JP6235818B2 - 螺旋状コイルの挿入方法、挿入装置及び螺旋巻きステータ - Google Patents

Description

本発明は、コイル挿入治具のブレードの所定の間隙に、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ステータコアの全スロットに同時挿入する螺旋状コイルの挿入方法、挿入装置及び螺旋巻きステータに関する。

ステータコアの端面から見たときコイル同士が螺旋状に重なった形態をなすステータ（以下「螺旋巻きステータ」とする）が知られている。このような螺旋巻きステータは、コイルエンドが短く、その高さが比較的均一でコンパクトな形状となるとともに、モータとしたときのトルクムラが小さく、モータの振動や騒音を低減させることができるという優れた特性を有している。

下記特許文献１には、そのような螺旋巻きステータを製造するため、ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードを有するコイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットするコイル巻線・セット方法及びコイル巻線・セット装置が開示されている。

一方、下記特許文献２には、円筒状のステータコアの内歯に対応して配置されるブレードにコイルを保持させ、このコイルをストリッパにより押圧して前記ステータコアの内歯相互間に形成されるスロットに挿入するコイル挿入方法において、前記ストリッパをコイルの挿入方向に沿って所定間隔をおいて複数個直列に配置するとともに、この複数のストリッパのコイル挿入方向前方側のブレードに、前記スロットに挿入すべき全コイルを複数に分割したコイルの一部をそれぞれ保持させ、前記挿入方向前方側のストリッパから順に、前記コイルの一部をそれぞれ押圧して前記スロットの底部側から開口部側に向けて順次積層するよう挿入することを特徴とするコイル挿入方法が開示されている。

ＷＯ２０１２／１５３８４４号公報 特開２０００―６９７２３号公報

特許文献１には、ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードを有するコイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットする方法が開示されているが、そのようにセットされたコイルをステータコアのスロットに挿入する場合には、螺旋状に積み重なったコイルを全スロットに同時挿入する必要があった。

このため、コイル挿入治具のブレードを全て固定ブレードとする必要があり、可動ブレードを用いた通常のコイル挿入の場合に比べて、ブレードとコイルとの間の摩擦抵抗が増大すると共に、全てのスロットにコイルを同時挿入することからますます挿入抵抗が大きくなって、挿入が困難になるという問題があった。

また、特許文献２には、１つのスロットに挿入すべきコイルを複数に分割して、直列に配置したストリッパによって順次挿入することが記載されているが、可動ブレードを有するコイル挿入治具を用いており、螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを挿入することはできなかった。

したがって、本発明の目的は、コイル挿入治具のブレードの所定の間隙に、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ステータコアの全スロットに同時挿入する際、コイル挿入抵抗を低減して、コイルを損傷することなくスムーズに挿入できるようにした螺旋状コイルの挿入方法、挿入装置、及びそのような螺旋状コイルを挿入された螺旋巻きステータを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の螺旋状コイルの挿入方法は、ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードを有するコイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ステータコアの対応するスロットに同時挿入する螺旋状コイルの挿入方法において、
前記ブレードの全てを、コイル挿入時において前記ステータコアに対して固定される固定ブレードとし、
前記コイルを前記ステータコアの対応するスロットに同時挿入するためのストリッパとして、挿入方向前方に配置された第１ストリッパと、挿入方向後方に配置された第２ストリッパとを用い、
前記ステータコアの１つのスロットに挿入されるコイルを、先に挿入される第１コイルと、後に挿入される第２コイルの２つに分けて、
前記コイル挿入治具に第２ストリッパをセットした状態で、該第２ストリッパ上に第２コイルをセットし、
第２コイル上に前記第１ストリッパをセットした状態で、該第１ストリッパ上に第１コイルをセットし、
前記第１ストリッパ及び前記第２ストリッパを押し上げて、前記第１ストリッパにより前記第１コイルを対応するスロットに挿入した後、前記第２ストリッパにより前記第２コイルを対応するスロットに挿入することを特徴とする。

