JP5958766B2 - 回転電機の固定子の巻線方法、巻線装置、及び回転電機の固定子 - Google Patents

Description

本発明は、分布巻きの回転電機の固定子の巻線方法、巻線装置、及び回転電機の固定子に関する。

従来、回転電機の固定子では、固定子コアの内周面に設けられた複数のスロットに線材（巻線）を巻き付けることによりコイルを形成したものがある。このような回転電機の固定子の巻線方法としては、複数の相の線材を複数のスロットに分散して巻き付けることによりコイルを形成させた分布巻き方式のものがある。この構成のものでは、巻線装置を固定子コアの内側に配置して、固定子コアの内側から線材を１スロットずつ挿入していくことで、複数のスロットに線材を所定回数巻き付けて複数のコイルを形成している（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−３１８６９５号公報

しかしながら、上記構成のものでは、線材を１スロットずつ挿入するため、線材をスロットに巻回するのに時間を要するという問題がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、線材をスロットに挿入する作業量を減らして線材の巻回時間を短くさせた回転電機の固定子の巻線方法、巻線装置、及び回転電機の固定子を提供することを目的とする。

上記目的を解決するためになされた請求項１に記載の回転電機の固定子の巻線方法は、円筒状の内周面に周方向へ所定間隔で配置された複数のスロット（７）を有する固定子コア（４）に線材（１２）を巻回してコイル（５）を形成してなる回転電機（１）の固定子（２）の巻線方法であり、初期工程（Ｓ１）と、第１工程（Ｓ２）と、第２工程（Ｓ３）とからなる。第１工程において、第１と第２のボビン（２１，２２）に両端が巻回されている前記線材の一部分を前記複数のスロットのうちの１つのスロット（７１）に挿入する初期工程を実施した後、前記第１ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部をコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、前記コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記最終スロットから周方向一方側に所定スロット数だけ離れた一のスロット（７２）と前記一のスロットから周方向一方側に前記所定スロット数だけ離れた他のスロット（７３）とに同時に挿入する挿入工程を行う。第２工程において、前記第２ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部をコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、前記コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記一のスロットと前記他のスロットとに同時に挿入する挿入工程とを行う。そして、第１工程と第２工程を交互に繰り返し行うことで、前記線材を前記固定子コアに巻回してコイルを形成することを特徴とする。

この巻線方法によれば、第１と第２のボビンに両端を巻回されている線材をコ字状に折り曲げることで、２つのスロットに同時に線材を挿入することができる。これにより、分布巻き方式の回転電機の固定子において、線材をスロットに挿入する回数を減らすことができ、線材を固定子コアのスロットに巻回するのに要する時間を短くできる。また、簡単な工程により、分布巻き方式の回転電機の固定子を高速に製造することができる。

また、請求項７に記載の回転電機の固定子の巻線装置は、円筒状の内周面に周方向へ所定間隔で配置された複数のスロット（７）を有する固定子コア（４）に線材（１２）を巻回してコイル（５）を形成してなる回転電機（１）の固定子（２）の巻線装置（３０）であって、両側面に延びるガイド用溝（３１１）と、底面に設けられた引込用溝（３１２）と、を有する往復ブロック（３１）と、係止部（３３２，３４２）を有する線材挿入用治具（３３，３４）と、前記固定子コアを配置するための載置台（３５）とを備えている。初期工程（Ｓ１）において、前記固定子コアを前記載置台に配置し、第１と第２のボビン（２１，２２）に両端が巻回されている前記線材の一部分を前記複数のスロットのうちの１つのスロット（７１）に挿入する。第１工程（Ｓ２）において、前記往復ブロックの前記引込用溝に、前記第１ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部を引き込み、この状態で前記往復ブロックを固定子コアの内周面に沿って軸方向に、前記固定子コアの一端面側から他端面側まで移動させることで、前記線材を前記ガイド用溝に沿ったコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、この後、前記線材挿入用治具の前記係止部に前記線材を係止させながら前記スロットの奥方まで前記線材を移動させることで、前記コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記最終スロットから周方向一方側に所定スロット数だけ離れた一のスロット（７２）と前記一のスロットから周方向一方側に前記所定スロット数だけ離れた他のスロット（７３）とに同時に挿入する挿入工程を行う。第２工程（Ｓ３）において、前記第１工程後に前記固定子コアの前記他端面側まで移動した前記往復ブロックの前記引込用溝に、前記第２ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部を引き込み、この状態で前記往復ブロックを前記固定子コアの軸方向に前記固定子コアの前記他端面側から再び前記一端面側まで移動させることで、前記線材を前記ガイド用溝に沿ったコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、この後、前記線材挿入用治具の前記係止部に前記線材を係止させながら前記スロットの奥方まで前記線材を移動させることで、前記コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記一のスロットと前記他のスロットとに同時に挿入する挿入工程とを行う。そして、第１工程と第２工程を交互に繰り返し行うことで、前記線材を前記固定子コアに巻回してコイルを形成するように構成されたことを特徴とする。

