方向に駆動するストリッパ駆動軸、８はブレードホルダを駆動するブレードホルダ駆動軸、９はスロット開口部を塞ぐとともに巻回したコイルの各スロット挿入単位を束ね周囲のヨーク部、歯部との間を絶縁するウェッジ、１０はウェッジの一端を押圧してスロット内に挿入するウェッジプッシャ、１１はウェッジをウェッジプッシャで押圧してスロットに挿入する際にウェッジおよびウェッジプッシャをガイドするためのウェッジガイドである。ストリッパ４、ブレード５、ブレードホルダ６、ウェッジプッシャ１０、ウェッジガイド１１はコイル挿入装置の構成要素であり、ストリッパ４、ブレード５、ブレードホルダ６、ウェッジプッシャ１０は図示していない駆動部を介して鉄心１の軸方向に動くように構成されている。図１４（ａ）に明示されている通り、コイル３の挿入開始時にはウェッジガイド１１の先端部は鉄心１のコイル挿入端部に接しているか、ごく近傍に位置している。これは、コイル挿入装置にセットされたコイル３の鉄心スロット内への挿入と合わせて、同じくコイル挿入装置にセットされたウェッジ９も鉄心スロット内に挿入する必要があるため、このウェッジ９をガイドする必要があることによる。

特開２００５−１９２３２７号公報

前記従来技術（特許文献１）によれば、同一ターン数という条件下で周長の短いコイル３を挿入することができる。一方、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、コイル挿入時、鉄心外にある挿入側コイルエンド部はコイル３の長さが短くなるほど、鉄心の径方向内側向きに引き寄せられる力が大きく作用する。そのため、コイル周長が短くなると、コイル挿入時に鉄心外にあるコイル３の部分（以下ではこの部分をコイルエンド部と呼ぶ。図１４（ｂ）の３１がコイルエンド部であり、スロットへの挿入進行状況に応じてその長さは変化する。）の長さが短くなることから、コイルエンド部３１が鉄心の径方向内側向きに引き寄せられる力が大きくなる。その結果、ウェッジガイド１１によってコイルエンド部３１が損傷を受けやすくなるため、上記特許文献１に係る従来技術によってもコイル周長を十分に短縮することができなかった。

本発明に係るコイル挿入方法は、
電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部の各々に巻き回したコイルを装着するために、前記固定子鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、前記コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、前記スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともに前記スロット開口部を塞ぐためのウェッジと、前記巻回したコイルと、を挿入する、固定子鉄心スロットへのコイル挿入方法であって、前記スロット位置に対応して円周上に複数配置された前記固定子軸方向に可動のブレードに前記巻き回したコイルを掛け、前記複数のブレードが配置された面を端面とした前記ブレードと同方向に移動可能なストリッパと前記ブレードとにより、前記ブレードに掛けられたコイルを保持するとともに、前記ウェッジを前記スロット内に挿入する際に前記ウェッジの動きをガイドするウェッジガイドを前記スロットの前記コイル挿入端に配置する準備・配置工程と、前記固定子鉄心の歯部の配置された内側の孔内に、前記ブレードと前記ストリッパとを前記ブレード配置端面を前面として挿入することにより前記ブレードに掛けられたコイルを押圧して前記スロット内に前記コイルの一部を挿入するとともに、前記コイル挿入方向に前記ウェッジガイドに沿って前記スロット内に前記ウェッジの一部を挿入する初期挿入工程と、前記コイルと前記ウェッジが前記スロット内に一部挿入された後、前記鉄心のコイル挿入端と前記鉄心側の前記ウェッジガイドの先端部との間を所定の距離離す退避工程と、前記離した距離を保ったまま、引き続き前記初期挿入工程と同様に、前記スロットへのコイル挿入およびウェッジ挿入を実施し、前記コイルおよびウェッジを前記スロット内に挿入完了させる再挿入工程とを備えたものである。

本発明に係る第三のコイル挿入装置は、巻き回したコイルを電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部に装着するために、前記固定子鉄心を支持する鉄心支持部を備え、前記支持された鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、前記コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、前記スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともに前記スロット開口部を塞ぐためのウェッジと、前記巻き回したコイルと、を挿入するコイル挿入装置であって、円周上に複数配置され、前記配置された面に垂直な方向に可動に構成され、前記巻き回したコイルを掛けるためのブレードと、当該複数のブレードが配置された面を端面とし、前記ブレードと同方向に可動のストリッパと、同じく円周上、前記ブレード配置位置の間にそれぞれ配置された、前記ストリッパと同方向に可動の前記ウェッジ押圧用ウェッジプッシャと、前記ウェッジプッシャ配置位置に対応して、前記ウェッジのスロット内挿入時のガイド用に円周上に配置されたウェッジガイドと、前記鉄心及び前記ウェッジガイドの鉄心側の先端部間の距離を変えるための退避機構と、を備え、前記ウェッジプッシャは、前記ウェッジガイドのコイル挿入側端部から突出して移動可能で、前記突出可能な部分の長さを前記スロットの軸方向長に別途定める所定の長さを加えた長さとし、且つ、前記突出可能な部分の固定子径方向厚さを、そのストリッパに対向する面の反対側の面を内径方向に凹ませることにより、非突出部の固定子径方向厚さよりも薄くしたものである。

本発明に係るコイル挿入方法によれば、初期挿入工程の後、ウェッジガイド先端部と固定子鉄心のコイル挿入端との間を所定の距離離し、その後、初期挿入工程と同様の工程を継続してコイル及びウェッジをスロット内に挿入することとしたので、コイル挿入の進行とともにコイル未挿入部に働く径方向内向きに引き寄せられる力に起因するコイルエンド部とウェッジガイドとの干渉を低減でき、従ってコイルの損傷を低減できるので、従来よりも周長を短くしたコイルの鉄心スロット内への挿入が可能となる。