本発明の螺旋状コイルの挿入方法においては、前記コイル挿入治具の前記ブレードの外側には、前記スロットに前記第２コイルが挿入されるとき、前記スロットの開口を塞ぐように挿入されるウェッジを案内するウェッジガイドが配置されており、
前記ウェッジガイドは、その両側面の内径側と外径側にそれぞれリブを有し、それらのリブの間が中間凹部をなして、断面Ｈ字状をなしており、
前記第１ストリッパは、軸方向に見たとき、前記ブレード及び前記ウェッジガイドの内径側リブの間隙を通る第１縮径部と、前記ウェッジガイドの径方向中間凹部に適合する第１拡径部と、前記ウェッジガイドの外径側リブの間隙を通る第２縮径部と、前記スロットの内径に適合し、前記スロットの径方向中間部まで伸びる第２拡径部とを有する形状をなしており、
前記第１ストリッパにより前記第１コイルを前記スロットに挿入すると共に、前記スロットの奥方に押込み成形することが好ましい。

また、本発明の螺旋状コイルの挿入装置は、ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードを有するコイル挿入治具と、前記コイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、前記ステータコアの対応するスロットに同時挿入するストリッパとを備えた螺旋状コイルの挿入装置において、
前記コイル挿入治具の前記ブレードは、その全てが、コイル挿入時において前記ステータコアに対して固定される固定ブレードからなり、
前記ストリッパとして、挿入方向前方に配置された第１ストリッパと、挿入方向後方に配置された第２ストリッパとが設けられ、
前記ステータコアの１つのスロットに挿入されるコイルを、先に挿入される第１コイルと、後に挿入される第２コイルの２つに分けて、
前記第２ストリッパ上に第２コイルをセットし、前記第１ストリッパ上に第１コイルをセットした状態で、前記第１ストリッパ及び前記第２ストリッパを押し上げることにより、前記第１ストリッパにより前記第１コイルが対応するスロットに挿入された後、前記第２ストリッパにより前記第２コイルが対応するスロットに挿入されるように構成されていることを特徴とする。

本発明の螺旋状コイルの挿入装置においては、前記コイル挿入治具の前記ブレードの外側には、前記スロットに前記第２コイルが挿入されるとき、前記スロットの開口を塞ぐように挿入されるウェッジを案内するウェッジガイドが配置されており、
前記ウェッジガイドは、その両側面の内径側と外径側にそれぞれリブを有し、それらのリブの間が中間凹部をなして、断面Ｈ字状をなしており、
前記第１ストリッパは、軸方向に見たとき、前記ブレード及び前記ウェッジガイドの内径側リブの間隙を通る第１縮径部と、前記ウェッジガイドの径方向中間凹部に適合する第１拡径部と、前記ウェッジガイドの外径側リブの間隙を通る第２縮径部と、前記スロットの内径に適合し、前記スロットの径方向中間部まで伸びる第２拡径部とを有する形状をなしており、
前記第１ストリッパにより、前記第１コイルが前記スロットに挿入されると共に、前記スロットの奥方に押込み成形されるように構成されていることが好ましい。

更に、本発明の螺旋巻きステータは、ステータコアの端面から見たとき、コイル同士が螺旋状に重なった形状をなすと共に、１つのスロットに挿入される同相のコイルが２つに分かれて、スロットの内径側及び外径側に挿入されて、螺旋状に重なった形状のコイルが内外２層をなして装着されていることを特徴とする。

本発明によれば、ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードを有するコイル挿入治具のブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ブレードの全てを固定ブレードとして、ステータコアの対応するスロットに同時挿入する際、１つのスロットに挿入されるコイルを先に挿入される第１コイルと、後に挿入される第２コイルの２つに分けて、コイル挿入治具に第２ストリッパをセットした状態で、該第２ストリッパ上に第２コイルをセットし、第２コイル上に第１ストリッパをセットした状態で、該第１ストリッパ上に第１コイルをセットし、第１ストリッパ及び第２ストリッパを押し上げて、第１ストリッパにより第１コイルを対応するスロットに挿入した後、第２ストリッパにより第２コイルを対応するスロットに挿入するようにしたので、螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルであっても、コイル挿入抵抗を少なくして、スムーズに挿入することが可能となる。

また、こうして形成された螺旋巻きステータは、ステータコアの端面から見たとき、コイル同士が螺旋状に重なった形状をなすと共に、１つのスロットに挿入される同相のコイルが２つに分かれて、スロットの内径側及び外径側に挿入されて、螺旋状に重なった形状のコイルが内外２層をなして装着された形態となるので、コイルエンドが非常に短くフラットな形状になる。その結果、モータの性能を向上させると共に、巻線の使用量を低減でき、ステータの小型・軽量化を実現することができる。