この巻線装置によれば、固定子コアの軸方向に往復ブロックを往復移動させることで、線材をガイド用溝に沿ったコ字状に折り曲げた後、線材挿入用治具により線材を２つのスロットに同時に挿入することができる。これにより、固定子コアのスロットに線材を挿入する回数を減らすことができ、短い時間で線材をスロットに分布巻き方式で巻回することができる。また、簡単な装置により、分布巻き方式の回転電機の固定子を高速に製造できる。なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の実施形態における回転電機の固定子の巻線方法を示す図である。 回転電機の固定子の巻線方法を説明するための固定子コアの模式図である。 回転電機の平面図である。 回転電機の固定子コアの平面図である。 巻線方法の工程の流れを示す図。 初期工程における線材の状態を示す図である。 初期工程における固定子コアと線材の関係を示す平面図である。 初期工程における固定子コアと線材の関係を示す側面図である。 第１工程における線材の状態を示す図である。 第１工程における固定子コアと線材の関係を示す平面図である。 第１工程における固定子コアと線材の関係を示す側面図である。 第２工程における線材の状態を示す図である。 第２工程における固定子コアと線材の関係を示す平面図である。 第２工程における固定子コアと線材の関係を示す側面図である。 第１工程と第２工程を繰り返した後の線材の状態を示す図である。 往復ブロックと固定子コアの関係を示す側面図である。 往復ブロックと固定子コアの関係を示す斜視図である。 線材の挿入方法を示す図である。

以下、本発明の回転電機の固定子の巻線方法、巻線装置、及び回転電機の固定子の具体的な実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、１０極の回転電機の固定子に本発明を適用した場合について説明する。

図３に示すように、回転電機１は、固定子２及び回転子３を備えて構成されている。固定子２は、固定子コア４と、固定子コイル５（コイルに相当）とからなり、固定子コア４に、複数相、例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子コイル５（Ｕ相コイル５ｕ、Ｖ相コイル５ｖ、Ｗ相コイル５ｗ）が分布巻き方式で巻回された構成となっている。固定子コア４は、電磁鋼板からなる複数枚の円環状の鉄心材を積層して一体的に結着することで形成されていて、円筒状をなしている。

図４にも示すように、固定子コア４の内周面には、複数個、この場合６０個のティース６が設けられている。また、固定子コア４の内周面における各ティース６の間には、各相の固定子コイル５ｕ〜５ｗを収容するための複数個、この場合６０個のスロット７が所定間隔で並んで配置されている。このスロット７の内壁面は、スロット絶縁体（図示しない）で覆われていて、絶縁されている。

回転子３は、回転子鉄心８と、回転子鉄心８の内周側に設けられている回転軸９とを備えている。回転子鉄心８は、電磁鋼板からなる複数枚の円環状の鉄心材を積層して一体的に結着することで形成されていて、円筒状をなしている。回転子３は、固定子２の界磁空間に、その外周面と固定子２の内周面との間にわずかな隙間（エアギャップ）を隔てて配置され、固定子２に対して回転可能になっている。回転軸９は、回転子鉄心８を鉄心材の積層方向に貫いており、回転子鉄心８に固定されている。

回転子鉄心８の外周部には、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体スロット９が複数対、この場合１０対（１０極）、周方向に一定の間隔をあけて設けられていて、これらは回転子鉄心８を鉄心材の積層方向に貫いている。磁性体スロット１０には永久磁石１１が挿入されている。一対の永久磁石１１は、回転子鉄心８の外周側において極性（Ｎ極、Ｓ極）が交互に逆になるように配置され、回転電機１の磁極を形成している。なお、永久磁石１１の代わりに電磁石を用いてもよい。

３相の固定子コイル５ｕ〜５ｗは、それぞれ２０個の単位コイルからなる。Ｕ相コイル５ｕは、図３に示すように、１番目の単位コイルＵ１〜１０番目の単位コイルＵ１０からなる第１コイルグループ５ｕ１と、図示しない１番目の単位コイルＵ１１〜１０番目の単位コイルＵ２０からなる第２コイルグループ５ｕ２とから構成されている。

Ｖ相コイル５ｖは、Ｕ相コイル５ｕと同様、図３に示す１番目の単位コイルＶ１〜１０番目の単位コイルＶ１０からなる第１コイルグループ５ｖ１と、図示しない１番目の単位コイルＶ１１〜１０番目の単位コイルＶ２０からなる第２コイルグループ５ｖ２とから構成されている。

Ｗ相コイル５ｗも、Ｕ相コイル５ｕと同様、図３に示す１番目の単位コイルＷ１〜１０番目の単位コイルＷ１０からなる第１コイルグループ５ｗ１と、図示しない１番目の単位コイルＷ１１〜１０番目の単位コイルＷ２０からなる第２コイルグループ５ｗ２とから構成されている。

Ｕ相コイル５ｕ、Ｖ相コイル５ｖ、Ｗ相コイル５ｗの各コイルグループ（５ｕ１、５ｕ２、５ｖ１、５ｖ２、５ｗ１、５ｗ２）を構成する単位コイル（Ｕ１〜Ｕ１０、Ｕ１１〜Ｕ２０、Ｖ１〜Ｖ１０、Ｖ１１〜Ｖ２０、Ｗ１〜Ｗ１０、Ｗ１１〜Ｗ２０）は、順に反時計回りに配置されている。また、各コイルグループ５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１、５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２は、この順に、時計方向に１スロットずつずれて配置される。