実施の形態１
本実施の形態１に係る発明は、ブレードと、ストリッパと、ウェッジプッシャと、ウェッジガイドとを備えたコイル挿入装置を使って、巻回したコイルと、当該コイルの各スロット挿入単位を束ね絶縁するウェッジとを、電動機を構成する鉄心のスロットに挿入する際に、コイル挿入工程の途中で、鉄心のコイル挿入端とウェッジガイド先端部との間を所定の距離離した後にコイル挿入工程を継続するというものである。

図１は、この発明の実施の形態１によるコイル挿入装置を使った鉄心スロット内へのコイル挿入方法を示す図で、コイル挿入が完了したときの状態を示している。ここで、スロットとはコイルを巻き回し磁極を形成するための固定子鉄心の、円周上に複数個配置され、内径方向に突き出した突起部である歯部と、これと隣り合う歯部とで形成される空間をいう。各歯部の先端は円周方向に拡張された拡張部を有するが、隣り合う拡張部間には間隙がある。この間隙をスロットの開口部と呼ぶことにする。
図のコイル挿入装置は側面断面図である。図において、１は電動機を構成する固定子鉄心で、その内周に複数の歯部と呼ばれる突起部を有している。また、図示していないが、鉄心１を支持する鉄心支持部と、鉄心の軸方向に鉄心の支持位置を動かすことができる鉄心支持部駆動機構がある。２は前記隣り合う歯部間のスロットと呼ばれる空間に挿入されたスロットセル、３は巻回されたコイル、４は巻回されたコイル３を鉄心スロット内のスロットセル２に挿入するための治具であるストリッパ、５はストリッパ４の外周部に、巻回されたコイル３を鉄心スロット内への挿入単位毎に分けて挟持するために配置された複数個のブレード、６はブレード５を取り付けたブレードホルダ、７はストリッパ４を駆動するストリッパ駆動軸、８はブレードホルダ６を駆動するブレードホルダ駆動軸、９はスロット内に挿入されたコイルに対して、スロット開口部を塞ぐとともにコイル３を束ね当該コイルとスロットを形成する鉄心歯部側面との間を絶縁するウェッジ、１０はウェッジ９を鉄心スロット内のスロットセル２に挿入するために押圧するウェッジプッシャ、１１はウェッジ９を鉄心スロット内のスロットセル２に挿入するときにウェッジ及びウェッジプッシャ１０をガイドするウェッジガイドである。ストリッパ駆動軸７、ブレードホルダ駆動軸８、ウェッジプッシャ１０をそれぞれ軸方向に駆動する駆動装置は図示していない。なお、コイル挿入装置を構成するのは上記図示していない鉄心支持部、同じく図示していない鉄心支持部駆動機構、ストリッパ４、ブレード５、ブレードホルダ６、ストリッパ駆動軸７、ブレードホルダ駆動軸８、ウェッジプッシャ１０、ウェッジガイド１１、及び上記図示していない駆動装置である。
なお、以下ではスロット内への挿入とスロットセル内への挿入とは同義として使用する。

この図の示す特徴は、鉄心１のコイル挿入端とウェッジガイド１１の先端部との間が所定の距離Ｌだけ開いていることである。この距離Ｌは以下で説明するコイル挿入手順の初期には実質的には０であり、挿入工程の途中で、コイル挿入装置の鉄心支持部駆動機構を介して鉄心支持部の位置を変えることにより、鉄心１のコイル挿入端とウェッジガイド１１を分離させることで設けた距離である。この点の詳細は図２を使い、以下で説明する。

図２に上記コイル挿入装置を使ってコイル３とウェッジ９とを鉄心１のスロットセル２内に挿入する方法の手順を示す。図２はこの手順を示したフロー図である。手順は大きく３つの工程（図２の２００、３００、４００に対応）に分けられる。第一の工程(図２の２００)は、コイル挿入装置のウェッジガイド１１の先端部を鉄心１のコイル挿入端に接触あるいは近接させた状態で、コイル３とウェッジ９とを所定量、鉄心の各スロットセル２に挿入する工程、第二の工程（図２の３００）は、所定量コイル３とウェッジ９とを鉄心の各スロットセル２内に挿入した後、ウェッジガイド１１を鉄心のコイル挿入端から所定の距離離す工程、第三の工程（図２の４００）は、鉄心１のコイル挿入端とウェッジガイド１１を所定の距離離した状態で、コイル３とウェッジ９とを引き続きスロットセル２内に挿入し、挿入を完了する工程である。

以下、図２に従って、各工程の詳細な手順を説明する。
（１）第一の工程(図２の２００)
この工程は以下のステップ１から３までの手順で構成される。
ステップ１(図２の２１０)：準備手順
コイル挿入装置に対して巻回したコイル３およびウェッジ９が所定数装着される。コイル３は鉄心の各スロットセル２内に挿入する単位毎に各ブレードで挟持する形にしてコイル挿入装置に装着される。また、コイル３が挿入されるスロット数と同数のウェッジ９がコイル挿入装置内に配置される。

