JP5647735B2 - ステータ製造方法及びステータ製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、コイルをステータコアに巻装してステータを製造するステータ製造方法及びそのためのステータ製造装置に関する。

コイルをステータコアに巻装してステータを製造する方法の一つとして、例えば特開２００９−５４３４号公報（特許文献１）に記載されているように、環状に形成された複数の環状導体をコイル挿入装置によってステータコアのスロットに挿入する方法が知られている。このようなコイル挿入装置を用いることで、環状導体をステータコアのスロットに容易に挿入することができる。なお、特許文献１では、製造されるステータのコイルのうちステータコアから軸方向に突出するコイルエンド部の複数の渡り部は、軸方向視で同心円状に配置されている。

一方、例えば特開２００７−３３６７２０号公報（特許文献２）に記載されているように、ステータコアから軸方向に突出するコイルエンド部の複数の渡り部が軸方向視で渦巻状に配置された構成のステータも知られている。このステータでは、渡り部のそれぞれは、周方向一方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向内側に位置すると共に、周方向他方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向外側に位置するように配置されている。このようにステータをいわゆる渦巻状に形成することで、コイルエンド部を小型化することが可能となっている。そして、このような構成のステータの製造においても、特許文献１に記載されたようなコイル挿入装置を用いた方法を適用することができる。

このような場合、従来、渡り部を渦巻状に変形させながらステータコアのスロットに環状導体を挿入していた。しかし、渡り部の変形と環状導体のスロットへの挿入とを同時に行おうとすると、ステータコアのスロットの狙いの位置から環状導体がはみ出す等、スロットの所定位置に環状導体を適切に挿入することができない場合が多かった。

特開２００９−５４３４号公報 特開２００７−３３６７２０号公報

そこで、いわゆる渦巻状のステータを比較的簡易に製造することができるステータ製造方法及びステータ製造装置の実現が望まれる。

本発明に係る、コイル挿入装置を用いてコイルをステータコアに巻装してステータを製造するステータ製造方法の特徴構成は、
前記コイルにおける前記ステータコアから当該ステータコアの軸方向に突出するコイルエンド部が、前記ステータコアの異なるスロット間をつないで当該ステータコアの周方向に延びる複数の渡り部を備えると共に、
前記渡り部のそれぞれは、周方向一方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向内側に位置すると共に周方向他方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向外側に位置するように配置され、
前記コイル挿入装置は、前記ステータコアの複数のティースのそれぞれに対向するように軸方向に延びると共に周方向に沿って複数配列されたブレードを有するコイル保持器と、複数の前記ブレードに嵌合して当該ブレード間の位置関係を調整する位置調整器と、前記コイル保持器に保持された前記コイルを前記ステータコアのスロット側へ押し出すコイル押出器と、を備え、
前記コイル押出器は、複数の前記ブレードに沿うように形成された円盤状の本体部と、前記本体部から軸方向で前記位置調整器側に膨出し前記本体部よりも小径に形成された膨出部と、を有し、
前記コイルを構成する複数の環状導体を前記コイル保持器に配置する工程であって、前記環状導体の第一部分を前記ブレード間に形成される第一の引掛隙間に挿入し、前記環状導体の第二部分を前記第一の引掛隙間から所定ピッチ離れた第二の引掛隙間に挿入し、複数の前記環状導体のそれぞれの前記第一部分と前記第二部分とをつなぐ連結部分が、軸方向視で当該連結部分と重複する位置に配置された他の前記環状導体の前記第一部分に対して軸方向一方側を通るように、複数の前記環状導体を配置するコイル配置工程と、
前記コイル配置工程の後、前記コイル保持器に対する前記位置調整器の位置を固定した状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が前記環状導体の軸方向に沿った変形前の全長よりも短くなる設定位置まで前記コイル押出器を前記ブレードに沿って軸方向に移動させ、前記膨出部の外周面によって前記環状導体を当接支持して前記環状導体の径方向内側への移動を規制した状態で複数の前記環状導体の前記連結部分を変形させるコイル変形工程と、
前記コイル変形工程の後、前記コイル押出器を軸方向に更に移動させ、前記環状導体の前記第一部分及び前記第二部分を前記スロットに挿入するコイル挿入工程と、
を有する点にある。

コイル配置工程において、コイル保持器に上記の特徴構成のように複数の環状導体を配置することで、渡り部のそれぞれが、周方向一方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向内側に位置すると共に周方向他方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向外側に位置するように配置された構成のコイル（ここでは「渦巻状コイル」と称する）を備えたステータの製造のための準備を、適切に行うことができる。
そして、コイル配置工程の後に実行されるコイル変形工程において、位置調整器とコイル押出器との間で複数の環状導体を押圧してその連結部分を変形させる。これにより、当該連結部分の形状を、ステータコイルに巻装後のコイルエンド部の形状に近づけることができる。
この状態でコイル挿入工程を実行し、変形後の複数の環状導体のそれぞれの連結部分を渡り部としてステータコアから軸方向に突出する位置に配置すると共に、第一部分及び第二部分をスロットに挿入する。このとき、コイル変形工程において、環状導体の連結部分がステータコイルに巻装後のコイルエンド部の形状に近い形状に既に変形されているので、各環状導体を容易にスロットに挿入することができる。よって、渦巻状コイルを備えたステータを、比較的簡易に製造することができる。
また、コイル変形工程において、膨出部の外周面によって環状導体を当接支持して環状導体の径方向内側への移動を規制した状態で複数の環状導体の連結部分を変形させることで、完成後のステータにおいて、軸方向の両側のコイルエンド部の大きさの偏りを少なくすることができる。そして、コイルエンド部の大きさのバランスを適正化することで、環状導体の引っ掛かり等の発生を有効に抑制して、各環状導体を容易にスロットに挿入することができる。

ここで、前記コイル変形工程において、前記環状導体の前記第一部分の軸方向位置と前記第二部分の軸方向位置とを合致させるように前記コイル押出器を軸方向に移動させる構成とすると好適である。
また、前記膨出部が前記位置調整器に嵌合した状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が、前記環状導体の前記第一部分及び前記第二部分の軸方向に沿った長さに合致するように設定されていると好適である。
また、前記コイル挿入工程において、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔を維持しつつ、前記コイル押出器の軸方向移動に合わせて前記位置調整器を軸方向に移動させる構成とすると好適である。

この構成によれば、位置調整器とコイル押出器との間で押圧されて変形した連結部分を、更に変形させることなくそのままの状態で軸方向に移動させることができる。よって、連結部分に不必要な応力が作用することを抑制しながら、環状導体の第一部分及び第二部分をスロットに挿入することができる。

また、前記コイル変形工程において、前記コイル押出器が前記設定位置にある状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が、前記ステータコアの軸方向長さよりも短く設定されている構成とすると好適である。

一般的なコイル挿入装置では、コイル押出器は、径方向に沿って放射状に突出してステータコアのスロットの開口部に配置される部分（ここでは「スロット開口配置部」と称する）を有する。また、コイル挿入装置が位置調整器を備える場合には、当該位置調整器も同様のスロット開口配置部を有する構成とすることができる。
この構成によれば、コイル押出器のスロット開口配置部及び位置調整器のスロット開口配置部の少なくとも一方がスロットの開口部に配置される状態となるので、コイル押出器及び位置調整器の少なくとも一方によりブレード間の位置関係を保持することができる。よって、ブレード間の引掛隙間とステータコアのスロットとの間の相対位置関係を適切に維持したままでコイル挿入工程を実行することができる。従って、環状導体の第一部分及び第二部分を確実にスロットに挿入することができる。

また、前記環状導体は、複数本の線状導体の束で構成され、前記コイル変形工程において、前記コイル押出器が前記設定位置にある状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が、複数本の前記線状導体を前記引掛隙間内において隙間なく並べた状態での前記第一部分又は前記第二部分の軸方向に沿った長さに合致するように設定されている構成とすると好適である。

この構成によれば、コイル変形工程において環状導体の連結部分を変形させる際に、環状導体を構成する複数本の線状導体間の隙間がなくなるまで押圧するので、連結部分を確実に変形させることができる。また、連結部分の空間密度を高めることができ、コイルエンド部を小型化することができる。