各相の第１コイルグループ５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１は、中性点端子Ｎ１（図示しない）を介してスター結線されている。また、各相の第２コイルグループ５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２は、中性点端子Ｎ２（図示しない）を介してスター結線されている。そして、これらスター結線された第１コイルグループ５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１の各一方の端子と、第２コイルグループ５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２の各一方の端子とは、３相の電源入力端子Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗ（図示しない）に接続されている。

次に、固定子コイル５の巻線方法ついて説明する。本実施形態の巻線方法は、図５に示すように、初期工程Ｓ１、第１工程Ｓ２、第２工程Ｓ３からなり、後述する巻線装置３０によって行われる。本実施形態では、固定子コア４に線材１２（巻線）が直接連続的に分布巻き方式で波状に巻き付けられる。ここでは、図１に示すＵ相コイル５ｕの第１コイルグループ５ｕ１に線材１２を巻回する場合について説明する。この場合、６０個のスロット７のうちの１０個のスロット７（第１スロット７１、第２スロット７２、〜第９スロット７９、第１０スロット７１０）に６スロットずつの間隔で線材１２を挿入する（図２参照）。

まず、初期工程Ｓ１において、固定子コア４を載置台３５に配置した後、図６〜図８に示すように、第１のボビン２１と第２のボビン２２に両端が巻回されている線材１２の一部分を、複数のスロット７のうちの１つの第１スロット７１（図１、図２参照）に挿入する。具体的には、図６に示すように、両端を第１のボビン２１と第２のボビンに巻回されている線材１２の一部分を、コ字状に折り曲げて、後述する線材挿入用治具３３の係止部３３２に線材１２を係止させながら第１スロット７１の奥方まで線材１２を移動させることで、第１スロット７１に線材１２を挿入する（図１８参照）。

なお、第１のボビン２１と第２のボビン２２は、固定子コア４の軸方向両側に配置される。また、第１のボビン２１と第２のボビン２２には、固定子コイル５ｕの第１コイルグループ５ｕ１を構成する各単位コイルＵ１〜Ｕ１０を形成するために必要な充分な長さの線材１２が巻回されているものとする。

また、線材１２は、導体と、この導体の周囲を被覆する絶縁体とから構成される。本実施形態では、線材１２として、例えばエナメル塗料で被覆された銅線を用いる。導体としては、他にも、例えばアルミニウム、銅合金などを用いてもよい。絶縁体の材料としては、他にも、例えば酸化マグネシウム、セラミック、ガラス繊維などを用いてもよい。なお、線材１２を折り曲げる際は、絶縁体に損傷などの影響が生じないように折り曲げるものとする。

初期工程Ｓ１を実施した後、第１工程Ｓ２を行う。第１工程Ｓ２においては、図９〜図１１に示すように、第１ボビン２１から繰り出される線材１２において、固定子コア４における挿入済みの最終スロット、この場合第１スロット７１から外側に延びる線材１２の一部をコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、当該コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、第２スロット７２と第３スロット７３に挿入する挿入工程を行う（図１、図２参照）。

具体的には、まず、図１０に示すように、後述する往復ブロック３１の両側面に設けられたガイド用溝３１１が第２スロット７２及び第３スロット７３に対向する位置になるように、当該往復ブロック３１を配置する。ここで、第２スロット７２は、第１スロット７１から周方向一方側に所定スロット数、この場合６スロットだけ離れた位置にある。第３スロット７３は、第２スロット７２から周方向一方側に所定スロット数、この場合６スロットだけ離れた位置にある。

このとき、往復ブロック３１は、固定子コア４の周方向に移動させないで、固定子コア４を回転させるものとする。なお、往復ブロック３１は、後述する内径ガイド３２の溝部３２１に、固定子コア４の軸方向に往復移動可能に配設される。内径ガイド３２は、挿入した線材１２が外れるのを防止するとともに、他のスロット７へ線材１２が誤挿入されることを防止している（図１８参照）。

次に、往復ブロック３１の引込用溝３１２に、第１ボビン２１から繰り出される線材１２において固定子コア４における挿入済みの最終スロット、この場合第１スロット７１から外側に延びる線材１２の一部を引き込む（図１６、図１７参照）。この状態で、図１１及び図１６に示すように、往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向（図１１及び図１６の矢印方向）に、固定子コア４の一端面側から他端面側（図１１では下側から上側）まで移動させることで、線材１２をガイド用溝３１１に沿ったコ字状に折り曲げる。なお、コ字状には、角が丸くなったＵ字状も含むものとする。

線材１２をコ字状に折り曲げた後、図１８に示すように、線材挿入用治具３３，３４の係止部３３２，３４２に線材１２を係止させながらスロット７の奥方まで線材１２を移動させることで、線材１２を第２スロット７２と第３スロット７３に挿入する（図１、図２参照）。