本発明の一実施形態による螺旋状コイルの挿入方法の第１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第２工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第３工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第４工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第５工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第６工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第７工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第８工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第９工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第１０工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第１１工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第１２工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第１３工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第１４工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第１５工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第１６工程を示す縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第２ストリッパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第１ストリッパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法の第２ストリッパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法のコアガイドの基部側部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同螺旋状コイルの挿入方法のコアガイドの先端側部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。同ノズルの縦断面図である。 同挿入方法で得られる螺旋巻きステータの平面図である。 同挿入方法で得られる螺旋巻きステータの実例を示す写真である。 同挿入方法で得られる螺旋巻きステータの実例を示す写真である。

以下、図面に基づいて本発明による螺旋状コイルの挿入装置の一実施形態について説明する。

図１は、コイル挿入治具１０に、第２ストリッパ２０を配置し、第２コイルＣ２をセットした状態を示している。コイル挿入治具１０は、円筒状のホルダ１１を有し、その外周にはインデックス用のギヤ部材１２が装着されている。ホルダ１１の内周には、ウェッジガイド１３の基部が固定されている。また、ウェッジガイド１３の内周には、ブレード１４が配置されており、ブレード１４は、それらの基部を、ホルダ１１の内側に配置された筒状のブレードホルダ１５に固定されている。

図１９に示すように、ステータコア３０は、その内周に複数のティース３１を有し、各ティース３１の間が、コイルが挿入されるスロット３２をなしている。そして、ブレード１４は、これらのティース３１の内端面が嵌合する溝１４ａを有しており、ティース３１の内端面に嵌合して装着されるようになっている。ブレード１４は、図７に示すようにステータコア３０をセットした状態で、その先端部がステータコア３０の上端面からやや突出する程度の長さとされている。

ウェッジガイド１３は、ステータコア３０を装着したとき、その上端部がステータコア３０の下端面に達する程度の長さとされている（図１，７参照）。また、図１９に示すように、ウェッジガイド１３は、ブレード１４の外周に配置され、その両側面の内径側と外径側にそれぞれリブ１３ａ、１３ｂを有し、それらのリブ１３ａ、１３ｂの間が中間凹部１３ｃをなして、断面Ｈ字状をなしている。そして、隣接するウェッジガイド１３どうしの間を通して、軸方向から見てコ字状に折曲されたウェッジ（絶縁紙）が挿入され、第２コイルの挿入時に、図示しないウェッジプッシャにより、スロット３２の開口部を塞ぐように、スロット３２内に挿入されるようになっている。

第２ストリッパ２０は、図１７に示すように、全体として円柱状をなし、外周にブレード１４の間隙に挿入される複数の歯２１を有している。第２ストリッパ２０の下面には、図８，９，１０等に示される駆動軸２２の先端部が着脱可能に嵌合するカップリングが配置された凹部２３が形成されている。第２ストリッパ２０の歯２１の突出長さは、ステータコア３０のスロット３２の開口部よりやや内方に挿入される程度の長さとされている。

図１に示すように、第２ストリッパ２０の上面には、円柱状のスペーサ２４が取付けられている。このスペーサ２４は、ブレード１４の内周との間に所定の間隙が形成される程度の外径とされている。この間隙は、図３に示すように、ブレード１３に引き掛けられた第２コイルＣ２のループの内径側が挿入される部分となる。

図５、６に示すように、スペーサ２４上には、第１ストリッパ４０が設置されるようになっている。第１ストリッパ４０は、図１８に示すように、全体として円盤状をなし、外周にブレード１４の間隙に挿入される複数の歯４１を有している。側方から見たとき、歯４１は、下方に向けて次第に高く突出するテーパ部４１ａと、最も外径側に突出した先端面４１ｂとを有している。

また、歯４１は、図１９に示すように、軸方向に見たとき、ブレード１４及びウェッジガイド１３の内径側リブ１３ａの間隙を通る第１縮径部４１ｃと、ウェッジガイド１３の径方向中間凹部に適合する第１拡径部４１ｄと、ウェッジガイド１３の外径側リブ１３ｂの間隙を通る第２縮径部４１ｅと、スロット３２の内径に適合し、スロット３２の径方向中間部まで伸びる第２拡径部４１ｆとを有する形状をなしている。