本発明に係る、コイルをステータコアに巻装してステータを製造するためのステータ製造装置の特徴構成は、
前記ステータコアの複数のティースのそれぞれに対向するように軸方向に延びると共に周方向に沿って複数配列されたブレードを有するコイル保持器と、複数の前記ブレードに嵌合して当該ブレード間の位置関係を調整する位置調整器と、前記コイル保持器に保持された前記コイルを前記ステータコアのスロット側へ押し出すコイル押出器と、少なくとも前記位置調整器及び前記コイル押出器の動作制御を行う制御部と、を備え、
前記コイル押出器は、複数の前記ブレードに沿うように形成された円盤状の本体部と、前記本体部から軸方向で前記位置調整器側に膨出し前記本体部よりも小径に形成された膨出部と、を有し、
前記コイルを構成する複数の環状導体の第一部分を前記ブレード間に形成される第一の引掛隙間に挿入し、複数の前記環状導体の第二部分を前記第一の引掛隙間から所定ピッチ離れた第二の引掛隙間に挿入し、複数の前記環状導体のそれぞれの前記第一部分と前記第二部分とをつなぐ連結部分が、軸方向視で当該連結部分と重複する位置に配置された他の前記環状導体の前記第一部分に対して軸方向一方側を通るように、複数の前記環状導体を配置した状態で、
前記制御部は、
前記コイル保持器に対する前記位置調整器の位置を固定した状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が前記環状導体の軸方向に沿った変形前の全長よりも短くなる設定位置まで前記コイル押出器を前記ブレードに沿って軸方向に移動させ、前記膨出部の外周面によって前記環状導体を当接支持して前記環状導体の径方向内側への移動を規制した状態で複数の前記環状導体の前記連結部分を変形させるコイル変形工程と、
前記コイル押出器を軸方向に更に移動させ、前記環状導体の前記第一部分及び前記第二部分を前記スロットに挿入するコイル挿入工程と、
を前記コイル変形工程、前記コイル挿入工程の順に実行するように構成されている点にある。

この特徴構成によれば、ステータコアから当該ステータコアの軸方向に突出するコイルエンド部が、ステータコアの異なるスロット間をつないで当該ステータコアの周方向に延びる複数の渡り部を備えると共に、渡り部のそれぞれが、周方向一方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向内側に位置すると共に周方向他方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向外側に位置するように配置されたコイルを比較的簡易に製造することができる。
すなわち、コイル保持器に上記の特徴構成のように複数の環状導体が配置されることで、渡り部のそれぞれが、周方向一方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向内側に位置すると共に周方向他方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向外側に位置するように配置された構成のコイル（渦巻状コイル）を備えたステータの製造のための準備が、適切に行われる。
そして、その後に実行されるコイル変形工程において、位置調整器とコイル押出器との間で複数の環状導体を押圧してその連結部分を変形させる。これにより、当該連結部分の形状を、ステータコイルに巻装後のコイルエンド部の形状に近づけることができる。
この状態でコイル挿入工程を実行し、変形後の複数の環状導体のそれぞれの連結部分を渡り部としてステータコアから軸方向に突出する位置に配置すると共に、第一部分及び第二部分をスロットに挿入する。このとき、コイル変形工程において、環状導体の連結部分がステータコイルに巻装後のコイルエンド部の形状に近い形状に既に変形されているので、各環状導体を容易にスロットに挿入することができる。よって、渦巻状コイルを備えたステータを、比較的簡易に製造することが可能なステータ製造装置を提供することができる。
また、コイル変形工程において、膨出部の外周面によって環状導体を当接支持して環状導体の径方向内側への移動を規制した状態で複数の環状導体の連結部分を変形させることで、完成後のステータにおいて、軸方向の両側のコイルエンド部の大きさの偏りを少なくすることができる。そして、コイルエンド部の大きさのバランスを適正化することで、環状導体の引っ掛かり等の発生を有効に抑制して、各環状導体を容易にスロットに挿入することができる。

ここで、前記制御部は、前記コイル変形工程において、前記環状導体の前記第一部分の軸方向位置と前記第二部分の軸方向位置とを合致させるように前記コイル押出器を軸方向に移動させると好適である。
また、前記膨出部が前記位置調整器に嵌合した状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が、前記環状導体の前記第一部分及び前記第二部分の軸方向に沿った長さに合致するように設定されていると好適である。
また、前記制御部は、前記コイル挿入工程において、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔を維持しつつ、前記コイル押出器の軸方向移動に合わせて前記位置調整器を軸方向に移動させる構成とすると好適である。

この構成によれば、位置調整器とコイル押出器との間で押圧されて変形した連結部分を、更に変形させることなくそのままの状態で軸方向に移動させることができる。よって、連結部分に不必要な応力が作用することを抑制しながら、環状導体の第一部分及び第二部分をスロットに挿入することができる。

また、前記制御部は、前記コイル変形工程において、前記コイル押出器が前記設定位置にある状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔を、前記ステータコアの軸方向長さよりも短くする構成とすると好適である。

一般的なステータ製造装置では、コイル押出器は、径方向に沿って放射状に突出してステータコアのスロットの開口部に配置される部分（スロット開口配置部）を有する。また、ステータ製造装置が位置調整器を備える場合には、当該位置調整器も同様のスロット開口配置部を有する構成とすることができる。
この構成によれば、コイル押出器のスロット開口配置部及び位置調整器のスロット開口配置部の少なくとも一方がスロットの開口部に配置される状態となるので、コイル押出器及び位置調整器の少なくとも一方によりブレード間の位置関係を保持することができる。よって、ブレード間の引掛隙間とステータコアのスロットとの間の相対位置関係を適切に維持したままでコイル挿入工程を実行することができる。従って、環状導体の第一部分及び第二部分を確実にスロットに挿入することができる。

また、前記環状導体は、複数本の線状導体の束で構成され、前記制御部は、前記コイル変形工程において、前記コイル押出器が前記設定位置にある状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔を、複数本の前記線状導体を前記引掛隙間内において隙間なく並べた状態での前記第一部分又は前記第二部分の軸方向に沿った長さに合致させる構成とすると好適である。

この構成によれば、コイル変形工程において環状導体の連結部分を変形させる際に、環状導体を構成する複数本の線状導体間の隙間がなくなるまで押圧するので、連結部分を確実に変形させることができる。また、連結部分の空間密度を高めることができ、コイルエンド部を小型化することができる。

実施形態に係るステータの斜視図である。 軸方向から見た渦巻状コイルエンド部を模式的に示した平面図である。 実施形態に係るステータ製造装置を示す概略構成図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３のＶ−Ｖ断面図である。 実施形態に係るステータ製造方法の製造工程を示すフローチャートである。 コイル配置工程での環状導体の配置状態を示す模式図である。 コイル変形工程でのコイル挿入装置の状態を示す図である。 コイル変形工程での環状導体の配置状態を示す模式図である。 コイル挿入工程の一局面でのコイル挿入装置の状態を示す図である。 コイル挿入工程の一局面での環状導体の配置状態を示す模式図である。 コイル挿入工程の最終局面でのコイル挿入装置の状態を示す図である。 コイル成形工程でのコイル挿入装置の状態を示す図である。

本発明に係るステータ製造方法について、図面を参照して説明する。本発明に係るステータ製造方法は、ステータ製造装置１００（コイル挿入装置５）を用いてコイル３をステータコア２に巻装してステータ１を製造するものである。本実施形態に係るステータ製造方法によれば、いわゆる渦巻状のステータ１を比較的簡易に製造することができる。以下では、製造対象となるステータ１の構成、製造段階で使用されるコイル挿入装置５の構成、及びコイル挿入装置５を用いたステータ製造方法、の順に説明する。

なお、以下の説明では、特に区別して明記している場合を除き、「軸方向Ｌ」、「周方向Ｃ」、「径方向Ｒ」は、ステータコア２の円筒状のコア基準面２１（例えばステータコア２の内周面）の軸心Ｘを基準として定義している。コイル挿入装置５の各部材に関しては、当該コイル挿入装置５にステータコア２が通常の態様で装着された（セットされた）状態でのコア基準面２１の軸心Ｘを基準として定義している。

また、各部材についての方向や位置等に関する用語（例えば、「平行」や「合致」等）は、製造上許容され得る誤差による差異を有する状態も含む概念として用いている。

１．ステータの構成
本実施形態に係るステータ１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。このステータ１は、インナーロータ型の回転電機のステータである。ここで、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。図１に示すように、ステータ１は、ステータコア２とコイル３とを備えている。なお、図１では、煩雑さを避けるために、ステータコア２から軸方向Ｌに突出するコイル３の部分であるコイルエンド部３２については、一部のみを示して他の部分の図示を省略している。

