JP6385102B2 - コイル巻線・セット方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、導線を巻線してコイルを形成し、コイル保持具に該コイルを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・セット装置に関する。

ステータコアにコイルを装着する方法としては、ステータコアの内歯に直接コイルを巻付ける直巻方法と、巻線したコイルをコイル挿入治具に保持させておき、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コイル挿入方法とが採用されている。

しかしながら、従来のコイル挿入方法では、各磁極に対して同心巻きされたコイルしか形成できないので、そのようなステータコアを用いたモータは、周方向の起磁力密度が不均一になるという現象によってトルクムラが発生する。このトルクムラはモータの振動や騒音を発生させる原因となり、効率低下も起こす。

このような問題を解決するため、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共に、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。

そして、このような螺旋巻きステータを作るため、下記特許文献１には、コイル保持具に、全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットする方法が提案されている。この方法は、コイル保持具に、最初にセットする開始側ステータコイルを基準として所定の一方向となるコイルセット方向に順次重ね合わせながらコイルをセットし、開始側ステータコイルの一方の片側のセット位置に対して他方の片側を同一位置又は超える位置にセットする終了側ステータコイルについては、当該ステータコイルを前記開始側ステータコイルに潜り込ませるようにしてセットすることを特徴としている。

また、下記特許文献２には、コイル挿入装置を使用してステータコアに複数個のコイルを螺旋状に重ね合わせて装着するため、円環状に配列された複数本のガイド棒を有するコイル保持具を用いて、前記ガイド棒の間隙の所定の位置から、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを順番に、所定間隔で落とし込み、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定の間隙に入り、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の間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットするコイルセット方法において、前記ガイド棒の間隙の所定の位置からコイルを落とし込み始める際、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側であって、最後のコイル及びその前のいくつかのコイルの一側を落とし込む際に干渉するもの、及び前のコイルの他側が正規でない間隙に落とし込まれていて、正規の間隙に落とし込むと前のコイルの他側が抜き出せなくなるものについては、それらに干渉しない正規でない間隙に落とし込んでおき、最後のコイルが落とし込まれた後、正規でない間隙に落とし込まれた、最初のコイル及びそれに続くいくつかのコイルの他側を抜き出して正規の間隙に落とし込むことを特徴とするコイルセット方法が開示されている。

一方、特許文献１、２に記載された方法で、コイル保持具に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定の間隙に入り、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の間隙に入るようにコイルを落とし込んでいくと、コイルが次第に積み上がってしまい、コイル保持具として非常に長いものが必要となるという問題が生じることがわかった。

このため、下記特許文献３には、導線を巻線してコイルを形成し、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ガイド棒を有するコイル保持具の前記ガイド棒の所定間隙にコイルを順次落とし込み、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コイルをセットするコイル巻線・セット方法において、導線供給装置から供給される導線を巻線保持具の外周に所定回数ずつ巻付けて、該巻線保持具の長手方向に沿って複数のコイルを形成する巻線工程と、前記巻線保持具の外周に巻付けられたコイルの両側を押さえ板で押さえつつ、前記巻線保持具を縮径させて、コイルの一側が他側に対して低い位置になるように斜め掛けにするコイル傾斜工程と、前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に、斜め掛けされたコイルの一側を整合させて、該コイルの一側を前記ガイド棒の所定間隙に落とし込み、次いで必要に応じて前記コイル保持具を回転させ、前記コイル保持具のガイド棒の別の所定間隙に、斜め掛けされたコイルの他側を整合させて、該コイルの他側を前記ガイド棒の別の所定間隙に落とし込むコイル落とし込み工程とを含むことを特徴とするコイル巻線・セット方法が開示されている。

特開２００７−３３６７２０号公報 特開２０１２−２３９３２３号公報 特開２０１３−２２９９７４号公報

上記特許文献３に記載された方法では、巻枠を２つのパーツに分けて該２つのパーツを上下から組み合わせた状態で巻線し、巻線終了後に１つのパーツを下方に抜き出し、巻枠の外周に巻付けられたコイルの両側を押さえ板で押さえつつ、巻枠を縮径させて、コイルの一側が他側に対して低い位置になるように斜め掛けにしてコイルを挿入するようにしているが、巻枠の構造が複雑となり、全高の高い装置となるという問題があった。

したがって、本発明の目的は、コイル保持具に、全体として螺旋状に重なり合った状態にコイルをセットする際、コイルが積み上がってしまわないように、比較的簡単な装置構造によって、コイルを斜めにして挿入できるようにしたコイル巻線・セット方法及び装置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１つは、導線を巻線してコイルを形成し、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ガイド棒を有するコイル保持具の前記ガイド棒の所定間隙にコイルを順次落とし込み、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、コイルの他側が前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コイルをセットするコイル巻線・セット方法において、
導線を回転する巻枠に巻き付けてコイルを形成する巻線工程と、
前記コイル保持具を回転位置決めすると共に、前記巻枠に巻き付けられたコイルの両側が前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合するように前記巻枠を移動させる移動工程と、
コイルの両側を押し下げて前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に落とし込む落とし込み工程とを含み、
前記落とし込み工程の際、隣接するコイルの下になるコイルの一側を、前記と反対側に隣接するコイルの上に重なるコイルの他側に対して、より大きく下方に押し下げることにより、コイルを斜めにすることを特徴とするコイル巻線・セット方法を提供するものである。