続いて、第２工程Ｓ３を行う。第２工程Ｓ３においては、図１２〜図１４に示すように、第２ボビン２２から繰り出される線材１２において、固定子コア４における挿入済みの最終スロット、この場合第１スロット７１から外側に延びる線材１２の一部をコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、当該コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、第２スロット７２と第３スロット７３に挿入する挿入工程とを行う（図１、図２参照）。具体的には、図１３に示すように、往復ブロック３１の固定子コア４周方向の位置は、第２工程Ｓ３と同じ位置にしたままで、第１工程Ｓ２後に固定子コア４の他端面側（図１４では上側）まで移動した往復ブロック３１の引込用溝３１２に、第２ボビン２２から繰り出される線材１２において固定子コア４における挿入済みの最終スロット、この場合第１スロット７１から外側に延びる線材１２の一部を引き込む（図１６、図１７参照）。

この状態で、図１４に示すように、往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向（図１４の矢印方向）に、固定子コア４の他端面側から再び一端面側（図１４では下側）まで移動させることで、線材１２をガイド用溝３１１に沿ったコ字状に折り曲げる（図１２参照）。

次に、線材１２をコ字状に折り曲げた後、線材挿入用治具３３，３４の係止部３３２，３４２に線材１２を係止させながらスロット７の奥方まで線材１２を移動させることで、第２スロット７２と第３スロット７３に挿入する（図１、図１３、図１８参照）。

このように、本実施形態では、第１工程Ｓ２及び第２工程Ｓ３の折り曲げ工程において、往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向に往復移動することにより、第１ボビン２１と第２ボビン２２から繰り出される線材１２の両方を、一つの往復移動によって一度に折り曲げることが可能となっている。更に、挿入工程において、線材挿入用治具３３，３４により、折り曲げた線材１２を２つのスロット７に同時に挿入させることが可能となっている。

そして、上記した第１工程Ｓ２と第２工程Ｓ３を交互に繰り返し行うことで、第１ボビン２１から繰り出される線材１２と第２ボビン２２から繰り出される線材１２の両方を、往復ブロック３１により互いに異なる向きのコ字状に折り曲げて、固定子コア４の周方向に６スロットずつの間隔でスロット７に挿入する。具体的には、第２スロット７２、第３スロット７３、第４スロット７４、第５スロット７５、第６スロット７６、第７スロット７７、第８スロット７８、第９スロット７９、第１０スロット７１０、第１スロット７１の順に２スロットずつ同時に線材１２を挿入する。これにより、図１５に示すように、第１ボビン２１から繰り出される線材１２と第２ボビン２２から繰り出される線材１２が、互いに異なる向きで波状に巻かれる。

そして、第１０スロット７１０と第１スロット７１に線材１２を挿入した後、再びスロット７２とスロット７３に線材１２を挿入し、引き続いて、図５に示すように、第１工程Ｓ２と第２工程Ｓ３を、順に所定回数繰り返す。これによって、線材１２が所定回数巻回された単位コイルを複数個形成する。本実施形態では、単位コイルＵ１〜Ｕ１０の１０個の単位コイルを形成する。単位コイルＵ１〜Ｕ１０は、例えば、線材１２を６０巻き（６０周）巻回して構成される。すなわち、図１及び図１５に示される１巻き（１周）分の線材１２の巻回を６０回繰り返すものとする。なお、線材１２を巻回する回数は、適宜変更してもよい。

また、線材１２を挿入するスロット７を周方向一方側に所定スロット数だけずらす方法としては、固定子コア４を軸中心に回転させるものとする。すなわち、往復ブロック３１を固定子コア４の周方向に位置固定した状態で、固定子コア４を周方向に回転させることにより、往復ブロック３１のガイド用溝３１１が所定のスロット７と対向する位置になるようにする。

以上のようにして、単位コイルＵ１〜Ｕ１０の順に線材１２が巻回され、所定回数線材１２が巻回された複数の単位コイルＵ１〜Ｕ１０からなる第１コイルグループ５ｕ１が形成され、Ｕ相コイル５ｕの第１コイルグループ５ｕ１の線材１２の巻回が完了する。

なお、Ｕ相コイル５ｕの第１コイルグループ５ｕ１の線材１２の巻回が完了すると、第１ボビン２１から繰り出される線材１２の第１ボビン２１側の一部分を切断して巻き始め端を形成し、第２ボビン２２から繰り出される線材１２の第２ボビン２２側の一部分を切断して巻き終わり端を形成する。ここで、巻き始め端と巻き終わり端が挿入されるスロット７である第１スロット７１には、線材１２が１回余分に巻回されることになるので、巻き終わり端の線材１２を１スロット分戻すものとする。

他のコイルグループ５ｖ１、５ｗ１、５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２についても、同様の巻線方法によって、線材１２がスロット７に分布巻き方式で波状に巻回される。なお、本実施形態では、各コイルグループ（５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１、５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２）における線材１２の巻回が完了する度に、第１と第２のボビン２１，２２を新しいものと入れ替えるものとする。すなわち、この場合、１組の第１と第２のボビン２１，２２を６組用意して、各コイルグループ（５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１、５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２）の各単位コイル（Ｕ１〜Ｕ２０、Ｖ１〜Ｖ２０、Ｗ１〜Ｗ２０）を形成する。これにより、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子コイル５（Ｕ相コイル５ｕ、Ｖ相コイル５ｖ、Ｗ相コイル５ｗ）が形成される。