ステータコア２は、磁性材料を用いて形成されている。また、ステータコア２は、円筒状のコア基準面２１の周方向Ｃに分散配置された複数のスロット２２と、周方向Ｃに互いに隣接する２つのスロット２２の間に形成された複数のティース２３とを有する。ここで、「円筒状のコア基準面２１」とは、スロット２２の配置や構成に関して基準となる仮想的な面である。本実施形態では、図１に示すように、隣接する２つのスロット２２の間に形成される複数のティース２３の径方向Ｒ内側の端面を含む仮想的な円筒状の面であるコア内周面を、コア基準面２１としている。なお、ステータコア２の外周面等をコア基準面２１としても良い。

複数のスロット２２は、周方向Ｃに沿って一定間隔で分散配置されている。各スロット２２は、軸方向Ｌに延びると共に、ステータコア２の軸心Ｘから放射状に径方向Ｒに延びるように形成されている。各スロット２２は、互いに同じ形状とされており、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに延びると共に周方向Ｃに所定の幅を有する溝状に形成されている。各スロット２２の内壁面には、シート状の絶縁部材（図示せず）が設けられている。各スロット２２は、径方向Ｒ内側に開口（ステータコア２の内周面に開口）する内周開口部２２ａを有している。各スロット２２の内周開口部２２ａの開口幅は、それより径方向Ｒ外側の部分に比べて狭くなっている。すなわち、本実施形態におけるスロット２２は、セミオープンスロットとして構成されている。また、各スロット２２の径方向Ｒ内側端部には、合成樹脂製のシート状部材等からなるウェッジ２５が、内周開口部２２ａを閉塞するように配置されている（図５を参照）。

複数のティース２３は、それぞれ隣接する２つのスロット２２の間に形成され、周方向Ｃに沿って一定間隔で分散配置されている。各ティース２３は、互いに同じ形状とされており、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに延びると共に周方向Ｃに所定の幅を有する厚板状に形成されている。本実施形態では、各ティース２３は、当該ティース２３における周方向Ｃを向く２つの側面が互いに平行となるように形成されている。すなわち、本実施形態におけるティース２３は、平行ティースとして構成されている。

本実施形態では、回転電機は多相交流（本例では三相）で駆動される交流電動機である。ステータ１のコイル３は、本例では三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれに対応して、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに分かれている。これに対応して、ステータコア２には、Ｕ相用、Ｖ相用、及びＷ相用のスロット２２が、周方向Ｃに沿って繰り返し現れるように配置されている。本例では、ステータコア２には、各相用のスロット２２が、周方向Ｃに沿って２つずつ繰り返し現れるように配置されている。これに応じて、ステータコア２には、各相用のコイル３が、周方向Ｃに沿って２つずつ繰り返し現れるように巻装されている。

コイル３は、ステータコア２から当該ステータコア２の軸方向Ｌに突出するコイルエンド部３２を有する。コイルエンド部３２は、ステータコア２の異なるスロット２２間をつないで当該ステータコア２の周方向Ｃに延びる複数の渡り部３１を備えている。図１に示すように、各渡り部３１は、互いに５スロットピッチ離れた２つのスロット２２どうしを結ぶように配置されている。また、各渡り部３１は、当該渡り部３１の両側の２つのスロット２２の間に位置する４つのスロット２２からそれぞれ延びる他の渡り部３１と、軸方向Ｌ視、周方向Ｃ視、及び径方向Ｒ視で重複する部分を有して絡み合うように配置されている。なお、２つの部材の配置に関して「所定方向視で重複する部分を有する」とは、当該所定方向を視線方向として当該視線方向に直交する各方向に視点を移動させた場合に、２つの部材が重なって見える視点が少なくとも一部の領域に存在することを意味する。

渡り部３１のそれぞれは、周方向Ｃ一方側（図２における時計回り方向側）の端部において同じ周方向Ｃ位置にある他の渡り部３１に対して径方向Ｒ内側に位置すると共に、周方向Ｃ他方側（図２における反時計回り方向側）の端部において同じ周方向Ｃ位置にある他の渡り部３１に対して径方向Ｒ外側に位置するように配置されている。各渡り部３１は、周方向Ｃ一方側から周方向Ｃ他方側に向かって径方向Ｒ内側から径方向Ｒ外側に向かうように配置されており、周方向Ｃに互いに隣接する２つの渡り部３１が、それぞれ径方向Ｒ視で一部重なるように配置されている。

その際、複数の渡り部３１は、設計上は、軸方向Ｌ視でステータコア２の軸心Ｘから径方向Ｒ外側へ向かって延びる複数の渦巻線Ｓに沿って配置されている。ここで、「渦巻線Ｓ」は、渦巻状の平面曲線（平面直線及び平面折線等を含む）である。また、「軸心Ｘから径方向Ｒ外側へ向かって延びる」とは、軸心Ｘ側から少なくとも径方向Ｒ外側へ向かって延びることを表し、渦巻線Ｓの仮想延長線が軸心Ｘを通ることを必須とするわけではない。図２には、軸方向Ｌから見た複数の渡り部３１を模式的に表している。このように、本実施形態に係るコイル３は、複数の渡り部３１が軸方向Ｌ視で全体として渦巻状に配置されたコイルエンド部（渦巻状コイルエンド部）３２を有している。このような渦巻状のコイルエンド部３２を有するコイル３を、以下では「渦巻状コイル３」と称する場合がある。なお、本例では渦巻状コイル３が１セットのみ設けられている。

コイル３は、後述する複数の環状導体３５により構成されている。環状導体３５は、複数本の線状導体３４の束で構成されている。なお、線状導体３４は、例えば銅やアルミニウム等の金属により構成された線状の導体であり、その表面には樹脂等からなる絶縁皮膜が形成されている。ここで「複数本」とは、線状導体３４の延在方向に直交する各断面において複数本となっていることを意味し、線状導体３４自体は全体としてつながっていても良い。本実施形態では、３本一組の線状導体３４を複数回周回させることにより、複数本の線状導体３４の束からなる環状導体３５が構成されている。なお、１本の線状導体３４やＫ本一組（Ｋは２以上の整数を表す）の線状導体３４を複数回周回させることにより複数本の線状導体３４の束からなる環状導体３５を構成しても良い。これら複数の環状導体３５により構成されるコイル３の、ステータコア２への巻き方としては、公知の各種方法を用いることができる。本例では、コイル３は、重ね巻かつ分布巻によりステータコア２に巻装されている。

２．コイル挿入装置の構成
本実施形態に係るコイル挿入装置５の構成について、図３〜図５を参照して説明する。図３に示すように、コイル挿入装置５は、コイル保持器５０と、位置調整器６１と、コイル押出器７１とを主要な構成として備えている。また、コイル挿入装置５は、ウェッジ案内部材８１とウェッジ押上器８２とを備えている。

コイル保持器５０は、コイル３を保持するための部材であり、複数のブレード５１を有する。本実施形態では、コイル保持器５０は、ステータコア２のティース２３と同数のブレード５１を有している。図４に示すように、各ブレード５１は、複数のティース２３のそれぞれに対向するように周方向Ｃに沿って配列されている。図３に示すように、各ブレード５１は、軸方向Ｌに沿って所定長さ（本例ではステータコア２の軸方向長さＤ４よりも十分に長い）を有して延びるように棒状に形成されている。これにより、複数のブレード５１は、全体として円筒状に配置されている。各ブレード５１は、コイル保持器５０が有するブレードホルダ（図示せず）に、それぞれ下端部において締結固定されて位置決め保持されている。

互いに隣接する２つのブレード５１の間には、周方向Ｃに一定幅を有する周方向隙間として、引掛隙間５２（図４等を参照）が形成されている。本実施形態では、ステータコア２のスロット２２と同数の引掛隙間５２が形成されている。各引掛隙間５２は、スロット２２の内周開口部２２ａにそれぞれ連通する。各引掛隙間５２には、後述するようにコイル３を構成する環状導体３５の所定部分が挿入されて引き掛けられる。コイル保持器５０は、複数の環状導体３５が引掛隙間５２に引き掛けられた状態で、コイル３を保持可能である。