第１ストリッパ４０は、第１コイルＣ１を、ステータコア３０のスロット３２の半径方向外方に押し込んで、スロット３２の内径側に、第２コイルＣ２を挿入するための空間を確保しなければならない。このため、第１ストリッパ４０の歯４１は、第２ストリッパ２０の歯２１よりも、外径側に長く突出して、ブレード１４の隙間だけでなく、ウェッジガイド１３の隙間も通過しなければならない。

しかしながら、螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルＣ１は、ブレード１４の全てを固定ブレードにし、スロット３２の全てに同時挿入しなければならないので、例えば前記特許文献２（特開２０００―６９７２３号公報）に示されるような同心巻きコイルに適用されるものに比べて、より大きな押込み抵抗がかかる。このため、この実施形態では、ブレード１３の中間凹部１３ｃの間を通る部分を第１拡径部４１ｄとして、歯４１の全体としての強度を高めている。

第１ストリッパ４０の下面中央には、凹部４１ｇ（図１８参照）が形成されており、軽量化が図られている。

第１ストリッパ４０の上部には、円柱状のスペーサ４２が取付けられている。このスペーサ４２は、ブレード１４の内周との間に所定の間隙が形成される程度の外径とされている。この間隙は、図４に示すように、ブレード１３に引き掛けられた第１コイルＣ１のループの内径側が挿入される部分となる。

図５，６に示すように、ブレード１４上には、コアガイド５０が設置されるようになっている。コアガイド５０は、本体部５１と、導入部５２とからなっている。図２０に示すように、本体部５０は、ステータコア３０のティース３１の隙間と、ブレード１４の隙間に挿入される歯５５を外周に有している。

図２１に示すように、導入部５２は、ステータコア３０のティース３１の隙間に挿入される歯５６を外周に有しており、この歯５６は、側面から見たとき、軸方向先端側に向けて次第に縮径するテーパ部５６ａと、最大径となる先端部５６ｂとを有している。

導入部５２は、図示しないボルトによって、本体部５１の上面に固定されるようになっている。導入部５２の上面中央には、支軸５４が取付けられており、図示しない駆動装置によって、上下方向に移動するカップリング５３が、支軸５４外周に着脱可能に連結されて、コアガイド５０をブレード１４の上端部に設置したり、ブレード１４の上端部から取り外したりすることができるようになっている。

ステータコア３０をブレード１４の上部に設置するとき、ブレード１４の上部にコアガイド５０を設置しておくことにより、ステータコア３０のティース３１の隙間に、導入部５２の歯５６が入り、更に本体部５０の歯５５が入って、ステータコア３０のティース３１の内端面が、ブレード１４の溝１４ａに嵌合して（図１９参照）、ステータコア３０がブレード１４の上端部外周に装着されることになる（図６，７参照）。

図６，７に示すように、ステータコア３０は、パレット状のコアホルダ６０に保持されて、ブレード１４上に着脱されるようになっている。コアホルダ６０は、座板６１と天板６２とスペーサリング６３とを有し、座板６１と天板６２との間に、ステータコア３０を挟持して保持するようになっている。また、座板６１と天板６２には、ステータコア３０のティース３１の上下端面に当接するように、外径方向から内径方向に向けて放射状に、進退可能にスライドする複数のカフサ６４が配置されている。各カフサ６４は、対応するティース３１の上下端面に当接して、ステータコア３０の上下端面から突出するスロット絶縁紙のカフスを支持する。なお、図中６５は、上記カフサ６４を進退動作させるための操作棒である。この装置は試作品であるため、カフサ６４を操作棒６５で進退動作させるようにしているが、実際には、カム機構を使って自動的に進退動作させることになる。そのような構造は、例えば特開平７−２２２４１１号公報などに開示された公知の構造であるため、その詳細な説明は省略することにする。

本発明の螺旋状コイルの挿入装置は、上述したコイル挿入治具１０と、第１ストリッパ４０と、第２ストリッパ２０とを、必須の構成要件として備えた装置である。コイル挿入治具１０のブレード１４は、全部固定ブレードとされている。

次に、上記螺旋状コイルの挿入装置を用いた、本発明による螺旋状コイルの挿入方法の一実施形態について説明する。

図１に示すように、コイル挿入治具１０には、第２ストリッパ２０とスペーサ２４とが設置されている。そして、例えば前記特許文献１（ＷＯ２０１２／１５３８４４号公報）に開示された方法によって、コイル挿入治具１０のブレード１４の所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態に、第２コイルＣ２をセットする。このコイルセット方法及び装置については、上記特許文献１に詳細に説明されているので、その説明を省略することにする。