巻回作業が完了すると、第１コイルグループ５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１の線材１２の巻き始め端どうしを、中性点端子Ｎ１を介して接続する（スター結線する）。また、第２コイルグループ５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２の線材１２の巻き始め端どうしを、中性点端子Ｎ２を介して接続する（スター結線する）。そして、第１コイルグループ５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１の巻き終わり端と、第２コイルグループ５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２の巻き終わり端を３相の電源入力端子Ｐｕ、Ｐｖ、Ｐｗに接続する。このようにして、固定子２が製造され、更に回転子３を配置することで回転電機１が製造される。

次に、本実施形態の巻線装置３０について図面を参照して説明する。本実施形態の巻線装置３０は、往復ブロック３１と、内径ガイド３２と、線材挿入用治具３３，３４と、載置台３５と、図示しないアーム、コイル固定用Ｌ字ピンなどを備えて構成される。

往復ブロック３１は、図１６及び図１７に示すように、両側面に延びるガイド用溝３１１と、底面（図１６では下面）の中央部に設けられた引込用溝３１２とを有する。この往復ブロック３１の底面は、固定子コア４の内周面に沿った形状になっている。この往復ブロック３１は、線材１２をコ字状に折り曲げると共に、所定のスロット７に線材１２を誘導する機能を果たす。

内径ガイド３２は、図７に示すように、略円筒状で、固定子コア４の内側に配置される。固定子コア４は、内径ガイド３２の外周を回転する。この内径ガイド３２には、図１８に示すように、溝部３２１が設けられている。溝部３２１には、往復ブロック３１が固定子コア４の軸方向に往復移動可能に配設される。この内径ガイド３２は、挿入した線材１２が外れるのを防止するとともに、他のスロット７へ線材１２が誤挿入されることを防止する機能を果たす。

一対の線材挿入用治具３３，３４（第１治具３３、第２治具３４）は、線材１２をスロット７に挿入するためのものである。線材挿入用治具３３，３４は、図１８に示すように、略Ｌ字状の屈曲部３３１，３４１と、係止部３３２，３４２を有している。屈曲部３３１，３４１は、互いに向き合うように配置される。また、係止部３３２，３４２は、突起状であり、屈曲部３３１，３４１の先端に設けられている。線材挿入用治具３３，３４は、線材１２を係止部３３２，３４２に係止させながら屈曲部３３１，３４１によって押し込むことで、線材１２をスロット７に挿入する。

載置台３５は、固定子コア４を配置するためのものであり、図１６及び図１７に示すように、固定子コア４が軸方向を横向きにして配置される。載置台３５に配置された固定子コア４は、図示しない駆動装置によって周方向に回転可能になっている。

アームは、内径ガイド３２が固定子コア４の周方向に回転しないように位置固定するためのものである。また、コイル固定用Ｌ字ピンは、線材１２をスロット７に巻回して形成される固定子コイル５の各単位コイル（Ｕ１〜Ｕ１０、Ｕ１１〜Ｕ２０、Ｖ１〜Ｖ１０、Ｖ１１〜Ｖ２０、Ｗ１〜Ｗ１０、Ｗ１１〜Ｗ２０）のコイルエンド部を押えておくためのものである。この場合６０個のコイル固定用Ｌ字ピンがコイルエンド部に取り付けられる（図３参照）。

以上説明したように、本実施形態の回転電機１の固定子２の巻線方法は、円筒状の内周面に周方向へ所定間隔で配置された複数のスロット７を有する固定子コア４に線材１２を巻回して固定子コイル５を形成してなる回転電機１の固定子２の巻線方法であり、初期工程Ｓ１と、第１工程Ｓ２と、第２工程Ｓ３からなる。初期工程Ｓ１において、第１と第２のボビン２１，２２に両端が巻回されている線材１２の一部分を複数のスロット７のうちの１つの第１スロット７１に挿入する。第１工程Ｓ２において、第１ボビン２１から繰り出される線材１２において固定子コア４における挿入済みの最終スロット７から外側に延びる線材１２の一部をコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、最終スロット７から周方向一方側に所定スロット数だけ離れた一のスロット７と前記一のスロット７から周方向一方側に前記所定スロット数だけ離れた他のスロット７とに同時に挿入する挿入工程を行う。第２工程Ｓ３において、第２ボビン２２から繰り出される線材１２において固定子コア４における挿入済みの最終スロット７から外側に延びる線材１２の一部をコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記一のスロットと前記他のスロットとに同時に挿入する挿入工程を行う。そして、これら第１工程Ｓ２と第２工程Ｓ３を交互に繰り返し行うことで、線材１２を固定子コア４に巻回して固定子コイル５を形成することを特徴とする。

この巻線方法によれば、第１と第２のボビン２１，２２から繰り出される線材１２をコ字状に折り曲げることで、２つのスロット７に同時に線材１２を挿入することができる。これにより、線材１２を１スロットずつ挿入する従来の巻線方法と比較して、線材１２の挿入回数を１／２にすることができ、線材１２をスロット７に巻回するのに要する時間を短くすることができる。従って、簡単な工程で、分布巻き方式の回転電機１の固定子２を高速に製造することができる。