位置調整器６１は、複数のブレード５１に嵌合して当該ブレード５１間の位置関係を調整するための部材である。位置調整器６１は、軸方向Ｌに所定厚さを有する円盤状に形成されている。この円盤状部分の外形は、円筒状に配置された複数のブレード５１の内周面に沿っている。位置調整器６１は、ブレード５１に対して上方（図３における上側）から懸架されており、所定の駆動機構により軸方向Ｌに沿って（ブレード５１の延在方向に沿って）スライド可能である。

図４に示すように、位置調整器６１は、その径方向Ｒ外側の端部に、径方向Ｒ外側に向かって放射状に突出する複数の突出歯６２を有している。各突出歯６２は、互いに同じ形状とされており、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに延びると共に周方向Ｃに所定の幅を有する板状に形成されている。突出歯６２はコイル保持器５０の引掛隙間５２と同数形成されている。各突出歯６２は、位置調整器６１がブレード５１の上端部よりも下方に位置する状態で、引掛隙間５２にそれぞれ挿入される。これにより、位置調整器６１は、ブレード５１間の周方向Ｃの距離変動を抑制して周方向Ｃの位置関係を調整可能である。なお、突出歯６２は、その先端部（本例では径方向Ｒ外側の端部）が引掛隙間５２を通ってステータコア２の内周開口部２２ａに至る程度の径方向Ｒの長さである。

本実施形態では、コイル挿入装置５を渦巻状コイル３の製造に適用可能とするべく、上述したようにコイル保持器５０にはティース２３と同数のブレード５１が備えられている。そのため、各ブレード５１の周方向Ｃの幅は非常に狭い。一方、図３に示すように各ブレード５１の軸方向Ｌの長さは比較的長いので、これらが下端部において締結固定されるだけでは、上端部の位置が正確に定まらない可能性がある。そのため、位置調整器６１を用いて各ブレード５１の上端部付近でもそれらの位置関係を調整することで、上記のような構成のコイル挿入装置５においても複数のブレード５１の位置決めを正確に行うことが可能となっている。

コイル押出器７１は、コイル保持器５０に保持されたコイル３をステータコア２のスロット２２側へ押し出すための部材である。図３に示すように、コイル押出器７１は、本体部７１ａと膨出部７１ｂとを有する。本体部７１ａは、軸方向Ｌに所定厚さを有する円盤状に形成されている。この本体部７１ａの外形は、円筒状に配置された複数のブレード５１の内周面に沿っている。膨出部７１ｂは、本体部７１ａから軸方向Ｌで位置調整器６１側（上側）に向かって膨出している。膨出部７１ｂは、本体部７１ａと同心状にかつ本体部７１ａよりも小径に形成されている。コイル押出器７１は、ブレード５１における下端部側に配置されており、コイル保持器５０に保持された状態のコイル３（複数の環状導体３５）に対して、軸方向Ｌでステータコア２とは反対側（図３における下側）に配置される。コイル押出器７１は駆動軸７４を介して所定の駆動機構に連結されており、この駆動機構が動作することで、コイル押出器７１は軸方向Ｌに沿って（ブレード５１の延在方向に沿って）スライド可能である。なお、上述した位置調整器６１とコイル押出器７１とは、それぞれ独立してスライド可能に構成されている。

図５に示すように、コイル押出器７１は、その径方向Ｒ外側の端部に、径方向Ｒ外側に向かって放射状に突出する複数の押込歯７２を有している。なお、図５においては、ステータコア２との相対位置関係を明示するべく、異なる軸方向Ｌ位置に配置されるステータコア２を二点鎖線で示している。各押込歯７２は、互いに同じ形状とされており、軸方向Ｌ及び径方向Ｒに延びると共に周方向Ｃに所定の幅を有する板状に形成されている。押込歯７２はコイル保持器５０の引掛隙間５２と同数形成されている。各押込歯７２は、引掛隙間５２にそれぞれ挿入される。これにより、コイル押出器７１によっても複数のブレード５１の周方向Ｃの位置関係を調整可能である。なお、押込歯７２は、本実施形態では突出歯６２と同様、その先端部（本例では径方向Ｒ外側の端部）が引掛隙間５２を通ってステータコア２の内周開口部２２ａに至る程度の径方向Ｒの長さである。

軸方向Ｌに沿ってステータコア２側（図３における上側）に移動するコイル押出器７１は、コイル保持器５０に保持された状態の複数の環状導体３５を押し上げる。その際、各押込歯７２は、環状導体３５のうちコイル保持器５０の引掛隙間５２に挿入された部分及びその周辺部分を、径方向Ｒ外側に向かって押し出して対応するスロット２２に挿入させる。

ウェッジ案内部材８１は、ステータコア２の各スロット２２における所定位置にウェッジ２５を案内するための部材である。ウェッジ案内部材８１は、円筒状に配置された複数のブレード５１の径方向Ｒ外側に隣接して配置されている。ウェッジ案内部材８１は、ブレード５１及びステータコア２のティース２３と同数設けられ、ブレード５１及びティース２３と同じ周方向Ｃ位置にそれぞれ配置されている。ウェッジ案内部材８１は、ブレード５１の径方向Ｒ外側に、当該ブレード５１に対して微小な隙間を空けて配置されている。また、各ウェッジ案内部材８１は、軸方向Ｌに沿って所定長さを有して延びるように棒状に形成されている。これにより、複数のウェッジ案内部材８１は、全体として円筒状に配置されている。各ウェッジ案内部材８１は、本体ケース（図示せず）に、それぞれ下端部において締結固定されて位置決め保持されている。

図５に示すように、ウェッジ案内部材８１は、周方向Ｃの両側面に案内溝８１ａをそれぞれ有している。そして、互いに隣接する２つのウェッジ案内部材８１どうしの間（周方向Ｃに向かい合う２つの案内溝８１ａどうしの間）に、本例では断面コ字状（角張ったＵ字状）に折り曲げられたウェッジ２５が配設される。ウェッジ案内部材８１の上端部は、ステータコア２の下端面に当接している。

ウェッジ押上器８２は、ウェッジ案内部材８１（案内溝８１ａ）に沿ってウェッジ２５を押し上げるための部材である。ウェッジ押上器８２は、平板状に形成された連結部材８４を介して駆動軸７４に連結されており、ウェッジ押上器８２は軸方向Ｌに沿って（ブレード５１の延在方向に沿って）スライド可能である。その際、本実施形態ではウェッジ押上器８２はコイル押出器７１に同調してスライドするように構成されている。これにより、コイル押出器７１によってコイル３がスロット２２に挿入されるのに合わせて、ウェッジ押上器８２は複数のウェッジ２５を押し上げて、当該ウェッジ２５により各内周開口部２２ａを閉塞させる。

図３に示すように、本実施形態では、コイル挿入装置５の各部の動作制御を行う制御部９０が備えられている。制御部９０は、図示されていない駆動機構を介して、少なくとも位置調整器６１及びコイル押出器７１のそれぞれの動作制御を行う。本実施形態では、制御部９０は、図示されていない駆動機構を介してウェッジ押上器８２の動作制御も行うように構成されている。なお、図３においては、制御部９０がコイル挿入装置５の各部の動作制御を行うことを、破線矢印で模式的に示している。制御部９０は、これらを協調的に動作させることにより、以下に説明する各工程Ｐ３〜Ｐ５を実行する。なお、本実施形態では、コイル準備工程Ｐ１及びコイル配置工程Ｐ２は、制御部９０による制御対象とはならずに別途実行される。本実施形態では、コイル挿入装置５と制御部９０とによりステータ製造装置１００が構成されている。

３．ステータ製造方法
上述したステータ製造装置１００（コイル挿入装置５及び制御部９０）を用いて行われる、本実施形態に係るステータ１の製造について、図６〜図１３を参照して説明する。図６に示すように、本実施形態に係るステータ１は、コイル準備工程Ｐ１、コイル配置工程Ｐ２、コイル変形工程Ｐ３、コイル挿入工程Ｐ４、及びコイル成形工程Ｐ５を経て製造される。これらの各工程Ｐ１〜Ｐ５は、記載の順に実行される。以下、各工程について順に説明する。なお、各工程Ｐ３〜Ｐ５の説明は、ステータ製造装置１００に備えられる制御部９０の機能の説明と実質的に同一である。