次に、図２，３に示すように、ブレード１４の上方から、第１ストリッパ４０及びスペーサ４２を挿入して設置する。第１ストリッパ４０の歯４１は、図１９に示すように、ブレード１４の間隙を通り、更にウェッジガイド１３の間隙を通って下方に移動し、第１ストリッパ４０がスペーサ２４上に設置される。このとき、第２コイルＣ２のループの内径側が、スペーサ２４の外周とブレード１４の内周との間に保持され、第２コイルＣ２がばらけるのを抑制される。

次に、図４に示すように、例えば前記特許文献１（ＷＯ２０１２／１５３８４４号公報）に開示された方法によって、コイル挿入治具１０のブレード１４の所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態に、第１コイルＣ１をセットする。

第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とは、１つのスロット３２に入るコイルを２つに分けて、外径側（スロット３２の奥方）に入るコイルを第１コイルＣ１とし、内径側（スロット３２の開口部側）に入るコイルを第２コイルＣ２としたものである。したがって、ステータコア３０の同じスロット３２に入る第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とは、ブレード１４に引き掛けられる間隙も同じとなる。そして、同じスロット３２に入る第１コイルＣ１と第２コイルＣ２とは、同相のコイルであるため、それらの間に相間絶縁紙を挿入する必要がない。

次いで、図５，６に示すように、図示しない駆動装置によって移動するカップリング５３に保持された支軸５４を介して、コアガイド５０をブレード１４の上方に移動させ、ブレード１４上に設置する。コアガイド５０がブレード１４上に設置されると、カップリング５３は支軸５４から外されて上方に待機し、ステータコア３０を保持したコアホルダ６０が、ブレード１４の上方に配置される。

そして、図７に示すように、コアホルダ６０を下降させ、コアガイド５０によって案内しながら、ステータコア３０をブレード１４の外周に装着する。このとき、図１９に示すように、ブレード１４の外側の溝１４ａに、ステータコア３０のティース３１の内端面が嵌合して、隣接するブレード１４どうしの間隙が、対応するスロット３２の開口部に整合して配列される。

この状態で、図８に示すように、駆動軸２２が上昇し、第２ストリッパ３０の凹部２３に配置されたカップリングに接続されて、第２ストリッパ３０、スペーサ２４、第１ストリッパ４０、スペーサ４２が上昇する。

そして、駆動軸２２を更に上昇させると、図９、１０に示すように、第１ストリッパ４０によって、第１コイルＣ１が押し上げられ、第１ストリッパ４０の歯４１（図１８，１９参照）によって、第１コイルＣ１がステータコア３０の対応するスロット３２に挿入されていく。このとき、ステータコア３０の下面に配置されたコイルガイド６６が、第１コイルＣ１をスムーズにスロット３２に導入させるので、挿入部での抵抗を軽減させると共に、コイルの損傷を軽減することができる。なお、前述したようにブレード１４は全て固定ブレードであり、第１コイルＣ１は、全てのスロット３２に同時挿入される。

このとき、図１８に示すように、第１ストリッパ４０の歯４１は、先端側にテーパ面４１ａを有するので、第１コイルＣ１が徐々に外径側に押されて、スロット３２の奥方に導かれる。また、図１９に示すように、第１ストリッパ４０の歯４１は、ブレード１４の間隙を通り、更にウェッジガイド１３の間隙を通って、スロット３２の半径方向中間部まで伸びているが、ウェッジガイド１３の中間凹部１３ｃの部分で拡径して第１拡径部４１ｄをなしているので、充分な剛性が付与され、第１コイルＣ１を確実にスロット３２の半径方向途中まで押し込むことができる。

その結果、スロット３２の内径側には、次の第２コイルＣ２を挿入するための空間が形成され、第１コイルＣ１を挿入した後、第１コイルＣ１を外径側に寄せる中間成形等が必要なくなり、第２コイルＣ２を連続して挿入することが可能となる。

次いで、図１１、１２に示すように、駆動軸２２が更に上昇し、今度は、第２ストリッパ２０によって、第２コイルＣ２が押し上げられ、第２ストリッパ２０の歯２１（図１７参照）によって、第２コイルＣ２が対応するスロット３２に挿入されていく。前述したように、第１ストリッパ４０の歯４１によって、第１コイルＣ１がスロット３２の半径方向途中まで奥方に押し込められているので、その内径側の空間に、第２コイルＣ２をスムーズに挿入することができる。