ステップ２(図２の２２０)：配置手順
鉄心支持部を介してコイル挿入装置に鉄心１が装着される。このとき、ウェッジガイド１１の先端部は鉄心１のコイル挿入端に接触、もしくはごく近傍に配置された状態である。この状態は、従来技術を示す図１４（ａ）と同様である。すなわち、この例ではウェッジガイド１１の先端部が鉄心１のコイル挿入端に接触している。これは、挿入初期には、コイル３及びウェッジ９を鉄心の所定のスロットセル２に適正に挿入するための位置あわせ及び保持のためのガイドが必要なことによる。すなわち、コイル３の挿入初期段階では、コイル３とウェッジ９を所定のスロット２内に正常な形で挿入するために、鉄心１とコイル挿入装置の位置関係を規定すると共にウェッジ９のスロットセル２への挿入のガイドとなるウェッジガイド１１を鉄心１のコイル挿入端に接触もしくはごく近傍に配置する必要がある。

ステップ３(図２の２３０)：初期挿入手順
コイル挿入装置の図示していない駆動装置を介してストリッパ４とブレード５とウェッジプッシャ１０とを軸方向に動かす。この動きによりコイル３はブレード５で挟持されたままストリッパ４で押圧され、ストリッパ４が鉄心内に挿入されることにより、コイル３が鉄心のスロットセル２内に挿入されていく。また、これにあわせてウェッジプッシャ１０もストリッパ４と同方向に動き、コイル挿入装置内に供給されたウェッジ９の一端をウェッジプッシャ１０が押圧することによりウェッジガイド１１間をとおりウェッジ９を鉄心スロット内に挿入する。

（２）第二の工程(図２の３００)
この工程以降が本願発明の特徴となる部分である。
ステップ４(図２の３１０)：退避手順
コイル３とウェッジ９とが所定量スロットセル２内に挿入された時点で、鉄心支持部駆動機構を介して鉄心支持部を鉄心１の軸方向に動かすことにより、鉄心１のコイル挿入端を第一の工程で設定された位置に対してウェッジガイド１１の先端部から遠ざける方向に所定距離、鉄心１を退避させる。ここで、所定量のコイル３とウェッジ９とをスロットセル２内に挿入したことを条件としたのは、これにより、コイル３とウェッジ９との配置関係を安定させ、その後のコイル３とウェッジ９のスロットセル２内への挿入をスムーズにするためである。

（３）第三の工程(図２の４００)
ステップ５(図２の４１０)：再挿入手順
ウェッジガイド１１の先端部と鉄心１のコイル挿入端とを所定距離離した状態で、コイル挿入装置の図示していない駆動装置を介してストリッパ４とブレード５とウェッジプッシャ１０とを再度挿入方向に動かす。この動きによりコイル３はブレード５で挟持されたままストリッパ４で押圧され、ストリッパ４が鉄心内に挿入されることにより、コイル３も鉄心１のスロット内に挿入されていく。また、ウェッジ９はコイル３とストリッパ４の側面とではさまれる形になるのでストリッパ４の側面と、これに対向するウェッジ９の面との摩擦力が大きくなるような処置を施すことにより、ストリッパ４を鉄心内に挿入するに伴い、あわせてウェッジ９もスロット２内に挿入されることになる。挿入が完了したら、例えば特許文献１に記載されているような従来と同様の方法でコイル３をブレード５から取り外した後、コイル挿入装置から鉄心を取り外す。以上で、鉄心１のスロット内へのコイル３とウェッジ９の挿入が完了する。

以上の通り、特に周長の短いコイルの場合、従来であれば挿入が進むにつれコイルが鉄心の径方向内向きに引寄せられてコイルエンド部３１とウェッジガイド１１との干渉によりコイル３が損傷を受けていた。本実施の形態によれば、コイル挿入工程の途中で、鉄心１のコイル挿入端をコイル挿入開始時点の配置に対して、ウェッジガイド１１の先端部から所定距離離した後、再度コイル３及びウェッジ９のスロット２への挿入を再開することとしたので、コイルエンド部３１とウェッジガイド１１との干渉が低減する。この方法によれば、ステップ５において、鉄心スロット内のスロットセル２へのウェッジ９の挿入時にウェッジプッシャ１０を用いなくても良いため、ウェッジ９の挿入終了位置までウェッジプッシャ１０を送り出す必要がない。このため、ウェッジガイド１１とコイルエンド部３１との干渉が低減するという効果と併せて、ウェッジプッシャ１０とコイルエンド部３１との干渉もなくなり、その点からもコイル３の損傷を低減することができる。

なお、上記ステップ３では「ウェッジ９の一端をウェッジプッシャ１０が押圧することによりウェッジ９を鉄心のスロットセル２内に挿入する。」と記載したが、ステップ３の全手順でウェッジプッシャ１０の押圧によりウェッジ９を挿入する必要は必ずしもない。はじめからもしくは途中からウェッジプッシャ１０によらずにウェッジ９をスロットセル２内に挿入することができれば、当該方法により、例えばステップ５と同じ方法でウェッジ９を挿入することができるようになった場合はその方法によって挿入しても良い。このような場合はコイル挿入装置にウェッジプッシャ１０を装備しなくても良い場合があることになる。

また、ステップ４の退避手順では、鉄心支持部を鉄心１の軸方向に駆動する鉄心支持部駆動機構を設け、これにより鉄心１の支持位置を変え、鉄心１のコイル挿入端を第一の工程で設定された位置に対してウェッジガイド１１の先端部から遠ざける方向に所定距離、鉄心１を退避させるとしたが、これに代えて、鉄心支持部に支持された鉄心１の軸方向にウェッジガイド１１を稼動させるウェッジガイド駆動機構を設けて、ウェッジガイド１１を駆動することにより、鉄心１のコイル挿入端とウェッジガイド１１の先端部との間を所定距離離すようにしてもよい。この場合は、鉄心支持部駆動機構を省略しても良いが、鉄心の設置調整用に残しておいても良い。
両機構とも、前記鉄心及び前記ウェッジガイドの鉄心側の先端部の間の距離を変えるための退避機構として位置づけることができる。