また、両側面に延びるガイド用溝３１１と底面に設けられた引込用溝３１２とを有する往復ブロック３１を用い、第１工程Ｓ２の折り曲げ工程において、第１ボビン２１から繰り出される線材１２において固定子コア４における挿入済みの最終スロット７から外側に延びる線材１２の一部を引き込み、この状態で往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向に、固定子コア４の一端面側から他端面側まで移動させることで、線材１２をガイド用溝３１１に沿ったコ字状に折り曲げる。また、第２工程Ｓ３の折り曲げ工程において、第１工程Ｓ２後に固定子コア４の他端面側まで移動した往復ブロック３１の引込用溝３１２に、第２ボビン２２から繰り出される線材１２において固定子コア４における挿入済みの最終スロット７から外側に延びる線材１２の一部を引き込み、この状態で往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向に、固定子コア４の他端面側から再び一端面側まで移動させることで、線材１２をガイド用溝３１１に沿ったコ字状に折り曲げることを特徴とする。

この巻線方法によれば、往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向に往復移動させることで、線材１２をガイド用溝３１１に沿ったコ字状に折り曲げることができる。これにより、線材１２を２つのスロット７に同時に挿入し易い形状にすることができる。

また、第１工程Ｓ２の挿入工程において、線材挿入用治具３３，３４の係止部３３２，３４２に線材１２を係止させながらスロット７の奥方まで線材１２を移動させることで、線材１２を一のスロット７と他のスロット７とに同時に挿入する。また、第２工程Ｓ３の挿入工程において、線材挿入用治具３３，３４の係止部３３２，３４２に線材１２を係止させながらスロット７の奥方まで線材１２を移動させることで、線材１２を一のスロット７と他のスロット７とに同時に挿入することを特徴とする。

この巻線方法によれば、線材挿入用治具３３，３４の係止部３３２，３４２に線材１２を係止させることにより、線材１２をスロット７の奥方まで確実に移動させることができる。これにより、線材１２を２つのスロットに同時に且つ確実に挿入できる。

また、固定子コア４を軸中心に回転させることにより、線材１２を挿入するスロット７を周方向に所定スロット数（６スロット）ずつずらしながら第１工程Ｓ２と第２工程Ｓ３を交互に繰り返し行うことを特徴とする。

この巻線方法によれば、往復ブロック３１を固定子コア４の周方向に移動させる必要がなく、固定子コア４を軸中心に回転させることで、線材１２を挿入するスロット７を周方向に所定スロットずつずらすことができ、巻回作業の効率化を図ることができる。

本実施形態の巻線装置３０は、円筒状の内周面に周方向へ所定間隔で配置された複数のスロット７を有する固定子コア４に線材１２を巻回して固定子コイル５を形成してなる回転電機１の固定子２の巻線装置であり、両側面に延びるガイド用溝３１１と、底面に設けられた引込用溝３１２と、を有する往復ブロック３１と、係止部３３２,３４２を有する線材挿入用治具３３，３４と、固定子コア４を配置するための載置台３５とを備えている。初期工程Ｓ１において、固定子コア４を載置台３５に配置し、第１と第２のボビン２１，２２に両端が巻回されている線材１２の一部分を複数のスロット７のうちの１つのスロット７１に挿入する。

第１工程Ｓ２において、往復ブロック３１の引込用溝３１２に、第１ボビン２１から繰り出される線材１２において固定子コア４における挿入済みの最終スロット７から外側に延びる線材１２の一部を引き込み、この状態で往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向に、固定子コア４の一端面側から他端面側まで移動させることで、線材１２をガイド用溝３１１に沿ったコ字状に折り曲げ、この後、線材挿入用治具３３，３４の係止部３３２,３４２に線材１２を係止させながらスロット７の奥方まで線材１２を移動させることで、コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、最終スロット７から周方向一方側に所定スロット数だけ離れた一のスロット７と一のスロット７から周方向一方側に所定スロット数だけ離れた他のスロット７とに同時に挿入する。

第２工程Ｓ３において、第１工程Ｓ２後に固定子コア４の他端面側まで移動した往復ブロック３１の引込用溝３１２に、第２ボビン２２から繰り出される線材１２において固定子コア４における挿入済みの最終スロット７１から外側に延びる線材１２の一部を引き込み、この状態で往復ブロック３１を固定子コア４の軸方向に固定子コア４の他端面側から再び一端面側まで移動させることで、線材１２をガイド用溝３１１に沿ったコ字状に折り曲げ、この後、線材挿入用治具３３，３４の係止部３３２,３４２に線材１２を係止させながらスロット７の奥方まで線材１２を移動させることで、コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、一のスロット７と他のスロット７とに同時に挿入する。そして、第１工程Ｓ２と第２工程Ｓ３を交互に繰り返し行うことで、線材１２を固定子コア４に巻回してコイル５を形成するように構成されたことを特徴とする。