３−１．コイル準備工程
コイル準備工程Ｐ１は、コイル３を構成する複数の環状導体３５を準備する工程である。本実施形態では、コイル挿入装置５とは別の巻線装置（図示せず）を用いて環状導体３５を形成する。具体的には、巻線装置に備えられた巻枠に対して３本一組の線状導体３４を複数回周回させることにより、複数本の線状導体３４の束として構成された環状導体３５（図１を参照）を形成する。このような環状導体３５は、本例ではステータコア２のスロット２２の個数の１／２倍だけ形成される。準備された複数の環状導体３５は、コイル配置工程Ｐ２のために提供される。

３−２．コイル配置工程
コイル配置工程Ｐ２は、コイル３を構成する複数の環状導体３５をコイル保持器５０に配置する工程である。本実施形態では、コイル挿入装置５とは別のコイル配置装置（図示せず）を用いて環状導体３５をコイル保持器５０に配置する。このコイル配置工程Ｐ２は、位置調整器６１がブレード５１の上端部よりも更に上方に位置し、かつ、ステータコア２がコイル挿入装置５に未装着の状態で実行される。また、コイル押出器７１及びウェッジ押上器８２は、スライド可能な範囲内の下端部側に位置している。

コイル配置工程Ｐ２では、複数の環状導体３５のそれぞれは、コイル保持器５０の複数の引掛隙間５２のうちの所定の２つにそれぞれ引き掛けられた状態で配置されるように、軸方向Ｌに挿入される。図７は、径方向Ｒから見た、複数の環状導体３５がコイル保持器５０に配置されている状態を模式的に示した図である。この図に示すように、各環状導体３５は、互いに５ピッチ（本例では５スロットピッチに等しい）離れた引掛隙間５２の双方に引き掛けられた状態で配置される。その際、各環状導体３５は、当該環状導体３５を構成する線状導体３４の２つの引掛隙間５２を結ぶ部分（後述する連結部分３５ｃ）の延在方向が軸方向Ｌ（ブレード５１の延在方向）に対して傾斜するように配置される。

図７における特定の１つの環状導体３５（これを「特定環状導体３５Ａ」と称する）に注目して、各環状導体３５の配置についてより具体的に説明する。まず、特定環状導体３５Ａの一部である第一部分３５ａを、ブレード５１間に形成される引掛隙間５２のうちの１つ（第一の引掛隙間５２ａ）に、ブレード５１の上端部側から挿入する。第一部分３５ａは、ブレード５１に沿って第一の引掛隙間５２ａの下部側へと更に進入される。第一部分３５ａは、コイル押出器７１の本体部７１ａの上端面付近に位置するように配置される。

次に、特定環状導体３５Ａの他の一部である第二部分３５ｂを、第一の引掛隙間５２ａから５ピッチ離れた第二の引掛隙間５２ｂに、ブレード５１の上端部側から挿入する。第二部分３５ｂは、ブレード５１に沿って進入されるが、当該特定環状導体３５Ａの第一部分３５ａ対して軸方向Ｌの一方側（本例では図７における上側）に位置するように配置される。そして、第一部分３５ａと第二部分３５ｂとをつなぐ連結部分３５ｃは、軸方向Ｌに対して傾斜するように配置される。

第一の引掛隙間５２ａから第二の引掛隙間５２ｂとは反対側に向かって２ピッチ離れた引掛隙間５２（第一の引掛隙間５２ａ’）に、特定環状導体３５Ａとは別の環状導体３５（これを「特定環状導体３５Ｂ」と称する）の第一部分３５ａが挿入され、第二の引掛隙間５２ａから２ピッチ離れた引掛隙間５２（第二の引掛隙間５２ｂ’）に、特定環状導体３５Ｂの第二部分３５ｂが挿入される。特定環状導体３５Ｂの第一部分３５ａと第二部分３５ｂとをつなぐ連結部分３５ｃは、軸方向Ｌに対して傾斜するように配置される。この操作を、ステータコア２の全周に亘って順次行う。

なお、最後に挿入される環状導体３５及びそれより１つ前に挿入される環状導体３５のそれぞれの第一部分３５ａは、特定環状導体３５Ａ及び特定環状導体３５Ｂのそれぞれの第二部分３５ｂが引掛隙間５２から離脱されてブレード５１の上端部よりも上方に位置している状態で、これらの下方に潜り込ませるようにして挿入される。その後、特定環状導体３５Ａの第二部分３５ｂ及び特定環状導体３５Ｂの第二部分３５ｂは、それぞれ第二の引掛隙間５２ｂ，５２ｂ’の所定位置に戻される。

このようにして複数の環状導体３５をコイル保持器５０に配置した状態では、複数の環状導体３５のそれぞれの第一部分３５ａと第二部分３５ｂとをつなぐ連結部分３５ｃは、周方向Ｃの一方側（本例では図７における右側）から周方向Ｃの他方側（本例では図７における左側）に向かって軸方向Ｌの一方側（本例では図７における上側）から軸方向のＬ他方側（本例では図７における下側）に向かうように配置される。そして、周方向Ｃに互いに隣接する２つの連結部分３５ｃが、それぞれ軸方向Ｌ視で一部重なるように配置される。また、各環状導体３５の連結部分３５ｃは、軸方向Ｌ視で当該連結部分３５ｃと重複する位置に配置された他の環状導体３５の第一部分３５ａに対して軸方向Ｌの一方側を通るように配置される。各環状導体３５の第二部分３５ｂは、軸方向Ｌ視で当該第二部分３５ｂと重複する位置に配置された他の環状導体３５の連結部分３５ｃ及び各第一部分３５ａに対して軸方向Ｌの一方側を通るように配置される。このコイル配置工程Ｐ２が完了した状態での環状導体３５の軸方向Ｌに沿った（ブレード５１に沿った）全長Ｄ２は、第一部分３５ａの下端部と第二部分３５ｂの上端部との間の軸方向Ｌに沿った離間長さに一致している。また、コイル保持器５０には、本例では三相分全てのコイル３を構成する環状導体３５が、まとめて配置された状態となっている。

複数の環状導体３５が保持されたコイル保持器５０は、コイル変形工程Ｐ３のために提供される。なお、コイル配置工程Ｐ２とコイル変形工程Ｐ３との間に、コイル挿入装置５の所定位置にステータコア２が装着される。また、位置調整器６１が、ステータコア２と下端面を揃えて配置される位置まで、軸方向Ｌに沿って下方に移動される。

３−３．コイル変形工程
コイル変形工程Ｐ３は、複数の環状導体３５の連結部分３５ｃを変形させる工程である。図８及び図９に示すように、コイル変形工程Ｐ３は、コイル保持器５０に対する位置調整器６１の軸方向Ｌ位置を固定した状態で実行される。本実施形態では、コイル保持器５０及び位置調整器６１の双方の絶対位置が固定された状態で、所定の設定位置Ｐｓまでコイル押出器７１をブレード５１に沿って（軸方向Ｌに沿って）上方に移動させることで、複数の環状導体３５の連結部分３５ｃを変形させる。本例において三相のコイル３を構成する環状導体３５の全ての連結部分３５ｃは、三相分まとめて変形される。

所定の設定位置Ｐｓは、少なくとも位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１が環状導体３５の軸方向Ｌに沿った変形前の全長Ｄ２（図７を参照）よりも短くなる位置に設定されている。ここで、コイル押出器７１には、図８に示すように本体部７１ａから軸方向Ｌでステータコア２側（位置調整器６１側）に向かって膨出する膨出部７１ｂが形成されているが、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１を規定するに際しては、膨出部７１ｂは除外して考慮される。すなわち、本実施形態では、上記軸方向間隔Ｄ１は、位置調整器６１の下端部とコイル押出器７１の本体部７１ａの上端部との間の軸方向Ｌに沿った離間長さである。

上記のように設定された設定位置Ｐｓまでコイル押出器７１を移動させることで、位置調整器６１の下端面とコイル押出器７１の本体部７１ａの上端面との間で各環状導体３５の連結部分３５ｃを押圧して変形させる。すなわち、コイル押出器７１（より正確には本体部７１ａ）は、各環状導体３５における、コイル保持器５０（ブレード５１）の内周面側に配置された連結部分３５ｃを、下端部側から順次押し上げることによって変形させる。なお、連結部分３５ｃが押し上げられるのに伴って、各環状導体３５の第一部分３５ａも引掛隙間５２内において押し上げられる。また、本実施形態ではコイル押出器７１と共にウェッジ押上器８２も移動し、ウェッジ２５がステータコア２の下端面よりも下方の所定位置まで押し上げられる。