実施の形態２
本実施の形態は、実施の形態１のステップ５に記載した「ストリッパ４の側面と、これに対向するウェッジ９の面との摩擦力」を大きくして、ウェッジ９の鉄心スロットセル２への挿入を確実にするための具体的な方法およびコイル挿入装置についての発明を記載したものである。

図３（ａ）（ｂ）は、この発明の実施の形態２におけるストリッパ４の断面図を示したものである。断面方向は図１と同じである。図３（ａ）（ｂ）において、４１はストリッパ４の先端部、４２はストリッパ４の側面、４３はストリッパ４に内蔵された摩擦部材４３で、ここでは具体例として鋸歯状の突起がストリッパ径方向外側に向いた形状をしたものを示している。４４は摩擦部材４３をストリッパ４の内部に収納する収納室である。この摩擦部材４３は、この図では図示はしていないが、エアシリンダ等を利用した駆動装置やバネを用いた構造によりストリッパ側面４２の方向に拡張可能となっている。

コイル挿入前は、図３（ａ）に示すように、摩擦部材４３を収納室４４に収納し、摩擦部材４３の摩擦力を発生させる部分である摩擦抵抗部、例えば図３では鋸歯状のものが形成されている部分、がストリッパ４の側面４２から外に出ない状態にしておく。この状態で実施の形態１のステップ１からステップ３までの手順を実行する。ステップ４の手順は、所定量のコイル３およびウェッジ９が鉄心のスロットセル２に挿入された後に実施される。ステップ５では図３（ｂ）に示すようにストリッパ４の側面４２から摩擦抵抗部を外に出してウェッジ９に食い込ませて側面４２とこれに対向するウェッジ９の面との間の摩擦力を増大させ、その状態でストリッパ４を鉄心１に挿入することでウェッジ９を鉄心のスロットセル２へ挿入する。この方法によれば、摩擦部材４３を拡張させ、ストリッパ側面４２から摩擦抵抗部を露出させた後は、スロットセル２へのウェッジ９の挿入にウェッジプッシャ１０を用いなくても良いため、ウェッジ９の挿入終了位置までウェッジプッシャ１０を送り出す必要がない。従って、ウェッジガイド１１とコイルエンド部３１との干渉が低減するという効果と併せて、ウェッジプッシャ１０とコイルエンド部３１との干渉もなくなり、コイル３の損傷を低減することができる。また、ウェッジ９の挿入を終了した後は、再度、摩擦部材４３をストリッパ４の収納室４４に収納することでウェッジ９をスロット２内に挿入したまま、ストリッパ４のみを鉄心１から引き抜くことができる。

図４（ａ）（ｂ）は、ストリッパ４の収納室４４に収納されている摩擦部材４３を側面４２から外に出す機構の一例を示している。ここで、ストリッパ４の先端部４１はその中心部に図の下方に伸びる突起部４１１を有している。そしてこの突起部４１１はその表面から斜め下方に向かう溝４１２を有し、この溝４１２に摩擦部材４３の突起部４３１が嵌めあわされている。更に、先端部４１は、その両端部に設けた弾性体受け４１３で弾性体４５を介してストリッパ４の収納室４４の上部に設けられた弾性体受け４４３で支持されている。摩擦部材４３はその収納室４４の内部上面４４１及び内部下面４４２により図の左右方向に移動可能に支持されている。ストリッパ４の先端部４１に負荷がかかっていない状態では、上記収納室４４上部に取り付けた弾性体４５の弾性復元力により、ストリッパ４の先端部４１が押し上げられ、先端部４１の突起部４１１の同方向の動きを介して摩擦部材４３はストリッパ４の収納室４４内に収納された状態になっている。

図４（ｂ）は、図の上方からストリッパ４の先端部４１に負荷がかかったときの状態を示している。負荷に応じて弾性体４５が撓み、先端部４１は図の下方に沈み込む。そのとき突起部４１１も同方向に沈み込むので突起部４１１に設けられた溝４１２に嵌めあわされた摩擦部材４３の突起部４３１が受ける力により摩擦部材４３は図の左右方向に拡張する。そして、弾性体４５の弾性率に依存して所定の負荷が先端部４１に継続してかけられると摩擦部材４３の摩擦抵抗部が側面４２の外側に出た状態が維持されることになる。一方、上記負荷が低減するか、なくなれば弾性体４５の復元力により、摩擦部材４３は再び収納室４４内に収納されることになる。

先端部４１への負荷はストリッパ４を鉄心１に挿入することで生じる。すなわち、ストリッパ４の先端部４１には巻回したコイル３の束がブレード５で区分けされて搭載されており、ストリッパ４を鉄心１に挿入するときにはコイル３が同時に鉄心スロット内に挿入されていく。そのコイル挿入時の抵抗が反力となり先端部４１への負荷となる。従って、コイル３の挿入が進行するにつれて当該負荷は大きくなり、摩擦部材４３の摩擦抵抗部がストリッパ４の側面４２の外に出てくることになる。逆にストリッパ４を鉄心１から引き抜くときは先端部４１への負荷はなくなり、摩擦部材４３はストリッパ４の収納室４４に収納される。そうするとウェッジ９とストリッパ４の側面４２との間の摩擦力は大きく低減することになるので、ウェッジ９を鉄心スロット内に残したままストリッパ４を鉄心１から引き抜くことができる。