この巻線装置３０によれば、往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向に移動させることで、線材１２をガイド用溝３１１に沿ったコ字状に折り曲げることができる。また、線材挿入用治具３３，３４の係止部３３２，３４２に線材１２を係止させながらスロットの奥方まで線材１２を移動させることで、線材１２を２つのスロットに同時に挿入できる。そして、往復ブロック３１を固定子コア４の内周面に沿って軸方向に往復移動させる一連の動作を繰り返し行うことにより、線材１２を１スロットずつ挿入する従来の巻線装置に比べ、線材１２をスロット７に挿入する回数を減らすことができ、短い時間で線材１２をスロット７に分布巻き方式で巻回できる。従って、簡単な構成で、分布巻き方式の回転電機１の固定子２を高速に製造できる。

また、往復ブロック３１は、その底面の中央部に引込用溝３１２が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、引込用溝３１２が往復ブロック３１の底面の中央部に設けられているので、第１ボビン２１から繰り出される線材１２と、第２ボビン２２から繰り出される線材１２の両方を、引込用溝３１２に効率良く引き込んで、折り曲げ工程の効率化を図ることができる。

また、一対の線材挿入用治具３３，３４（第１治具３３、第２治具３４）は、それぞれ係止部３３２，３４２を有し、これら係止部３３２，３４２により線材１２を一のスロット７と他のスロット７とに同時に挿入するものであることを特徴とする。

この巻線装置３０によれば、一対の線材挿入用治具３３，３４によって、折り曲げられた線材１２のコ字状部分の対向する一辺と他辺とを、２つのスロット７に同時に挿入することができる。また、線材１２を係止部３３２，３４２に係止させることで、線材１２を確実にスロット７に挿入することができる。更に、一対の線材挿入用治具３３，３４の間の幅を調整することで、任意のスロット数だけ離れた間隔で線材１２を２つのスロット７に挿入することができる。

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、本実施形態では、１０極の固定子について線材を巻回する場合について説明したが、これに限られず、８極や１２極のものでもよい。また、固定子コイル５は、３相のものに限られない。

上記実施形態では、１本の線材１２を１０個のスロット７に巻回することで１つのコイルグループを形成し、同様にして、６０個のスロット７に線材１２を巻回し、各相の固定子コイル５（Ｕ相コイル５ｕ、Ｖ相コイル５ｖ、Ｗ相コイル５ｗ）を分布巻き方式でスロット７に巻回する場合について説明したが、これに限らず、同時に６本の線材１２を用いて、各相の固定子コイル５を分布巻き方式で巻回してもよい。

この場合、第１と第２のボビン２１，２２の組を６組、合計１２個のボビンを用いる。Ｕ相コイル５ｕの第１コイルグループ５ｕ１を巻回した後、直ちに、次のコイルグループ、この場合Ｖ相コイル５ｖの第１コイルグループ５ｖ１の巻回を開始することが可能である。これにより、複数本の線材１２を連続して分布巻き方式で巻回することができ、固定子コイル５の各コイルグループ（５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１、５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２）を連続して形成させることができる。

この巻線方法によれば、ボビン２１，２２の入れ替えをする必要がなく、各コイルグループ（５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１、５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２）における線材１２の巻回を連続的に行うことが可能である。これにより、上記実施形態よりも更に線材１２をスロット７に巻回するのに要する時間を短くできる。また、分布巻き方式の回転電機１の固定子２をより高速に製造できる。

また、線材１２は、複数の細線を束ねて構成されたものであってもよい。例えば、線材１２を２０本束ねたものを、１本の線材１２としてスロット７に挿入するようにしてもよい。この巻線方法によれば、上記した１極あたり６０巻きの固定子コイル５を、線材１２を固定子コア４の周方向に３周巻回させることで形成できる。このように、一度に複数本の線材１２をスロット７に挿入することで、線材１２の挿入回数を減らすことができる。この場合、線材１２の挿入回数を上記実施形態の１／２０にすることができる。従って、固定子コイル５の形成に要する時間を一層短くすることができ、線材１２の巻回作業の効率化を図ることができる。

１ 回転電機
２ 固定子
４ 固定子コア
５ 固定子コイル（コイル）
７，７１〜７９，７１０ スロット
１２ 線材
２１，２２ ボビン
３０ 巻線装置
３１ 往復ブロック
３３，３４ 巻線挿入用治具（第１治具、第２治具）
３５ 載置台
３１１ ガイド用溝
３１２ 引込用溝
３３２，３４２ 係止部
Ｓ１ 初期工程
Ｓ２ 第１工程
Ｓ３ 第２工程

Claims (9)