上記設定位置Ｐｓは、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１が環状導体３５の軸方向Ｌに沿った変形前の全長Ｄ２の例えば１／２以下、又は１／３以下となる位置に設定することができる。更に本実施形態では、上記設定位置Ｐｓは、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１が、複数本の線状導体３４を引掛隙間５２内において隙間なく並べた状態での第一部分３５ａ又は第二部分３５ｂの軸方向Ｌに沿った長さ（これを「密状態長さ」と称する）Ｄ３（図９を参照）に合致する位置に設定されている。コイル押出器７１は、各環状導体３５の第一部分３５ａを、第二部分３５ｂに合致する軸方向Ｌ位置まで押し上げる。これにより、コイル押出器７１は、第一部分３５ａと第二部分３５ｂとをつなぐ連結部分３５ｃが占める軸方向Ｌの領域を小さくするように変形させる。このようにして、各環状導体３５の連結部分３５ｃの形状を、ステータコア２に巻装後のコイルエンド部３２（渡り部３１）の形状に近づけることができる。なお、図９においては、視認性向上の目的で、連結部分３５ｃの一部を、コイル押出器７１の上端面よりも下方に垂れ下がるように描いている。

その際、本実施形態では、各環状導体３５の連結部分３５ｃは、コイル押出器７１の膨出部７１ｂの外周面に当接して支持され、この当接面としての外周面によって径方向Ｒ内側への移動（変形）が規制された状態で上記のように変形される。すなわち、コイル押出器７１が設定位置Ｐｓまで移動した状態で、コイル押出器７１、位置調整器６１、及びブレード５１は、互いに協働して連結部分３５ｃを押し固めるための型枠として機能する。各連結部分３５ｃは、本体部７１ａの上端面、位置調整器６１の下端面、膨出部７１ｂの外周面、及びブレード５１の内周面によって区画される環状空間内において、これらによって押し固められる。これにより、連結部分３５ｃの見かけ容積を小さくしてその空間密度を高めることができる。特に、軸方向Ｌの長さを上記密状態長さＤ３に合致させるように変形させるので、連結部分３５ｃの空間密度を最大化することが可能となっている。更に、完成後のステータ１において、軸方向Ｌの両側のコイルエンド部３２の大きさのバランスを適正化することができる。そこで、これらの点を考慮して、本体部７１ａの外径に対する膨出部７１ｂの外径の比率が設定される。例えば、上記環状空間の容積がコイルエンド部３２の狙いの大きさに応じた容積に合致するように上記比率が設定されると好適である。このようにして各環状導体３５の連結部分３５ｃを変形させた後、コイル挿入工程Ｐ４が実行される。

なお、上記設定位置Ｐｓは、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１がステータコア２の軸方向長さＤ４よりも短くなる位置に設定される。本実施形態では、第一部分３５ａ又は第二部分３５ｂの密状態長さＤ３が、本来的にステータコア２の軸方向長さＤ４よりも短く設定されている。そのため、本実施形態では、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１も、ステータコア２の軸方向長さＤ４よりも短い。

３−４．コイル挿入工程
コイル挿入工程Ｐ４は、環状導体３５の第一部分３５ａ及び第二部分３５ｂをスロット２２に挿入する工程である。図１０〜図１２に示すように、コイル挿入工程Ｐ４では、コイル押出器７１を軸方向Ｌに沿って更に上方に移動させることによって、第一部分３５ａ及び第二部分３５ｂをスロット２２に挿入する。また、本実施形態では、コイル押出器７１に同調してウェッジ押上器８２を軸方向Ｌに沿って移動させることによって、ウェッジ２５をもスロット２２に挿入する。

コイル挿入工程Ｐ４では、コイル押出器７１の軸方向Ｌの移動に合わせて（同調させて）、位置調整器６１を軸方向Ｌに移動させる。本実施形態では、コイル押出器７１の膨出部７１ｂが位置調整器６１に嵌合した状態で、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１が上記密状態長さＤ３に一致するように設定されている。この状態で、コイル押出器７１及び位置調整器６１を軸方向Ｌに移動させる。これにより、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１を、上記密状態長さＤ３のまま維持させる。このような相対位置関係を保ったまま位置調整器６１及びコイル押出器７１を移動させることで、コイル変形工程Ｐ３で変形させた連結部分３５ｃを、更に変形させることなくそのままの状態で軸方向Ｌに移動させることができる。よって、不必要な応力が連結部分３５ｃに作用してその形状が崩れることを抑制しながら、連結部分３５ｃを軸方向Ｌに移動させることができる。

ここで、図１０及び図１１は、コイル挿入工程Ｐ４の途中段階の一局面を示している。上記のとおり、本実施形態では位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１はステータコア２の軸方向長さＤ４よりも短い。そのため、コイル挿入工程Ｐ４は、図１０及び図１１から理解されるように、位置調整器６１の突出歯６２及びコイル押出器７１の押込歯７２の双方が、引掛隙間５２を通ってスロット２２の内周開口部２２ａに配置される状態を経て実行される。つまり、工程全体を通して、位置調整器６１の突出歯６２及びコイル押出器７１の押込歯７２の少なくとも一方が引掛隙間５２を通ってスロット２２の内周開口部２２ａに配置される状態で、コイル挿入工程Ｐ４が実行される。よって、引掛隙間５２とスロット２２との間の相対位置関係を適切に維持したまま、コイル挿入工程Ｐ４を実行することができる。このことは、上述したようにブレード５１の上端部の位置が正確に定まりにくい構成となっている本実施形態に係るコイル挿入装置５において、特に有効である。

図１２は、コイル挿入工程Ｐ４の最終局面を示している。この図に示すように、コイル挿入工程Ｐ４において、コイル押出器７１は、最終的にその上端面の位置がステータコア２の上端面よりも更に上方となる位置まで移動される。本例では、軸方向Ｌでウェッジ２５の上端部がステータコア２の上端面と揃う位置まで、コイル押出器７１及びウェッジ２５が移動される。これにより、変形後の複数の環状導体３５のそれぞれの連結部分３５ｃが、ステータコア２から軸方向Ｌに突出する位置に配置される。また、スロット２２の内周開口部２２ａがウェッジ２５によって閉塞され、スロット２２内へ挿入後のコイル３がウェッジ２５により径方向Ｒ内側から保持される。但し、この段階では、各連結部分３５ｃの一部は、ブレード５１に対して未だ径方向Ｒ内側に配置されている。これら複数の連結部分３５ｃは、最終的に渦巻状のコイルエンド部３２を構成する複数の渡り部３１となる。また、連結部分３５ｃがステータコア２から軸方向Ｌに突出する位置に配置されるのと並行して、複数の環状導体３５のそれぞれの第一部分３５ａ及び第二部分３５ｂ並びにこれらの周辺部分が、スロット２２に挿入される。

ここで、本例において三相のコイル３を構成する環状導体３５の全ての連結部分３５ｃは、三相分まとめてステータコア２から軸方向Ｌに突出する位置に配置され、全ての第一部分３５ａ及び第二部分３５ｂ並びにこれらの周辺部分は、三相分まとめてスロット２２に挿入される。

本実施形態では、コイル変形工程Ｐ３において環状導体３５の連結部分３５ｃがステータコア２に巻装後のコイルエンド部３２の形状に近い形状に既に変形されている。よって、その後のコイル挿入工程Ｐ４において、各環状導体３５を容易にスロット２２に挿入することができる。このとき、軸方向Ｌの両側のコイルエンド部３２の大きさの偏りを少なくして適切にバランスさせることで、環状導体３５の引っ掛かり等の発生を有効に抑制して、各環状導体３５を容易にスロット２２に挿入することができる。また、連結部分３５ｃの空間密度が高められているので、最終的に完成するステータ１において、コイルエンド部３２を従来に比べて小型化することができる。また、引掛隙間５２とスロット２２との間の相対位置関係を適切に維持したままコイル挿入工程Ｐ４を実行することができるので、環状導体３５の第一部分３５ａ及び第二部分３５ｂを確実にスロット２２に挿入することができる。また、ウェッジ押上器８２をコイル押出器７１に同調してスライドさせるので、押込歯７２により環状導体３５をスロット２２内で奥側（内周開口部２２ａとは反対側であって本例では径方向Ｒ外側）に向かって押し込みながら、ウェッジ２５を容易に挿入することができる。