図５（ａ）（ｂ）は、ストリッパ４に収納された摩擦部材４３を側面４２の外に出す機構の他の例を示している。ここで、摩擦部材４３はストリッパ４の収納室４４の内部上面４４１及び内部下面４４２、先端部４１の中央部にある突起部４１１の側面、及び収納室４４の内部の上部側面４４４に配置した弾性体４６を介して収納室４４内に左右方向に移動可能に支持されている。更に、摩擦部材４３の下面の一部はその途中から突起部４１１の側面に向かって上方に傾斜する傾斜部４３３を有しており、図の左右両側に配置されている摩擦部材４３のどちらの傾斜部４３３に対しても当接しているカム板４７によっても支持されている。カム板４７はその駆動軸４８を介してカム板駆動機構４９を作動させることにより図の上下方向に駆動される。通常時は図５（ａ）に示すように、摩擦部材４３はストリッパ４の収納室４４に収納された状態になっている。次に、図５（ｂ）に示すように、カム板駆動機構４９を作動させて駆動軸４８を図の上方に駆動した場合にはカム板４７も上方へ移動し、このカム板４７の移動により摩擦部材４３の傾斜部４３３に力がかかる。この力により、摩擦部材４３は弾性体受け面４３２で当接している弾性体４６の弾性復元力に抗して図の左右方向に拡張することになり、カム板４７が所定距離上昇すると、摩擦部材４３の摩擦抵抗部がストリッパ４の側面４２の外に出た状態になる。駆動軸４８を図の下方に駆動した場合にはカム板４７も下方へ移動し、摩擦部材４３は弾性体４６の弾性復元力によりストリッパ４の収納室４４内に収納される。この機構によれば、カム板駆動機構４９の制御により、駆動軸４８の動作方向を任意に決定することができるため、ウェッジ９との摩擦力の制御も任意に行うことができるという利点がある。

実施の形態１ではステップ４の退避手順を実施するタイミングとして所定量のコイル３及びウェッジ９が鉄心スロット内に挿入されていることとし、その理由を、その後の（ステップ５での）コイル３及びウェッジ４の挿入をスムーズにするためとした。ここでは、この点についてもう少し詳しく説明する。

まず、図４（ａ）（ｂ）に示す機構を使った場合について説明する。ストリッパ４の先端部４１にコイル３による鉄心スロットセル２への挿入に伴う負荷が所定の値以上になると摩擦部材４３がストリッパ４の側面４２の外に出てくることになる。この状態になると、ウェッジプッシャ１０によることなくウェッジ９を鉄心スロット内のスロットセル２に挿入することができるので、この状態になった時点以降であればいつでもステップ４の退避手順を実行できる。しかし、コイル３とウェッジ９とがある程度の量、スロットセル２内に挿入された状態に至っていない状態でステップ４に移行すると、コイル３とウェッジ９との配置関係が不安定な状況でステップ５に移行することにつながり、挿入に異常をきたす恐れがあり好ましくない。また、ステップ４への移行があまり遅くなると、ステップ３の挿入手順が、コイルエンド部３１の長さが短くなった状態で行われることになり、コイルエンド部３１とウェッジガイド１１との干渉が問題となる。従って、鉄心スロットセル２への挿入という点からコイル３とウェッジ９との配置関係が安定する程度にコイル３とウェッジ９がスロットセル２内に挿入された後で、且つウェッジプッシャ１０を使用しなくても、ストリッパ４の側面４２（正確には摩擦部材４３の摩擦抵抗面）とウェッジ９との摩擦力により、コイル３と共にウェッジ９をスロットセル２内に挿入できる状況になった時点以降、できるだけ早い時点でステップ４の退避手順を実行したほうが良い。このような条件を満たすタイミングは事前に試行することで把握することができる。

次に、図５（ａ）（ｂ）に示す機構を使った場合について説明する。この場合は、摩擦部材４３をストリッパ４の側面４２の外に出すタイミングは、カム板駆動機構４９を作動させることにより任意に設定できる。従って、スロットセル２への挿入という点からコイル３とウェッジ９との配置関係が安定する程度にコイル３とウェッジ９とがスロットセル２内に挿入された後であれば、ウェッジプッシャ１０によることなく、いつでもウェッジ９をスロットセル２内に挿入することができる。上記同様、コイルエンド部３１とウェッジガイド１１との干渉を低減するために上記条件を満たした後は速やかにステップ４に移行するのが好ましい。このような条件を満たすタイミングについても、すでに述べたとおり事前に試行することで把握することができる。なお、この機構を使ったウェッジ９の挿入はステップ３の段階からでも実施可能であり、その場合、ウェッジプッシャ１０は不要となる。

実施の形態３
図６は、この発明の実施の形態３によるコイル挿入方法を示すものであり、この方法に使用するコイル挿入装置の側面断面図を併せて示している。図７（ａ）は、この方法に使用するウェッジ９の形状を示す斜視図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す方向Ａから見たウェッジ９の側面図、図８はこの方法に使用するコイル挿入装置のストリッパ４の形状を示す側面断面図である。

この方法の特徴は使用するウェッジ９とストリッパ４の形状にある。ウェッジ９については図７（ａ）（ｂ）に示すようにウェッジ９の挿入側先端部に折り返し部９１を設けている。また、ストリッパ４は側面４２に突起部４２１を設けている。ストリッパ４を突起部４２１の位置に応じて決まる所定距離、鉄心１の軸方向に移動させると、ウェッジ９の折り返し部９１がストリッパ４の突起部４２１により引っ掛けられ、その後はストリッパ４の鉄心１への挿入に併せてコイル３と共にウェッジ９がスロットセル２内に挿入されていく。従って、この方法を採用した場合は、ステップ３及びステップ５でのウェッジ９のスロットセル２への挿入はウェッジプッシャ１０に拠ることなく、本実施の形態で説明した方法によることになる。