上記発明によれば、巻枠に導線を巻付けてコイルを形成した後、コイル保持具を回転位置決めすると共に、巻枠に巻き付けられたコイルの両側がコイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合するように巻枠を移動させ、コイルの両側を押し下げてコイル保持具のガイド棒の所定間隙に落とし込む際、隣接するコイルの下になるコイルの一側を、前記と反対側に隣接するコイルの上に重なるコイルの他側に対して、より大きく下方に押し下げることにより、コイルを斜めにするようにしたので、巻枠を上下２つのパーツに分けて組合せる必要がなくなり、巻枠の構造が簡略化されると共に、装置の全高が増大してしまうのを抑制することができる。また、巻枠に巻付けられたコイルをそのままコイル保持具に落とし込むので、コイルの配列も乱れにくくなる。

上記発明においては、前記巻枠を、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の３組設け、各巻枠に導線を所定回数ずつ巻付けると共に、巻方向をコイル毎に交互に反転させて、各巻枠の下方から上方に向けて複数のコイルを形成し、各巻枠に巻き付けられたコイルの両側を、前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合させるように、各巻枠を交代でコイル保持具に移動させて、各相のコイルを１つずつ順次落とし込むことが好ましい。

上記態様によれば、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の各巻枠を交代でコイル保持具に移動させて、各相のコイルを１つずつ順次落とし込むようにしたので、同相のコイルの渡り線が、異相のコイルを挿入する際に干渉することを防止できる。

また、上記発明においては、前記巻枠を、前記コイル保持具のガイド棒の内径側に入る前方巻枠と、外径側に入る後方巻枠とで構成し、前記落とし込み工程の際、前記前方巻枠又は前記後方巻枠の一方を、他方に対して近接させて前記巻枠を縮径すると共に、コイルを押し下げるまでは、コイルの落下を防止するように、押さえ板を前記巻枠に押し付けてコイルを押さえるようにすることが好ましい。

上記態様によれば、落とし込み工程の際、前方巻枠又は後方巻枠の一方を、他方に対して近接させて前記巻枠を縮径することにより、コイルの落とし込みをスムーズに行えると共に、押え板によってコイルの落下を防止することにより、巻枠に巻付けられたコイルの両側がコイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合して落とし込み操作が開始するまでは、コイルが自重で落下しないようにすることができる。

一方、本発明のもう１つは、導線を巻線してコイルを形成し、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ガイド棒を有するコイル保持具の前記ガイド棒の所定間隙にコイルを順次落とし込み、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、コイルの他側が前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コイルをセットするコイル巻線・セット装置において、
前記コイル保持具と、
導線を供給する導線供給装置と、
それ自身が回転することによって導線供給装置から繰り出された導線を外周に巻き付けてコイルを形成する巻枠と、
該巻枠に巻き付けられたコイルの両側が、前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合するように前記巻枠を移動させる巻枠移動装置と、
前記巻枠に巻き付けられたコイルの両側を押し下げて、コイルを前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に落とし込む押下装置とを備え、
前記押下装置は、コイルの一側を押し下げる第１押下部と、コイルの他側を押し下げる第２押下部とを有し、第１押下部は、第２押下部よりも、より大きく下方にコイルを押し下げるように構成されていることを特徴とするコイル巻線・セット装置を提供するものである。

上記発明によれば、押下装置により、コイルの両側を押し下げてコイル保持具のガイド棒の所定間隙に落とし込む際、第１押下部を、第２押下部よりも、より大きく下方にコイルを押し下げることにより、隣接するコイルの下になるコイルの一側を、前記と反対側に隣接するコイルの上に重なるコイルの他側に対して、より大きく下方に押し下げて、コイルを斜めにすることができる。また、巻枠を上下２つのパーツに分けて組合せる必要がなくなるので、巻枠の構造が簡略化されると共に、装置の全高が増大してしまうのを抑制することができる。更に、巻枠に巻付けられたコイルをそのままコイル保持具に落とし込むので、コイルの配列も乱れにくくなる。

上記発明においては、前記巻枠は、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の３組設けられ、各巻枠には、軸方向の途中に出没可能な反転用突起が設けられており、前記導線供給装置は、前記巻枠が回転して導線が巻き付けられるに従って上昇し、導線が所定回数巻き付けられて１つのコイルが形成されると、前記導線を前記反転用突起に引き掛けて、前記巻枠の回転が反転して導線が巻き付けられて次のコイルが形成されるように構成されており、前記巻枠移動装置は、各巻枠に巻き付けられたコイルの両側を、前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合させるように、各巻枠を交代でコイル保持具に移動させ、前記押下装置によって各相のコイルを１つずつ順次落とし込むように構成されており、前記反転用突起は、前記押下装置によってコイルを落とし込む際、前記巻枠内に引き込んで前記コイルが引っ掛からないように構成されていることが好ましい。