なお、このとき、隣接するウェッジガイド１３の中間凹部１３ｃ（図１９参照）の間隙を通して、軸方向から見てコ字状に折曲された図示しないウェッジ（絶縁紙）が、図示しないウェッジプッシャによって、ステータコア３０のスロット３２に押し込まれていき、スロット３２の開口部を塞ぐように配置される。このようなウェッジ挿入機構は、既に周知であるので、その詳しい説明は省略する。

なお、第１ストリッパ４０の上昇に伴って、スペーサ４２を介して、コアガイド５０が押し上げられ、コアガイド５０は、支軸５４を介して、カップリング５４に接続された駆動装置によって上方に取り出される。

図１３に示すように、駆動軸２２が更に上昇すると、第１ストリッパ４０によって押し上げられた第１コイルＣ１が、ステータコア３０の上端面から突出し、ブレード１４の上端部から外径側に広がって、両側部を所定のスロット３２に挿入され、コイルエンドが所定のティース３１の端面から露出した状態、すなわち、第１コイルＣ１が完全に挿入された状態となる。

図１４、１５に示すように、駆動軸２２が更に上昇して、第２ストリッパ２０によって第２コイルＣ２が更に押し上げられ、第２コイルＣ２が、ステータコア３０の上端面から突出し、ブレード１４の上端部から外径側に広がって、両側部を所定のスロット３２に挿入され、コイルエンドが所定のティース３１の端面から露出した状態、すなわち、第２コイルＣ２が完全に挿入された状態となる。

こうして、第１コイルＣ１及び第２コイルＣ２の挿入が終了すると、図１５，１６に示すように、第１ストリッパ４０及びスペーサ４２は、図示しない駆動装置によって上方に取り出され、第２ストリッパ２０及びスペーサ２４は、駆動軸２２の下降によって下降して、初期位置に復帰する。

次いで、コアホルダ６０をブレード１４の先端部から取り外し、必要によって、図示しないコイル成形装置により、コイルエンドがコンパクトな形状となるように成形し、コア３０をコアホルダ６０から取り外すことにより、ステータコア３０へのコイル挿入作業が終了する。

図２２に示すように、こうして得られた螺旋巻きステータ７０は、ステータコア３０のスロット３２の外径側に第１コイルＣ１が挿入され、内径側に第２コイルＣ２が挿入されて、螺旋巻きコイルが同心状に２重に挿入された形状をなしている。すなわち、ステータコア７０の端面から見たとき、コイル同士が螺旋状に重なった形状をなすと共に、１つのスロットに挿入される同相のコイルが、第１コイルＣ１と第２コイルＣ２の２つに分かれて、スロットの内径側及び外径側に挿入されて、螺旋状に重なった形状のコイルが内外２層をなして装着された構造をなしている。また、図２３，２４は、本発明の方法によって得られた螺旋巻きステータの実例を示す写真である。

このように、ステータコアの１つのスロットに挿入されるコイルを、先に挿入される第１コイルと、後に挿入される第２コイルの２つに分けて、それぞれのコイルを、コイル挿入治具のブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットして、第１ストリッパと第２ストリッパとによって順次挿入することにより、コイルエンドの高さが低く、しかもフラットで、コンパクトな形状に整えられたステータを得ることができる。

このステータは、螺旋状に重なりあって挿入されたコイルによって、モータとしたときのトルクムラが小さく、モータの振動や騒音を低減させることができると共に、コイルエンドが短いので渦電流損失が少なく、モータの小型化に寄与することができる。なお、このステータは、発電機等にも利用することができる。

１０…コイル挿入治具
１１…ホルダ
１２…ギヤ部材
１３…ウェッジガイド
１３ａ、１３ｂ…リブ
１３ｃ…中間凹部
１４…ブレード
１４ａ…溝
１５…ブレードホルダ
２０…第２ストリッパ
２１…歯
２２…駆動軸
２３…凹部
２４…スペーサ
３０…ステータコア
３１…ティース
３２…スロット
４０…第１ストリッパ
４１…歯
４１ａ…テーパ面
４１ｂ…先端面
４１ｃ…第１縮径部
４１ｄ…第１拡径部
４１ｅ…第２縮径部
４１ｆ…第２拡径部
４１ｇ…凹部
４２…スペーサ
５０…コアガイド
５１…本体部
５２…導入部
５３…カップリング
５４…支軸
５５…歯
５６…歯
５６ａ…テーパ部
５６ｂ…先端部５６ｂ
６０…コアホルダ
６１…座板
６２…天板
６３…スペーサリング
６４…カフサ
６５…操作棒
６６…コイルガイド
Ｃ１…第１コイル
Ｃ２…第２コイル