ステップ４の退避手順を実行するタイミングは、スロットセル２への挿入という点からコイル３とウェッジ９との配置関係が安定する程度にコイル３とウェッジ９とがスロットセル２内に挿入された後、速やかにステップ４に移行するのが好ましい。

ウェッジ９が挿入終了位置に来るとストリッパ４は下降するが、このときウェッジ９の折り返し部９１は突起部４２１に引っ掛からないためストリッパ４のみが下降し、ウェッジ９はコイル３と共にスロットセル２内の所定の位置に残ることになる。

この方法によれば、ウェッジプッシャ１０でウェッジ９を押圧することなくウェッジをスロットセル２内に挿入することができるので、ウェッジガイド１１の先端部と鉄心１のコイル挿入端との間の距離を初期設定時点よりも大きくして挿入手順を継続しても、容易にコイル３とウェッジ９とをスロットに挿入することができる。その際、コイルエンド部３１とウェッジガイド１１との干渉が低減するため、コイル３の損傷も低減する。なお、この方法によれば、ウェッジプッシャ１０を使用する必要はなくなる。

実施の形態４
図９はこの発明の実施の形態４によるコイル挿入方法を示すものであり、この方法に使用するコイル挿入装置の側面断面図を併せて示している。
この方法の特徴は、ウェッジ９の長さを延長したことである。ウェッジ９の延長された長さは、実施の形態１のステップ４で説明したウェッジガイド１１を退避させた後のウェッジガイド先端と鉄心１のコイル挿入端との距離Ｌに相当する長さとする。ウェッジ９の長さを延長することで、ウェッジガイド１１の先端部が鉄心１のコイル挿入端から離れていても、ウェッジ９の長さの延長された部分が離れた位置にあるウェッジガイド１１の先端部にまで届く。そのためウェッジ９の下端部はぎりぎりまでウェッジガイド１１にガイドされる長さが残っており、更に、ウェッジプッシャ１０の先端部もウェッジガイド１１の先端部から飛び出すこともない。従って、鉄心１とウェッジガイド１１を離した状態で、従来と同様にウェッジプッシャ１０を使った押圧によりウェッジ９をスロットセル２内に挿入することができる。

実施の形態１のステップ３と５でのコイル３及びウェッジ９のスロットセル２への挿入はどちらもウェッジプッシャ１０による押圧による。その他の手順は実施の形態１の場合と同じである。

この方法によればコイル３とウェッジプッシャ１０との干渉がなく、且つウェッジガイド１１との干渉も低減された状態で、コイル３およびウェッジ９をスロットセル２内に挿入することができるので挿入に伴うコイルの損傷が低減できる。
なお、この方法ではコイル挿入装置は長さが延長されたウェッジ９を装着できるようなものであれば、従来装置をそのまま使用することができる。
なお、本実施の形態にかかる発明を実施の形態２および３に係る発明と併用しても良い。

実施の形態５
図１０はこの発明の実施の形態５に係るコイル挿入方法を示すものであり、この方法に使用するコイル挿入装置の側面断面図を併せて示している。この図はこの方法によりコイル３及びウェッジ９をスロットセル２に挿入し終わった状態を示している。図１１（ａ）は本実施の形態によるウェッジプッシャ１０の形状を示す斜視図である。本実施の形態に係る発明の特徴は、ウェッジプッシャ１０の厚さを、ウェッジ９を押圧する先端部から所定の長さにわたり、所定量薄くしたことにある。図１１（ａ）の１０１が厚さを薄くした薄肉部を示している。これに対して薄くしていない部分１０２を以下では非薄肉部と呼ぶことにする。この薄肉部１０１は、ストリッパ４のある側とは反対側の面を削ることにより所定量薄くしたものである。上記薄肉部１０１の長さは、実施の形態１のステップ４、すなわち退避手順後のウェッジガイド１１の先端と鉄心１のコイル挿入端との間の距離Ｌに相当する長さである。薄肉部１０１と非薄肉部１０２との間には、両面をスムーズな面で結ぶ肉厚傾斜部１０３が配置されている。薄肉部１０１の先端にはウェッジ押圧面１０４が配置されており、この面でウェッジ９を押圧してウェッジ９をスロット内に挿入する。
図１１（ｂ）は、本実施の形態に係るウェッジプッシャ１０でウェッジ９を押圧している状態を図１１（ａ）に示す方向Ａから見たときの側面図である。

次に挿入方法について説明する。
本実施の形態による挿入方法では実施の形態１のステップ１からステップ４はそのまま踏襲され、ステップ５の手順が次のように変わる。
本実施の形態ではステップ５でのウェッジ９をスロットセル２内に挿入する手段として、ステップ３の手順をそのまま踏襲する。その結果、これまで述べてきた各実施の形態の場合と同様、コイルエンド部３１とウェッジガイド１１との干渉が低減されるが、ステップ５でのウェッジ９の挿入手順の途中から、ウェッジプッシャ１０の先端部が、ステップ４の退避手順後のウェッジガイド１１先端部と鉄心１のコイル挿入端との間に露出し、コイルエンド部３１と干渉することになる。しかし、本実施の形態によれば、ウェッジプッシャ１０の露出する部分は薄肉部１０１であり、薄肉化された分だけコイルエンド部３１との干渉が低減されることになる。従ってコイル３の損傷も低減する。