上記態様によれば、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の各巻枠を交代でコイル保持具に移動させて、各相のコイルを１つずつ順次落とし込むようにしたので、同相のコイルの渡り線が、異相のコイルを挿入する際に干渉することを防止できる。

また、前記巻枠は、前記コイル保持具のガイド棒の内径側に入る前方巻枠と、外径側に入る後方巻枠とで構成され、前記押下装置によってコイルを落とし込む際、前記前方巻枠又は前記後方巻枠の一方が他方に対して近接して前記巻枠が縮径するように構成されており、前記前方巻枠又は前記後方巻枠の一方が他方に対して近接した際に、コイルを前記巻枠に押し付けて自重で落下するのを防止する押さえ板が設けられていることが好ましい。

上記態様によれば、落とし込み工程の際、前方巻枠又は後方巻枠の一方を、他方に対して近接させて前記巻枠を縮径することにより、コイルの落とし込みをスムーズに行えると共に、押え板によってコイルの落下を防止することにより、巻枠に巻付けられたコイルの両側がコイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合して落とし込み操作が開始するまでは、コイルが自重で落下しないようにすることができる。

本発明によるコイル巻線・セット装置の一実施形態を示す、装置全体の概略正面図である。 同コイル巻線・セット装置の装置全体の概略平面図である。 同コイル巻線・セット装置の要部を示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置の要部を示す、角度を変えて見た斜視図である。 同コイル巻線・セット装置における、巻枠、巻枠移動装置、コイルの押下装置を示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置における、巻枠を示す説明図であり、（ａ）は巻線時の状態を示す斜視図、（ｂ）コイル落とし込み時の状態を示す斜視図、（ｃ）コイル落とし込み時の状態を示す側面図である。 同コイル巻線・セット装置における、巻枠に導線を巻付けてコイルを形成した状態を示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置における、巻枠に巻付けられたコイルを押さえて縮径させる状態を示す説明図であり、（ａ）は巻枠に導線を巻付けてコイルを形成した状態、（ｂ）はコイルを押さえ板で押さえた状態、（ｃ）は巻枠を縮径させた状態を、それぞれ示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置における、コイルの押下装置を示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置における、コイルの押下装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は巻枠がコイル保持具に移動する前の状態、（ｂ）は巻枠がコイル保持具に移動して、第１押下部及び第２押下部が閉じた状態、（ｃ）第１押下部及び第２押下部が下降した状態、（ｄ）は、第１押下部が第２押下部よりも、更に大きく下降した状態を、それぞれ示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置における、巻枠の移動並びにコイルの押下装置の動作を示す説明図である。 同コイル巻線・セット装置における巻枠移動装置により、Ｕ相の巻枠をコイル保持具に移動させた状態を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 同コイル巻線・セット装置における巻枠移動装置により、Ｗ相の巻枠をコイル保持具に移動させた状態を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 同コイル巻線・セット装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は巻枠をコイル保持具に移動させる前の状態、（ｂ）は巻枠をコイル保持具に移動させた状態を、それぞれ示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は巻枠に巻付けられたコイルの両側がコイル保持具のガイド棒の所定の間隙に整合した状態、（ｂ）は押下装置の第１押下部及び第２押下部を閉じた状態、（ｃ）は第１押下部及び第２押下部が下降してコイルの両側がコイル保持具のガイド棒の所定の間隙に挿入された状態、（ｄ）は第１押下部が第２押下部よりも、更に大きく下降して、コイルの一側が他側に比べてより大きく下方に押し下げられ、コイルが斜めに挿入された状態を、それぞれ示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は第１押下部及び第２押下部が下降してコイルの両側がコイル保持具のガイド棒の所定の間隙に挿入された状態、（ｂ）は第１押下部が第２押下部よりも、更に大きく下降して、コイルの一側が他側に比べてより大きく下方に押し下げられ、コイルが斜めに挿入された状態を、それぞれ拡大して示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置の動作を示す説明図であり、（ａ）はコイルの押下が終了した状態、（ｂ）は第１押下部及び第２押下部は動かずに巻枠のみが上昇した状態、（ｃ）は第１押下部及び第２押下部が開いた状態、（ｄ）押下装置が上昇した状態を、それぞれ示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置において、Ｕ相のコイルを挿入した後、Ｖ相用の巻枠が移動した状態を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 本発明の方法により、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルを、コイル保持具に挿入した状態を示す斜視図である。 同コイル巻線・セット装置における巻枠移動装置と押え板とを示す斜視図である。

以下、本発明によるコイル巻線・セット装置の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１、図２には、同コイル巻線・セット装置の全体の概略構成が示されている。

このコイル巻線・セット装置１０は、基台１１を有し、基台１１上には、複数の支柱１５を介して天板１６が支持されている。なお、図２は、天板１６を省略して示した図である。基台１１上には、回転台１２を介して、コイル保持具１３が設置されている。コイル保持具１３は、所定間隔で環状に配列されて立設された複数本のガイド棒１４を有する。このガイド棒１４は、通常は、適用されるステーコアの内歯に対応する間隔で配置されている。