３−５．コイル成形工程
コイル成形工程Ｐ５は、スロット２２に挿入された状態の環状導体３５の連結部分３５ｃを成形する工程である。図１３に示すように、コイル成形工程Ｐ５では、所定の成形治具（図示せず）を用いて連結部分３５ｃを径方向Ｒ外側に押し出すように変形させる。これにより、図１に示すような渦巻状のコイルエンド部３２を形成する。

その後、コイル３が巻装された状態のステータコア２がコイル挿入装置５から取り外され、本実施形態に係るステータ１が完成する。以上説明したように、本実施形態に係るステータ製造方法によれば、いわゆる渦巻状のステータ１を比較的簡易に製造することが可能である。

４．その他の実施形態
最後に、本発明に係るステータ製造方法及びステータ製造装置の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、コイル配置工程Ｐ２において、各環状導体３５の第一部分３５ａを引掛隙間５２のうちの１つに挿入し、その引掛隙間５２ａから５ピッチ離れた引掛隙間５２に第二部分３５ｂを挿入する構成を例として説明した。これにより、各相用のコイル３が周方向Ｃに沿って２つずつ繰り返し現れるようにステータコア２に巻装された構成のステータ１を製造した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば各環状導体３５の第一部分３５ａを引掛隙間５２のうちの１つに挿入し、その引掛隙間５２ａから３ピッチ離れた引掛隙間５２に第二部分３５ｂを挿入する構成としても良い。この場合、各相用のコイル３が周方向Ｃに沿って１つずつ繰り返し現れるようにステータコア２に巻装された構成のステータ１を製造することができる。これら以外にも、各環状導体３５の第一部分３５ａと第二部分３５ｂとが挿入される一組の引掛隙間５２の間のピッチ数は、ステータコア２に対する各相のコイル３の巻装態様に応じて異ならせることができる。

（２）上記の実施形態では、コイル保持器５０及び位置調整器６１の双方の絶対位置が固定された状態でコイル変形工程Ｐ３を実行する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、少なくともコイル保持器５０に対する位置調整器６１の軸方向Ｌの相対位置が固定された状態となっていれば、コイル保持器５０及びこれに応じて位置調整器６１が動いている状態でコイル変形工程Ｐ３を実行する構成としても良い。

（３）上記の実施形態では、コイル押出器７１が設定位置Ｐｓにある状態で、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１が上記密状態長さＤ３に合致するように設定されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、少なくとも環状導体３５の軸方向Ｌに沿ったコイル変形工程Ｐ３による変形前の全長Ｄ２よりも短くなるように設定されるのであれば、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１は任意とすることができる。例えば、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１を、上記密状態長さＤ３に対して所定の余裕分を加味した長さ等に設定しても良い。

（４）上記の実施形態では、コイル押出器７１が設定位置Ｐｓにある状態で、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１がステータコア２の軸方向長さＤ４よりも短く設定されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１が、ステータコア２の軸方向長さＤ４に合致し、或いは、ステータコア２の軸方向長さＤ４よりも長く設定された構成としても良い。

（５）上記の実施形態では、環状導体３５の第一部分３５ａ及び第二部分３５ｂの密状態長さＤ３がステータコア２の軸方向長さＤ４よりも短く設定され、これにより位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１もステータコア２の軸方向長さＤ４よりも短く設定されている構成を例として説明した。しかし、場合によっては、当初予定された上記密状態長さＤ３がステータコア２の軸方向長さＤ４よりも長くなる可能性がある。このような場合には、コイル準備工程Ｐ１に戻り、当該コイル準備工程Ｐ１において線状導体３４を周回させる回数を低減することによって上記密状態長さＤ３をステータコア２の軸方向長さＤ４よりも短くすることができる。例えば、Ｎを２以上の自然数として、線状導体３４を周回させる回数を１／Ｎとする構成を採用することができる。この場合には、上記の実施形態のようにして形成されるコイル３をステータコア２にＮセット巻装する構成とすると好適である。この場合、コイル準備工程Ｐ１において、ステータコア２のスロット２２の個数のＮ／２倍の環状導体３５を準備する。そして、ステータコア２のスロット２２の個数の１／２倍の環状導体３５の組に対してコイル配置工程Ｐ２、コイル変形工程Ｐ３、コイル挿入工程Ｐ４、及びコイル成形工程Ｐ５を実行し、これをＮ回繰り返す。各スロット２２には、Ｎ組の第一部分３５ａ及び第二部分３５ｂ並びにその周辺部分が挿入される。なお、この場合、コイル挿入装置５において、コイル押出器７１とウェッジ押上器８２とをそれぞれ独立してスライド可能に構成する。そして、第１組目〜第（Ｎ−１）組目の環状導体３５の組のコイル挿入工程Ｐ４ではコイル押出器７１のみをスライドさせて環状導体３５のみを挿入し、最後の第Ｎ組目の環状導体３５の組のコイル挿入工程Ｐ４ではコイル押出器７１とウェッジ押上器８２とを同調してスライドさせてウェッジ２５も挿入する。

（６）上記の実施形態では、コイル挿入工程Ｐ４において、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１を維持させる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えばコイル押出器７１の軸方向Ｌの移動速度よりも遅い移動速度で位置調整器６１を軸方向Ｌに移動させ、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１を減少させる構成としても良い。或いは、コイル押出器７１の軸方向Ｌの移動速度よりも速い移動速度で位置調整器６１を軸方向Ｌに移動させ、位置調整器６１とコイル押出器７１との間の軸方向間隔Ｄ１を拡大させる構成としても良い。なお、位置調整器６１をコイル押出器７１に先行して移動させ、コイル配置工程Ｐ２における初期位置（ブレード５１の上端部よりも更に上方の位置）に配置した状態でコイル挿入工程Ｐ４を実行する構成とすることも可能である。

（７）上記の実施形態では、コイル挿入工程Ｐ４において環状導体３５の第一部分３５ａ及び第二部分３５ｂをスロット２２に挿入するのと同時にウェッジ２５も挿入する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、コイル挿入工程Ｐ４とは別の工程（ウェッジ挿入工程）でウェッジ２５を挿入する構成としても良い。このようなウェッジ挿入工程は、例えばコイル挿入工程Ｐ４とコイル成形工程Ｐ５との間、或いは、コイル成形工程Ｐ５の後等に実行する構成とすることができる。これらの構成は、コイル挿入装置５において、コイル押出器７１とウェッジ押上器８２とをそれぞれ独立してスライド可能に構成することで実現可能である。

（８）上記の実施形態では、コイル準備工程Ｐ１とそれ以降の各工程Ｐ２〜Ｐ５とを同一の場所において連続的に実行する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えばコイル準備工程Ｐ１を時間的及び／又は地理的に異なる場所で実行し、別途形成された環状導体３５を用いてその後の各工程Ｐ２〜Ｐ５を実行する構成としても良い。

（９）上記の実施形態では、ステータ製造装置１００（コイル挿入装置５）とは別に巻線装置及びコイル配置装置が用いられる構成を例として説明した。そして、巻線装置を用いてコイル準備工程Ｐ１が実行され、コイル配置装置を用いてコイル配置工程Ｐ２が実行され、ステータ製造装置１００を用いてコイル変形工程Ｐ３、コイル挿入工程Ｐ４、及びコイル成形工程Ｐ５が実行される例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えばステータ製造装置１００に、巻線装置及びコイル配置装置の少なくとも一方の機能を備えさせても良い。この場合、各工程Ｐ３〜Ｐ５に加えて、コイル準備工程Ｐ１及びコイル配置工程Ｐ２の少なくとも一方も制御部９０による制御対象となる。

（１０）上記の実施形態では、コイル３が重ね巻かつ分布巻によりステータコア２に巻装された構成のステータ１の製造を例として説明した。しかし、本発明の適用対象はこれに限定されない。例えば、コイル３が重ね巻に代えて波巻によりステータコア２に巻装された構成のステータ１や、分布巻に代えて集中巻によりステータコア２に巻装された構成のステータ１の製造に対しても、本発明の適用が妨げられることはない。

（１１）上記の実施形態では、インナーロータ型の回転電機用のステータ１の製造を例として説明した。しかし、本発明の適用対象はこれに限定されない。すなわち、アウターロータ型の回転電機用のステータ１の製造に対しても、本発明を適用することができる。