なお、このウェッジプッシャ１０は上記薄肉部１０１と非薄肉部１０２との間でその厚さを滑らかに変化させた肉厚傾斜部１０３を有する形状にしたが、この肉厚傾斜部１０３は必須というわけではない。このような肉厚傾斜部１０３を設けることにより、上記薄肉部１０１と非薄肉部１０２の厚みの違いにより生じる段差を無くすことができ、コイル３と上記段差の接触によるコイル３の損傷を防止することができる。

実施の形態６
本実施の形態は実施の形態５を改良したものである。改良点はウェッジ９を押圧するウェッジプッシャ１０の先端部の構造にある。ウェッジ９はウェッジプッシャ１０の薄肉部に対応した厚さの先端部で押圧されてスロット２内に挿入されるが、押圧時にこの先端部からウェッジ９の押圧を受けている部分がウェッジプッシャ１０の先端部からずれることによりウェッジプッシャ１０のウェッジ９を押圧する面から外れてしまい、ウェッジ９を正常にスロット２内に挿入することができなくなるという事故が起こることがある。本実施の形態はこのようなずれによるウェッジ９の挿入不良事故を防止するために、ウェッジプッシャ１０のウェッジ９を押圧する面にウェッジの位置ずれ防止構造を備えたというものである。

図１３（ａ）は上記位置ずれ防止構造の一例を示すもので、本実施の形態に係る方法に使用するウェッジプッシャ１０の斜視図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す方向Ａから見たときの、ウェッジ９を押圧しているウェッジプッシャ１０の側面断面図である。
図１３（ａ）（ｂ）からわかるように、ウェッジプッシャ１０のウェッジ９を押圧するウェッジプッシャ１０のウェッジ押圧面１０４には、押圧されるウェッジ９の先端部を挟み込む形で位置ずれ防止用の突起１０５を設け、ウェッジ９がウェッジ押圧面１０４から位置ずれが起こることを防止している。これによりウェッジ９の位置ずれによる挿入不備を防止できる。

なお、図１２に、参考までに従来のウェッジプッシャ１０の形状を表す図を示した。図１２（ａ）は従来のウェッジプッシャ１０を示す斜視図、図１２（ｂ）は従来のウェッジプッシャ１０で、ウェッジ９を押圧している状態を図１２（ａ）に示す方向Ａから見たときの側面図を示す。コイルエンド部３１との干渉を低減するため、従来においてもウェッジプッシャ１０の先端部はテーパ形状により薄肉化されておりウェッジ９を受ける面は小さくなっている。そのため実施の形態５に示した薄肉部１０１を備えたウェッジプッシャ１０によるウェッジ９のずれによる挿入不良は、従来型のウェッジプッシャ１０についても発生する可能性がある。従って、本実施の形態による発明を従来のウェッジプッシャ１０に適用しても上記と同様な効果を奏することができる。

ウェッジ押圧面１０４の他のずれ防止構造としては、突起に代えて、ウェッジを挟み込む溝部を備えたものであってもよいし、ウェッジ押圧面１０４を粗面化することにより、摩擦係数を増大させたものでも良い。これらのいずれかの方法により押圧時にウェッジ９の位置ずれを低減することができ上記と同様の効果を奏することができる。
なお、上記ウェッジプッシャ１０の薄肉部１０１の厚さは図１２（ａ）に示す従来のウェッジプッシャ１０の先端部の厚さと同程度とする。

この発明の実施の形態１によるコイル挿入方法、及びこの方法に使用するコイル挿入装置を示す側面断面図である。この発明の実施の形態１によるコイル挿入方法手順を示すブロック図である。この発明の実施の形態２によるストリッパの内部構造例を示す断面図である。（ａ）摩擦部材がストリッパ内に収納された状態を示す断面図。（ｂ）摩擦部材の摩擦抵抗部がストリッパ側面外に出た状態を示す断面図。この発明の実施の形態２によるストリッパの内部構造の具体例１を示す断面図である。（ａ）摩擦部材がストリッパ内に収納された状態を示す断面図。（ｂ）摩擦部材の摩擦抵抗部がストリッパ側面外に出た状態を示す断面図。この発明の実施の形態２によるストリッパの内部構造の具体例２を示す断面図である。（ａ）摩擦部材がストリッパ内に収納された状態を示す断面図。（ｂ）摩擦部材の摩擦抵抗部がストリッパ側面外に出た状態を示す断面図。この発明の実施の形態３によるコイル挿入方法、及びこの方法に使用するコイル挿入装置を示す側面断面図である。この発明の実施の形態３によるウェッジを示す図である。（ａ）ウェッジの斜視図。（ｂ）ウェッジの側面図。この発明の実施の形態３によるストリッパの形状を示す側面断面図である。この発明の実施の形態４によるコイル挿入方法、及びこの方法に使用するコイル挿入装置を示す側面断面図である。この発明の実施の形態５によるコイル挿入方法、及びこの方法に使用するコイル挿入装置を示す側面断面図である。この発明の実施の形態５によるウェッジプッシャの形状を示す図である。（ａ）ウェッジプッシャの斜視図。（ｂ）ウェッジを押圧しているウェッジプッシャの側面断面図。従来のウェッジプッシャの形状を示す図である。（ａ）ウェッジプッシャの斜視図。（ｂ）ウェッジを押圧しているウェッジプッシャの側面断面図。この発明の実施の形態６によるウェッジプッシャの形状を示す図である。（ａ）ウェッジプッシャの斜視図。（ｂ）ウェッジを押圧しているウェッジプッシャの側面断面図。従来のコイル挿入方法、及びその方法に使用するコイル挿入装置を示す側面断面図である。（ａ）コイル，ウェッジの挿入初期状態を示す図（ｂ）コイル，ウェッジの挿入完了直後を示す図