コイル保持具１３の上方には、天板１６に支持された巻枠移動装置２０を介して巻枠２１が設置されている。また、それに隣接して、同じく天板１６に支持された押下装置２５が設置されている。押下装置２５は、巻枠移動装置２０に巻付けられたコイルＣ（図支柱１５参照）を、コイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に落とし込むためのものである。

また、巻枠２１の側方には、天板１６から垂下するように支持された昇降ガイド２２を介して、導線供給装置２３が昇降可能に設けられている。導線供給装置２３には、図示しない導線リールから導線が供給され、導線はノズル２４から導出するようになっている。

図３に示すように、巻枠移動装置２０は、天板１６上に支持された支持板２６を有している。図４及び図２０に示すように、支持板２６には、ガイドレール２９を介して、スライドベース３０が支持板２６の長手方向に沿って、図示しない駆動機構によって、スライド可能に装着されている。スライドベース３０には、昇降動作する昇降ベース３１が取付けられており、この昇降ベース３１を貫通して伸びる支軸３３を介して、巻枠２１が回転可能に取付けられている。巻枠２１は、昇降ベース３１の昇降動作に伴って昇降動作する。昇降ベース３１の昇降は、昇降ベース３１上に支持された昇降用エアシリンダ３４によってなされ、巻枠２１の回転は、昇降ベース３１上に支持された巻枠回転用モータ３２によってなされる。

そして、この実施形態では、図４に示すように、巻枠２１として、Ｕ相用巻枠２１Ｕ、Ｖ相用巻枠２１Ｖ、Ｗ相用巻枠２１Ｗが設けられており、それぞれ独立した巻枠移動装置２０によって支持され、独立して移動可能かつ回転可能とされている。

押下装置２５は、天板１６上に取付けられた支持板２７を介して、コイル保持具１３の上方に位置するように配置されている。

図６に示すように、巻枠２１は、前方巻枠３５と後方巻枠３６とによって構成されている。前方巻枠３５と後方巻枠３６の間の空間には、図示しないコイル保持具１３のガイド棒１４が入り込むようになっている。前方巻枠３５は、支軸４０を介して、後方巻枠３６に対して傾動可能に取付けられており、図示しない駆動機構により、同図（ｃ）に示すように内側に傾いて、巻枠２１を縮径できるようにされている。前方巻枠３５には、孔３８を介して、反転用突起３７が出没可能に取付けられている。孔３８，反転用突起３７は、前方巻枠３５の長手方向に沿って、所定間隔で複数（この実施形態では２つ）配置されている。前方巻枠３５が後方巻枠３６に対して近接するように傾動し、巻枠２１が縮径する際、反転用突起３７は前方巻枠３５の外表面から突出しないように、孔３８内に没するようになっている。

巻枠２１への導線４１の巻線は、図１における導線供給装置２３のノズル２４から繰り出された導線４１の端部を、巻枠２１の下端部に固定し、その状態で、巻枠２１を回転させることによってなされる。このとき、導線供給装置２３を昇降ガイド２２に沿って徐々に上昇させることにより、導線４１を一列に巻付けてコイルＣを形成することができる。

そして、巻枠２１を所定回数回転させて、１つのコイルＣが形成されたら、図７に示すように、導線４１を反転用突起３７に引き掛けて、巻枠２１を逆方向に回転させて、次のコイルＣを形成する。こうして、複数のコイルＣを、交互に巻方向を変えて、巻枠２１の上方に向かって順次形成することができる。

図８に示すように、巻枠２１は、支軸４４を介して回転可能に支持されている。支軸４４には、ガイド棒４３を介して、巻枠２１とほぼ平行に押さえ板３９が取付けられている。押さえ板３９のガイド棒４３は、支軸４４に装着されたガイドブロック４５ガイドブロック４５に挿通され、ガイド棒４３に沿ってスライドし、巻枠２１の後方巻枠３６に対して当接離反可能とされている。そして、押え板３９は、図示しない引張スプリングで、常にガイドブロック４５側に引き寄せられるように付勢されている。

図２０に示すように、支持板２６には、ストッパ４９が取付けられており、スライドベース３０がガイドレール２９に沿って支持板２６の基端側に移動した状態では、ガイド棒４３がストッパ４９に押圧され、上記引張スプリングに抗して押え板３９が押し出され、押え板３９が巻枠２１から離れるようになっている。したがって、この状態で、巻枠２１への巻線が可能とされている。

また、スライドベース３０がガイドレール２９に沿って支持板２６の先端側に移動した状態では、ガイド棒４３がストッパ４９から離れ、上記引張スプリングにより、押え板３９がガイドブロック４５側に引き寄せられ、押え板３９が巻枠２１に押し付けられて、巻枠２１に巻線されたコイルＣが落下しないようにされる。 そして、図８（ａ）に示すように、巻枠２１にコイルＣが巻線され、コイルＣをコイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に落とし込む際には、同図（ｂ）に示すように、押さえ板３９でコイルＣを押え、その状態で、同図（ｃ）に示すように、後方巻枠３６に近づくように前方巻枠３５を傾動させて、巻枠２１を縮径させる。このとき、前述したように、反転用突起３７は、前方巻枠３５の外表面から突出しないように、その内部に没する。押さえ板３９でコイルＣを押さえることにより、後述する押下装置２５によりコイルＣを押し下げるまでは、コイルＣが自重で落下することを防止できる。