1. 円筒状の内周面に周方向へ所定間隔で配置された複数のスロット（７）を有する固定子コア（４）に線材（１２）を巻回してコイル（５）を形成してなる回転電機（１）の固定子（２）の巻線方法であって、
   第１と第２のボビン（２１，２２）に両端が巻回されている前記線材の一部分を前記複数のスロットのうちの１つのスロット（７１）に挿入する初期工程（Ｓ１）を実施した後、
   前記第１ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部をコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、前記コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記最終スロットから周方向一方側に所定スロット数だけ離れた一のスロット（７２）と前記一のスロットから周方向一方側に前記所定スロット数だけ離れた他のスロット（７３）とに同時に挿入する挿入工程とを含む第１工程（Ｓ２）と、
   前記第２ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部をコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、前記コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記一のスロットと前記他のスロットとに同時に挿入する挿入工程とを含む第２工程（Ｓ３）とを、
   交互に繰り返し行うことで、前記線材を前記固定子コアに巻回してコイルを形成することを特徴とする回転電機の固定子の巻線方法。
2. 両側面に延びるガイド用溝（３１１）と底面に設けられた引込用溝（３１２）とを有する往復ブロック（３１）を用い、
   前記第１工程の前記折り曲げ工程において、
   前記第１ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部を引き込み、この状態で前記往復ブロックを前記固定子コアの内周面に沿って軸方向に、前記固定子コアの一端面側から他端面側まで移動させることで、前記線材を前記ガイド用溝に沿った前記コ字状に折り曲げ、
   前記第２工程の前記折り曲げ工程において、
   前記第１工程後に前記固定子コアの前記他端面側まで移動した前記往復ブロックの前記引込用溝に、前記第２ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部を引き込み、この状態で前記往復ブロックを前記固定子コアの内周面に沿って軸方向に、前記固定子コアの前記他端面側から再び前記一端面側まで移動させることで、前記線材を前記ガイド用溝に沿った前記コ字状に折り曲げることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子の巻線方法。
3. 前記第１工程の前記挿入工程において、
   線材挿入用治具（３３，３４）の係止部（３３２，３４２）に前記線材を係止させながら前記スロットの奥方まで前記線材を移動させることで、前記線材を前記一のスロットと前記他のスロットとに同時に挿入し、
   前記第２工程の前記挿入工程において、
   前記線材挿入用治具の前記係止部に前記線材を係止させながら前記スロットの奥方まで前記線材を移動させることで、前記線材を前記一のスロットと前記他のスロットとに同時に挿入することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子の巻線方法。
4. 前記固定子コアを軸中心に回転させることにより、前記線材を挿入する前記スロットを周方向に所定スロット数ずつずらしながら前記第１工程と前記第２工程を交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機の固定子の巻線方法。
5. 前記線材は複数の細線を束ねて構成されたものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機の固定子の巻線方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機の固定子の巻線方法によって前記線材を巻回したことを特徴とする回転電機の固定子。
7. 円筒状の内周面に周方向へ所定間隔で配置された複数のスロット（７）を有する固定子コア（４）に線材（１２）を巻回してコイル（５）を形成してなる回転電機（１）の固定子（２）の巻線装置（３０）であって、
   両側面に延びるガイド用溝（３１１）と、底面に設けられた引込用溝（３１２）と、を有する往復ブロック（３１）と、
   係止部（３３２，３４２）を有する線材挿入用治具（３３，３４）と、
   前記固定子コアを配置するための載置台（３５）と、を備え、
   前記固定子コアを前記載置台に配置し、第１と第２のボビン（２１，２２）に両端が巻回されている前記線材の一部分を前記複数のスロットのうちの１つのスロット（７１）に挿入する初期工程（Ｓ１）を実施した後、
   前記往復ブロックの前記引込用溝に、前記第１ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部を引き込み、この状態で前記往復ブロックを固定子コアの内周面に沿って軸方向に、前記固定子コアの一端面側から他端面側まで移動させることで、前記線材を前記ガイド用溝に沿ったコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、この後、前記線材挿入用治具の前記係止部に前記線材を係止させながら前記スロットの奥方まで前記線材を移動させることで、前記コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記最終スロットから周方向一方側に所定スロット数だけ離れた一のスロット（７２）と前記一のスロットから周方向一方側に前記所定スロット数だけ離れた他のスロット（７３）とに同時に挿入する挿入工程とを含む第１工程（Ｓ２）と、
   前記第１工程後に前記固定子コアの前記他端面側まで移動した前記往復ブロックの前記引込用溝に、前記第２ボビンから繰り出される前記線材において前記固定子コアにおける挿入済みの最終スロットから外側に延びる前記線材の一部を引き込み、この状態で前記往復ブロックを前記固定子コアの軸方向に前記固定子コアの前記他端面側から再び前記一端面側まで移動させることで、前記線材を前記ガイド用溝に沿ったコ字状に折り曲げる折り曲げ工程と、この後、前記線材挿入用治具の前記係止部に前記線材を係止させながら前記スロットの奥方まで前記線材を移動させることで、前記コ字状部分の対向する一辺と他辺とを、前記一のスロットと前記他のスロットとに同時に挿入する挿入工程とを含む第２工程（Ｓ３）とを、
   交互に繰り返し行うことで、前記線材を前記固定子コアに巻回してコイルを形成するように構成されたことを特徴とする回転電機の固定子の巻線装置。
8. 前記往復ブロックは、その底面の中央部に前記引込用溝が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の固定子の巻線装置。
9. 前記線材挿入用治具は、一対の第１治具（３３）と第２治具（３４）とからなり、前記第１治具及び前記第２治具がそれぞれ前記係止部を有し、これら前記第１治具及び前記第２治具の前記係止部により前記線材を前記一のスロットと前記他のスロットとに同時に挿入するものであることを特徴とする請求項７または８に記載の回転電機の固定子の巻線装置。

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