符号の説明

１鉄心、２スロットセル、３コイル、４ウェッジガイド、５ブレード、６ブレードホルダ、７ストリッパ駆動軸、８ブレードホルダ駆動軸、９ウェッジ、１０ウェッジプッシャ、１１ウェッジガイド、３１コイルエンド部、４１ストリッパ先端部、４２ストリッパ側面、４３摩擦部材、４４摩擦部材収納室、４５弾性部材１、４６弾性部材２、４７カム板、４８カム板駆動軸、４９カム板駆動装置、９１ウェッジ折り返し部、１０１薄肉部、１０２非薄肉部、１０３肉厚傾斜部、１０４ウェッジ押圧面、１０５突起、２００第一の工程、２１０準備手順、２２０装着手順、２３０初期挿入手順、３００第二の工程、３１０退避手順、４００第三の工程、４１０再挿入手順、４１１ストリッパ先端部の突起部、４１２ストリッパ先端部の突起部溝、４１３ストリッパ先端部の弾性体受け、４２１ストリッパ側面突起部、４３１摩擦部材突起部、４３２摩擦部材弾性体受け面、４３３摩擦部材傾斜部、４４１摩擦部材収納室内部上面、４４２摩擦部材収納室内部下面、４４３摩擦部材収納室上部弾性体受け、４４４摩擦部材収納室内部の上部側面

Claims

電動機の固定子鉄心内周に配置された複数の歯部の各々に巻き回したコイルを装着するために、前記固定子鉄心の隣り合う歯部で形成された空間であるスロット内に、前記コイルの各スロットへの挿入単位を束ね、前記スロットを形成する歯部との間を絶縁するとともに前記スロット開口部を塞ぐためのウェッジと、前記巻回したコイルと、を挿入する、固定子鉄心スロットへのコイル挿入方法であって、
前記スロット位置に対応して円周上に複数配置された前記固定子軸方向に可動のブレードに前記巻き回したコイルを掛け、前記複数のブレードが配置された面を端面とした前記ブレードと同方向に移動可能なストリッパと前記ブレードとにより、前記ブレードに掛けられたコイルを保持するとともに、前記ウェッジを前記スロット内に挿入する際に前記ウェッジの動きをガイドするウェッジガイドを前記スロットの前記コイル挿入端に配置する準備・配置工程と、前記固定子鉄心の歯部の配置された内側の孔内に、前記ブレードと前記ストリッパとを前記ブレード配置端面を前面として挿入することにより前記ブレードに掛けられたコイルを押圧して前記スロット内に前記コイルの一部を挿入するとともに、前記コイル挿入方向に前記ウェッジガイドに沿って前記スロット内に前記ウェッジの一部を挿入する初期挿入工程と、前記コイルと前記ウェッジが前記スロット内に一部挿入された後、前記鉄心のコイル挿入端と前記鉄心側の前記ウェッジガイドの先端部との間を所定の距離離す退避工程と、前記離した距離を保ったまま、引き続き前記初期挿入工程と同様に、前記スロットへのコイル挿入およびウェッジ挿入を実施し、前記コイルおよびウェッジを前記スロット内に挿入完了させる再挿入工程とを備えたコイル挿入方法。
スロット内へのウェッジの挿入は、ストリッパを鉄心内に挿入するときに、前記ストリッパの内蔵機構により、所定の条件で、前記ウェッジに対向する前記ストリッパ外周側面に摩擦力を生じさせる摩擦部材を張り出させ、前記スロット開口部を介して、この摩擦部材と前記ウェッジとを接触させ、両者間の摩擦力により、前記ストリッパの鉄心内への挿入に合わせて前記ウェッジを前記スロット内に挿入する方法によることを特徴とする請求項１に記載のコイル挿入方法。
摩擦部材は、ウェッジ側面に向けて鋸状の歯を突出させたものであることを特徴とする請求項２に記載のコイル挿入方法。
スロット内へのウェッジの挿入は、ウェッジと対向する外周側面に突起を設けたストリッパと、前記スロットへの挿入側先端部を前記ストリッパ側に折り返した折り返し部を設けたウェッジとを用い、前記ストリッパの前記鉄心内への挿入の際に、前記突起で前記ウェッジの折り返し部を引っ掛けることにより、前記ストリッパによるコイルの前記スロット内への挿入とともに前記ウェッジを前記スロット内に挿入する方法によることを特徴とする請求項１に記載のコイル挿入方法。
スロット内へのウェッジの挿入は、退避工程における鉄心のコイル挿入端とウェッジガイド先端部との間の退避後の距離に相当する長さに前記スロットの軸方向長を加えた長さよりも長いウェッジを用い、前記退避工程中、ウェッジプッシャによる前記ウェッジの押圧端が、ウェッジガイド先端部よりも実効的に突出しない状態で、前記長くしたウェッジの一端を、ウェッジプッシャを介して押圧することにより、コイル挿入時の前記ストリッパの鉄心内への挿入に合わせて前記ウェッジを前記スロット内に挿入する方法によることを特徴とする請求項１に記載のコイル挿入方法。
スロット内へのウェッジの挿入は、鉄心のコイル挿入端とウェッジガイド先端部との間の退避後の距離に相当する長さよりも長いウェッジプッシャを用い、前記工程中ウェッジガイド先端部から突出するウェッジプッシャの最大長さを突出部として、この突出部のストリッパ対向面と反対側の面を内径方向に凹ませることによりウェッジプッシャの非突出部の厚さよりも薄くしたウェッジプシャの先端部を介して、コイル挿入時のストリッパの鉄心内への挿入に合わせて、前記ウェッジの一端を押圧する方法によることを特徴とする請求項１に記載のコイル挿入方法。