Claims (2)

1. ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードを有するコイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ステータコアの対応するスロットに同時挿入する螺旋状コイルの挿入方法において、
   前記ブレードの全てを、コイル挿入時において前記ステータコアに対して固定される固定ブレードとし、
   前記コイルを前記ステータコアの対応するスロットに同時挿入するためのストリッパとして、挿入方向前方に配置された第１ストリッパと、挿入方向後方に配置された第２ストリッパとを用い、
   前記ステータコアの１つのスロットに挿入されるコイルを、先に挿入される第１コイルと、後に挿入される第２コイルの２つに分けて、
   前記コイル挿入治具に第２ストリッパをセットした状態で、該第２ストリッパ上に第２コイルをセットし、
   第２コイル上に前記第１ストリッパをセットした状態で、該第１ストリッパ上に第１コイルをセットし、
   前記第１ストリッパ及び前記第２ストリッパを押し上げて、前記第１ストリッパにより前記第１コイルを対応するスロットに挿入した後、前記第２ストリッパにより前記第２コイルを対応するスロットに挿入するようにし、
   前記コイル挿入治具の前記ブレードの外側には、前記スロットに前記第２コイルが挿入されるとき、前記スロットの開口を塞ぐように挿入されるウェッジを案内するウェッジガイドを配置し、
   前記ウェッジガイドは、その両側面の内径側と外径側にそれぞれリブを有し、それらのリブの間が中間凹部をなして、断面Ｈ字状をなしており、
   前記第１ストリッパは、軸方向に見たとき、前記ブレード及び前記ウェッジガイドの内径側リブの間隙を通る第１縮径部と、前記ウェッジガイドの径方向中間凹部に適合する第１拡径部と、前記ウェッジガイドの外径側リブの間隙を通る第２縮径部と、前記スロットの内径に適合し、前記スロットの径方向中間部まで伸びる第２拡径部とを有する形状をなしており、
   前記第１ストリッパにより前記第１コイルを前記スロットに挿入すると共に、前記スロットの奥方に押込み成形することを特徴とする螺旋状コイルの挿入方法。
2. ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードを有するコイル挿入治具と、前記コイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、前記ステータコアの対応するスロットに同時挿入するストリッパとを備えた螺旋状コイルの挿入装置において、
   前記コイル挿入治具の前記ブレードは、その全てが、コイル挿入時において前記ステータコアに対して固定される固定ブレードからなり、
   前記ストリッパとして、挿入方向前方に配置された第１ストリッパと、挿入方向後方に配置された第２ストリッパとが設けられ、
   前記ステータコアの１つのスロットに挿入されるコイルを、先に挿入される第１コイルと、後に挿入される第２コイルの２つに分けて、
   前記第２ストリッパ上に第２コイルをセットし、前記第１ストリッパ上に第１コイルをセットした状態で、前記第１ストリッパ及び前記第２ストリッパを押し上げることにより、前記第１ストリッパにより前記第１コイルが対応するスロットに挿入された後、前記第２ストリッパにより前記第２コイルが対応するスロットに挿入されるように構成されており、
   前記コイル挿入治具の前記ブレードの外側には、前記スロットに前記第２コイルが挿入されるとき、前記スロットの開口を塞ぐように挿入されるウェッジを案内するウェッジガイドが配置されており、
   前記ウェッジガイドは、その両側面の内径側と外径側にそれぞれリブを有し、それらのリブの間が中間凹部をなして、断面Ｈ字状をなしており、
   前記第１ストリッパは、軸方向に見たとき、前記ブレード及び前記ウェッジガイドの内径側リブの間隙を通る第１縮径部と、前記ウェッジガイドの径方向中間凹部に適合する第１拡径部と、前記ウェッジガイドの外径側リブの間隙を通る第２縮径部と、前記スロットの内径に適合し、前記スロットの径方向中間部まで伸びる第２拡径部とを有する形状をなしており、
   前記第１ストリッパにより、前記第１コイルが前記スロットに挿入されると共に、前記スロットの奥方に押込み成形されるように構成されていることを特徴とする螺旋状コイルの挿入装置。