図９に示すように、押下装置２５は、天板１６（図４参照）に支持された支持板２７から垂下する複数本のガイド棒４６を介して取付けられた昇降ベース４７を有する。そして、昇降ベース４７の下面中央部から支持棒４８が垂下して延出されており、この支持棒４８に開閉板５０，５１が回動可能に取付けられている。すなわち、開閉板５０の基部５０ａ、開閉板５１の基部５１ａが上下に配置され、それらを貫通するように支持棒４８が伸びており、開閉板５０，５１は、支持棒４８を中心にして開閉可能とされている。開閉板５０，５１の開閉動作は、図示しない駆動機構によってなされる。開閉板５０，５１の内面側には、複数のピン５２が立設されている。このピン５２は、巻枠２１の外周に巻付けられたコイルＣを押し下げるためのものである。

また、開閉板５０の外面側には、先端部を下方に延出された第１押下部５３が、図示しないエアシリンダ等の駆動機構によって上下方向にスライド可能に取付けられている。同様に、開閉板５１の外面側には、先端部を下方に延出された第２押下部５４が、図示しないエアシリンダ等の駆動機構によって上下方向にスライド可能に取付けられている。第１押下部５３、第２押下部５４が下方にスライドするとき、第１押下部５３は、第２押下部５４よりもより下方に延出されるようになっている。第１押下部５３、第２押下部５４の先端には、コイルＣを押し下げるためのピン５２が取付けられている。

図１０は、押下装置２５の動作を示している。同図（ａ）に示すように、開閉板５０，５１は、開いた状態で、巻枠２１が移動してくるのを待っている。同図（ｂ）に示すように、巻枠２１が移動して所定の位置に配置されると、開閉板５０，５１が閉じる。これによって、開閉板５０，５１の内面側に立設されたピン５２が、巻枠２１の両側面に近接し、巻枠２１に巻付けられた個々のコイルＣ（図７参照）の上部に係合する位置に配置される。その状態で、同図（ｃ）に示すように、昇降ベース４７が下降して、最上段のコイルＣは２段目、２段目のコイルＣは最下段、最下段のコイルＣはコイル保持具１３に移動する。すなわち、この状態で最下段のコイルＣがコイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に挿入される。次いで、同図（ｄ）に示すように、第１押下部５３、第２押下部５４が下方にスライドし、コイル保持具１３に挿入されたコイルＣを更に下方に押し込む。このとき、第１押下部５３が第２押下部５４よりも、より大きく下方にスライドすることにより、コイルＣの一側が他側に比べてより大きく下方に移動し、コイルＣが斜めに挿入されることになる。

図１１は、Ｕ相用巻枠２１Ｕ、Ｖ相用巻枠２１Ｖ、Ｗ相用巻枠２１Ｗが、コイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に整合する位置に、順次移動する状態、並びにその状態で開閉板５０，５１が閉じる状態を示している。それぞれの巻枠２１は、その両側面に上下方向に伸びる溝５５を有しており、開閉板５０，５１が閉じるとき、それらの内側面に突設されたピン５２が、対応する溝５５に挿入されるようになっている。これにより、ピン５２が対応するコイルＣの上部に確実に係合するようにされている。Ｕ相用巻枠２１Ｕ、Ｖ相用巻枠２１Ｖ、Ｗ相用巻枠２１Ｗは、コイル落とし込み位置に順次移動して、交代しながらコイルＣを落とし込むようになっている。その際、コイル保持具１３は、回転台１２（図３参照）により回動して、ガイド棒１４の所定の間隙が巻枠２１の両側面に整合するように位置決めされる。

なお、例えば、前記特許文献２（特開２０１２−２３９３２３号公報）に記載されたコイルセット方法に適用する場合には、図１０の（ｃ）の工程において、最下段のコイルＣが巻枠２１の最下端に位置するようにし、まず、第１押下部５３だけを下方にスライドさせて、コイルＣの一側をガイド棒１４の所定の間隙に挿入し、その状態で、コイル保持具１３を回動させて、コイルＣの他側がガイド棒１４の別の任意の間隙に整合するように位置決めし、次いで、第２押下部５４を下方にスライドさせることにより、コイルＣの他側を別の任意の間隙に挿入することができる。このように、コイルＣの両側の挿入位置は、巻枠２１の幅で定められる２つの間隙に限定されず、コイルＣの一側だけを先に所定の間隙に挿入し、その状態でコイル保持具１３を回動させて、コイルＣの他側を挿入することにより、コイルＣの両側の挿入位置を任意に設定することが可能である。