（１２）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、コイルをステータコアに巻装してステータを製造するステータ製造方法及びステータ製造装置に好適に利用することができる。

１ ステータ
２ ステータコア
３ コイル
５ コイル挿入装置
２２ スロット
２３ ティース
３１ 渡り部
３２ コイルエンド部
３４ 線状導体
３５ 環状導体
３５ａ 第一部分
３５ｂ 第二部分
３５ｃ 連結部分
５０ コイル保持器
５１ ブレード
５２ 引掛隙間
５２ａ 第一の引掛隙間
５２ａ’ 第一の引掛隙間
５２ｂ 第二の引掛隙間
５２ｂ’ 第二の引掛隙間
６１ 位置調整器
７１ コイル押出器
７１ａ 本体部
７１ｂ 膨出部
９０ 制御部
１００ コイル製造装置
Ｃ 周方向
Ｌ 軸方向
Ｒ 径方向
Ｘ 軸心
Ｓ 渦巻線
Ｐｓ 設定位置
Ｄ１ コイル押出器と位置調整器との間の軸方向間隔
Ｄ２ 環状導体の軸方向に沿った変形前の全長
Ｄ３ 環状導体の密状態長さ
Ｄ４ ステータコアの軸方向長さ
Ｐ２ コイル配置工程
Ｐ３ コイル変形工程
Ｐ４ コイル挿入工程

Claims (12)

1. コイル挿入装置を用いてコイルをステータコアに巻装してステータを製造するステータ製造方法であって、
   前記コイルにおける前記ステータコアから当該ステータコアの軸方向に突出するコイルエンド部が、前記ステータコアの異なるスロット間をつないで当該ステータコアの周方向に延びる複数の渡り部を備えると共に、
   前記渡り部のそれぞれは、周方向一方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向内側に位置すると共に周方向他方端部において同じ周方向位置にある他の渡り部に対して径方向外側に位置するように配置され、
   前記コイル挿入装置は、前記ステータコアの複数のティースのそれぞれに対向するように軸方向に延びると共に周方向に沿って複数配列されたブレードを有するコイル保持器と、複数の前記ブレードに嵌合して当該ブレード間の位置関係を調整する位置調整器と、前記コイル保持器に保持された前記コイルを前記ステータコアのスロット側へ押し出すコイル押出器と、を備え、
   前記コイル押出器は、複数の前記ブレードに沿うように形成された円盤状の本体部と、前記本体部から軸方向で前記位置調整器側に膨出し前記本体部よりも小径に形成された膨出部と、を有し、
   前記コイルを構成する複数の環状導体を前記コイル保持器に配置する工程であって、前記環状導体の第一部分を前記ブレード間に形成される第一の引掛隙間に挿入し、前記環状導体の第二部分を前記第一の引掛隙間から所定ピッチ離れた第二の引掛隙間に挿入し、複数の前記環状導体のそれぞれの前記第一部分と前記第二部分とをつなぐ連結部分が、軸方向視で当該連結部分と重複する位置に配置された他の前記環状導体の前記第一部分に対して軸方向一方側を通るように、複数の前記環状導体を配置するコイル配置工程と、
   前記コイル配置工程の後、前記コイル保持器に対する前記位置調整器の位置を固定した状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が前記環状導体の軸方向に沿った変形前の全長よりも短くなる設定位置まで前記コイル押出器を前記ブレードに沿って軸方向に移動させ、前記膨出部の外周面によって前記環状導体を当接支持して前記環状導体の径方向内側への移動を規制した状態で複数の前記環状導体の前記連結部分を変形させるコイル変形工程と、
   前記コイル変形工程の後、前記コイル押出器を軸方向に更に移動させ、前記環状導体の前記第一部分及び前記第二部分を前記スロットに挿入するコイル挿入工程と、
   を有するステータ製造方法。
2. 前記コイル変形工程において、前記環状導体の前記第一部分の軸方向位置と前記第二部分の軸方向位置とを合致させるように前記コイル押出器を軸方向に移動させる請求項１に記載のステータ製造方法。
3. 前記膨出部が前記位置調整器に嵌合した状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が、前記環状導体の前記第一部分及び前記第二部分の軸方向に沿った長さに合致するように設定されている請求項２に記載のステータ製造方法。
4. 前記コイル挿入工程において、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔を維持しつつ、前記コイル押出器の軸方向移動に合わせて前記位置調整器を軸方向に移動させる請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ製造方法。
5. 前記コイル変形工程において、前記コイル押出器が前記設定位置にある状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が、前記ステータコアの軸方向長さよりも短く設定されている請求項１から４のいずれか一項に記載のステータ製造方法。
6. 前記環状導体は、複数本の線状導体の束で構成され、
   前記コイル変形工程において、前記コイル押出器が前記設定位置にある状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が、複数本の前記線状導体を前記引掛隙間内において隙間なく並べた状態での前記第一部分又は前記第二部分の軸方向に沿った長さに合致するように設定されている請求項１から５のいずれか一項に記載のステータ製造方法。
7. コイルをステータコアに巻装してステータを製造するためのステータ製造装置であって、
   前記ステータコアの複数のティースのそれぞれに対向するように軸方向に延びると共に周方向に沿って複数配列されたブレードを有するコイル保持器と、複数の前記ブレードに嵌合して当該ブレード間の位置関係を調整する位置調整器と、前記コイル保持器に保持された前記コイルを前記ステータコアのスロット側へ押し出すコイル押出器と、少なくとも前記位置調整器及び前記コイル押出器の動作制御を行う制御部と、を備え、
   前記コイル押出器は、複数の前記ブレードに沿うように形成された円盤状の本体部と、前記本体部から軸方向で前記位置調整器側に膨出し前記本体部よりも小径に形成された膨出部と、を有し、
   前記コイルを構成する複数の環状導体の第一部分を前記ブレード間に形成される第一の引掛隙間に挿入し、複数の前記環状導体の第二部分を前記第一の引掛隙間から所定ピッチ離れた第二の引掛隙間に挿入し、複数の前記環状導体のそれぞれの前記第一部分と前記第二部分とをつなぐ連結部分が、軸方向視で当該連結部分と重複する位置に配置された他の前記環状導体の前記第一部分に対して軸方向一方側を通るように、複数の前記環状導体を配置した状態で、
   前記制御部は、
   前記コイル保持器に対する前記位置調整器の位置を固定した状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が前記環状導体の軸方向に沿った変形前の全長よりも短くなる設定位置まで前記コイル押出器を前記ブレードに沿って軸方向に移動させ、前記膨出部の外周面によって前記環状導体を当接支持して前記環状導体の径方向内側への移動を規制した状態で複数の前記環状導体の前記連結部分を変形させるコイル変形工程と、
   前記コイル押出器を軸方向に更に移動させ、前記環状導体の前記第一部分及び前記第二部分を前記スロットに挿入するコイル挿入工程と、
   を前記コイル変形工程、前記コイル挿入工程の順に実行するように構成されているステータ製造装置。
8. 前記制御部は、前記コイル変形工程において、前記環状導体の前記第一部分の軸方向位置と前記第二部分の軸方向位置とを合致させるように前記コイル押出器を軸方向に移動させる請求項７に記載のステータ製造装置。
9. 前記膨出部が前記位置調整器に嵌合した状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔が、前記環状導体の前記第一部分及び前記第二部分の軸方向に沿った長さに合致するように設定されている請求項８に記載のステータ製造装置。
10. 前記制御部は、前記コイル挿入工程において、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔を維持しつつ、前記コイル押出器の軸方向移動に合わせて前記位置調整器を軸方向に移動させる請求項７から９のいずれか一項に記載のステータ製造装置。
11. 前記制御部は、前記コイル変形工程において、前記コイル押出器が前記設定位置にある状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔を、前記ステータコアの軸方向長さよりも短くする請求項７から１０のいずれか一項に記載のステータ製造装置。
12. 前記環状導体は、複数本の線状導体の束で構成され、
    前記制御部は、前記コイル変形工程において、前記コイル押出器が前記設定位置にある状態で、前記位置調整器と前記本体部との間の軸方向間隔を、複数本の前記線状導体を前記引掛隙間内において隙間なく並べた状態での前記第一部分又は前記第二部分の軸方向に沿った長さに合致させる請求項７から１１のいずれか一項に記載のステータ製造装置。

Images