図１２は、Ｕ相用巻枠２１Ｕをコイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に整合するように移動させた状態を示している。すなわち、支持板２６に設けられたガイドレール２９に沿ってスライドベース３０をコイル保持具１３方向に向けてスライドさせ、Ｕ相用巻枠２１Ｕを上方に位置させる。その状態で、Ｕ相用巻枠２１Ｕを回転させ、前記図１１に示した状態となるように、Ｕ相用巻枠２１Ｕを配置させる。そして、Ｕ相用巻枠２１Ｕに巻付けられた最下段のコイルＣをコイル保持具１３に挿入した後、後述する態様で、Ｕ相用巻枠２１Ｕは、再び元の位置に戻る。

図１３は、Ｗ相用巻枠２１Ｗをコイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に整合するように移動させた状態を示している。すなわち、支持板２６に設けられたガイドレール２９に沿ってスライドベース３０をコイル保持具１３方向に向けてスライドさせ、Ｗ相用巻枠２１Ｗを上方に位置させる。その状態で、Ｗ相用巻枠２１Ｗを回転させ、前記図１１に示した状態となるように、Ｗ相用巻枠２１Ｗを配置させる。そして、Ｗ相用巻枠２１Ｗに巻付けられた最下段のコイルＣをコイル保持具１３に挿入した後、後述する態様で、Ｗ相用巻枠２１Ｗは、再び元の位置に戻る。

なお、Ｖ相用巻枠２１Ｖも上記と同様な態様で移動がなされる。Ｕ相用巻枠２１Ｕ、Ｖ相用巻枠２１Ｖ、Ｗ相用巻枠２１Ｗは、順番にコイル保持具１３の上方に移動し、それぞれのコイルＣを順番にコイル保持具１３に落とし込むようになっている。

次に、このコイル巻線・セット装置１０を用いた、本発明によるコイル巻線・セット方法の一実施形態を説明する。

（巻線工程）
図１に示すように、図示しない導線リールから繰り出された導線４１を、導線供給装置２３に供給し、ノズル２４から導出させて、巻枠２１の下端部に固定する。その状態で、巻枠２１を回転させつつ、導線供給装置２３を昇降ガイド２２に沿って徐々に上方に移動させて、導線４１を巻枠２１の外周に巻付けてコイルＣを形成する。なお、導線供給装置２３に供給され、ノズル２４から導出される導線４１は、１本の導線であってもよいが、複数本の導線を並列させたパラ線であってもよい。

このとき、図７に示すように、１つのコイルＣが巻き終わったら、導線４１を反転用突起３７に引き掛け、巻枠２１の回転方向を反対にして次のコイルＣの巻線を行う。コイルＣに引き掛けられた部分は、次のコイルＣへの渡り線４２となる。こうして、複数（この実施形態では３つ）のコイルＣを、巻枠２１の長手方向に沿って巻線する。

上記巻線作業は、Ｕ相用巻枠２１Ｕ、Ｖ相用巻枠２１Ｖ、Ｗ相用巻枠２１Ｗのそれぞれについて順次行ってもよく、導線供給装置２３を複数設けて、それぞれの巻枠２１に対して同時に行ってもよい。

（移動工程）
こうして巻線がなされたら、コイル保持具１３へのコイルＣの落とし込みを行うべき巻枠２１が、コイル保持具１３の上方に移動する。すなわち、図１４に示すように、ガイドレール２９に沿ってスライドベース３０がスライドし、コイル保持具１３の上方に巻枠２１が移動する。そして、巻枠２１が所定角度回動し、図１１に示したように、巻枠２１に巻付けられたコイルＣの両側が、コイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に整合するように位置決めされる。更に、昇降ベース３１（図１４参照）が下降して、巻枠２１の下端部に、コイル保持具１３のガイド棒１４の上端が挿入される位置まで移動する。

（落とし込み工程）
図１５（ａ）は、こうして巻枠２１が移動した状態を示している。この状態で、同図（ｂ）に示すように、開閉板５０，５１が閉じ、図１１で示したように、開閉板５０，５１の内面のピン５２が溝５５に挿入される。そして、それぞれのピン５２は、図７で示したコイルＣの上方に位置する。

この状態で、図６（ｂ）、（ｃ）に示したように、前方巻枠３５を後方巻枠３６に近接するように傾動させて、巻枠２１を縮径させ、反転用突起３７を巻枠２１の内部に引き込ませて、コイルＣが引き掛からないようにする。また、図８に示した押さえ板３９を後方巻枠３６に押し付けて、コイルＣが自重で落下してしまわないようにする。

次いで、図１５（ｃ）に示すように、昇降ベース４７が下降し、最上段のコイルＣは２段目、２段目のコイルＣは最下段、最下段のコイルＣはコイル保持具１３に移動する。すなわち、この状態で最下段のコイルＣがコイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に挿入される。図１６（ａ）は、この状態を拡大して示している。

次いで、図１５（ｄ）に示すように、第１押下部５３、第２押下部５４が下方にスライドし、コイル保持具１３に挿入されたコイルＣを更に下方に押し込む。図１６（ｂ）は、この状態を拡大して示している。このとき、第１押下部５３が第２押下部５４よりも、より大きく下方にスライドすることにより、コイルＣの一側が他側に比べてより大きく下方に移動し、コイルＣが斜めに挿入される。斜めに挿入されたコイルＣの一側には、隣接するコイルＣの他側が重なり、斜めに挿入されたコイルＣの他側は、それとは反対側に隣接するコイルＣの一側の上に重なることになる。その結果、コイルＣを順次落とし込んで全体として螺旋状に重なり合わせても、コイルＣが上方に積み上がってしまうことを防止できる。

図１７（ａ）は、こうしてコイルＣの落とし込みが終了した状態を示している。この状態で、同図（ｂ）に示すように、昇降ベース３１（図１４参照）が上昇し、巻枠２１だけが上昇して、その下端がコイル保持具１３から離れる。このとき、押下装置２５は動かないので、挿入されたコイルＣが上方に引き上げられるのを防止できる。

次いで、図１７（ｃ）に示すように、開閉板５０，５１が開き、開閉板５０，５１のピン５２が、巻枠２１の溝５５から抜き出され、コイルＣに干渉しない状態となる。そして、同図（ｄ）に示すように、昇降ベース４７が上昇し、第１押下部５３、第２押下部５４が上方にスライドして、押下装置２５は、待機状態に戻る。

このような移動工程、落とし込み工程を、Ｕ相用巻枠２１Ｕ、Ｖ相用巻枠２１Ｖ、Ｗ相用巻枠２１Ｗのそれぞれについて、順番に行い、Ｕ相のコイルＣ、Ｖ相のコイルＣ、Ｗ相のコイルＣを、コイル保持具１３のガイド棒１４の対応する間隙に、順番に落とし込んでいく。

図１８は、Ｕ相のコイルＣを落とし込んだ後、Ｕ相用巻枠２１Ｕを元の位置に復帰させて、Ｖ相用巻枠２１Ｖをコイル保持具１３の上方に移動した状態を示している。このとき、Ｕ相用巻枠２１Ｕにおいては、コイル保持具１３に先に落とし込まれたコイルＣと、Ｕ相用巻枠２１Ｕに残るコイルＣとの間で渡り線４２が連結された状態となる。そして、この実施形態では、Ｕ相用巻枠２１Ｕ、Ｖ相用巻枠２１Ｖ、Ｗ相用巻枠２１Ｗを交代でコイル保持具１３上に移動させるので、図１８（ｂ）に示すように、コイル保持具１３に先に落とし込まれたコイルＣと、Ｕ相用巻枠２１Ｕに残るコイルＣとを連結する渡り線４２が、コイル保持具１３の外径方向に延出される。このため、次に挿入するＶ相用巻枠２１Ｖに巻付けられたコイルＣをコイル保持具１３に落とし込む際に干渉しないようにすることができる。

こうして、Ｕ相のコイルＣ、Ｖ相のコイルＣ、Ｗ相のコイルＣを、コイル保持具１３のガイド棒１４の対応する間隙に、順番に落とし込んだ状態が、図１９に示されている。図中、Ｕ−１はＵ相の１番目に落とし込まれたコイルＣ、Ｕ−２はＵ相の２番目に落とし込まれたコイルＣ、Ｕ−３はＵ相の３番目に落とし込まれたコイルＣを表しており、Ｖ−１、Ｖ−２、Ｖ−３、Ｗ−１、Ｗ−２、Ｗ−３も同様である。

このように、Ｕ相のコイルＣ、Ｖ相のコイルＣ、Ｗ相のコイルＣが順番に落とし込まれて、コイルＣの一側が隣接するコイルＣの下になって所定間隙に入り、コイルＣの他側が前記と反対側に隣接するコイルＣ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なる。そして、同相のコイルＣを連結する導線４１は、他相のコイルＣと干渉しないように引き出された状態となっている。

なお、図１９では、コイル保持具１３のガイド棒１４の一部にコイルＣが落とし込まれた状態となっているが、実際には、コイル保持具１３の全周にコイルＣが落とし込まれることになる。落とし込み始めのコイルＣに対して、落とし込み終わりのコイルＣをそのまま落とし込むと、その部分だけ螺旋状に重ならなくなるが、その部分は、例えば、前記特許文献１（特開２００７−３３６７２０号公報）や、特許文献２（特開２０１２−２３９３２３号公報）に記載された方法や、その他の方法によって、螺旋状に重なるようにすればよい。

こうしてコイル保持具１３のガイド棒１４の所定の間隙に挿入されて、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Ｃは、図示しないコイル挿入装置により、ステータコアのスロットに挿入されることになる。この場合、コイル保持具１３がコイル挿入治具をなす場合には、そのままコイル挿入装置に設置して挿入作業をすることができ、コイル保持具１３がトランスファーツールである場合には、セットされたコイルＣをコイル挿入治具に移し替えて、コイル挿入装置に設置して挿入作業をすればよい。このようなコイル挿入作業については、前述した特許文献２（特開２０１２−２３９３２３号公報）に記載されているので、その説明を省略することにする。

そして、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Ｃを挿入して得られるステータは、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共に、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が付与される。

１０ コイル巻線・セット装置
１１ 基台
１２ 回転台
１３ コイル保持具
１４ ガイド棒
１５ 支柱
１６ 天板
２０ 巻枠移動装置
２１ 巻枠
２１Ｕ Ｕ相用巻枠
２１Ｖ Ｖ相用巻枠
２１Ｗ Ｗ相用巻枠
２２ 昇降ガイド
２３ 導線供給装置
２４ ノズル
２５ 押下装置
２６ 支持板
２７ 支持板
２９ ガイドレール
３０ スライドベース
３１ 昇降ベース
３２ 巻枠回転用モータ
３３ 支軸
３４ 昇降用エアシリンダ
３５ 前方巻枠
３６ 後方巻枠
３７ 反転用突起
３８ 孔
３９ 押さえ板
４０ 支軸
４１ 導線
４２ 渡り線
４４ 支軸
４５ ガイドブロック
４６ ガイド棒
４７ 昇降ベース
４８ 支持棒
４９ ストッパ
５０ 開閉板
５０ａ 基部
５１ 開閉板
５１ａ 基部
５２ ピン
５３ 第１押下部
５４ 第２押下部
５５ 溝
Ｃ コイル

Claims (4)

1. 導線を巻線してコイルを形成し、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ガイド棒を有するコイル保持具の前記ガイド棒の所定間隙にコイルを順次落とし込み、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、コイルの他側が前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コイルをセットするコイル巻線・セット方法において、
   導線を回転する巻枠に巻き付けてコイルを形成する巻線工程と、
   前記コイル保持具を回転位置決めすると共に、前記巻枠に巻き付けられたコイルの両側が前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合するように前記巻枠を移動させる移動工程と、
   コイルの両側を押し下げて前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に落とし込む落とし込み工程とを含み、
   前記巻枠を、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の３組設け、各巻枠に導線を所定回数ずつ巻付けると共に、巻方向をコイル毎に交互に反転させて、各巻枠の下方から上方に向けて複数のコイルを形成し、各巻枠に巻き付けられたコイルの両側を、前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合させるように、各巻枠を交代でコイル保持具に移動させて、各相のコイルを１つずつ順次落とし込むようにし、
   前記落とし込み工程の際、隣接するコイルの下になるコイルの一側を、前記と反対側に隣接するコイルの上に重なるコイルの他側に対して、より大きく下方に押し下げることにより、コイルを斜めにすることを特徴とするコイル巻線・セット方法。
2. 前記巻枠を、前記コイル保持具のガイド棒の内径側に入る前方巻枠と、外径側に入る後方巻枠とで構成し、前記落とし込み工程の際、前記前方巻枠又は前記後方巻枠の一方を、他方に対して近接させて前記巻枠を縮径すると共に、コイルを押し下げるまでは、コイルの落下を防止するように、押さえ板を前記巻枠に押し付けてコイルを押さえるようにする請求項１記載のコイル巻線・セット方法。
3. 導線を巻線してコイルを形成し、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ガイド棒を有するコイル保持具の前記ガイド棒の所定間隙にコイルを順次落とし込み、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、コイルの他側が前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コイルをセットするコイル巻線・セット装置において、
   前記コイル保持具と、
   導線を供給する導線供給装置と、
   それ自身が回転することによって導線供給装置から繰り出された導線を外周に巻き付けてコイルを形成する巻枠と、
   該巻枠に巻き付けられたコイルの両側が、前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合するように前記巻枠を移動させる巻枠移動装置と、
   前記巻枠に巻き付けられたコイルの両側を押し下げて、コイルを前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に落とし込む押下装置とを備え、
   前記巻枠は、Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の３組設けられ、各巻枠には、軸方向の途中に出没可能な反転用突起が設けられており、前記導線供給装置は、前記巻枠が回転して導線が巻き付けられるに従って上昇し、導線が所定回数巻き付けられて１つのコイルが形成されると、前記導線を前記反転用突起に引き掛けて、前記巻枠の回転が反転して導線が巻き付けられて次のコイルが形成されるように構成されており、
   前記巻枠移動装置は、各巻枠に巻き付けられたコイルの両側を、前記コイル保持具のガイド棒の所定間隙に整合させるように、各巻枠を交代でコイル保持具に移動させ、前記押下装置によって各相のコイルを１つずつ順次落とし込むように構成されており、
   前記反転用突起は、前記押下装置によってコイルを落とし込む際、前記巻枠内に引き込んで前記コイルが引っ掛からないように構成されており、
   前記押下装置は、コイルの一側を押し下げる第１押下部と、コイルの他側を押し下げる第２押下部とを有し、第１押下部は、第２押下部よりも、より大きく下方にコイルを押し下げるように構成されていることを特徴とするコイル巻線・セット装置。
4. 前記巻枠は、前記コイル保持具のガイド棒の内径側に入る前方巻枠と、外径側に入る後方巻枠とで構成され、前記押下装置によってコイルを落とし込む際、前記前方巻枠又は前記後方巻枠の一方が他方に対して近接して前記巻枠が縮径するように構成されており、
   前記前方巻枠又は前記後方巻枠の一方が他方に対して近接した際に、コイルを前記巻枠に押し付けて自重で落下するのを防止する押さえ板が設けられている請求項３記載のコイル巻線・セット装置。