JP6905218B2

JP6905218B2 - コイル挿入方法及びコイル装置

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Application number: JP2019148959A
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Inventors: 良雄加藤
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Description

本発明は、ステータコアのスロットに、予め巻線されたコイルを、ステータコアの内周側から半径方向外方に押し込んで挿入するようにしたコイル挿入方法及びコイル装置に関する。

例えば下記特許文献１には、予め巻線された複数のコイルの一側辺をそれぞれスロットに挿入し、その後、前記複数のコイルの他側辺をそれぞれ他のスロットに挿入して形成されるステータを製造する方法において、スリット状の複数の保持溝からなりステータコアのスロットのピッチの整数倍ピッチで形成される第１保持溝群と、前記第１保持溝群の保持溝と同数の保持溝からなり前記第１保持溝群と同じピッチで形成される第２保持溝群とが外周に形成された治具を用い、予め巻線された複数のコイルの一側辺を、前記第１保持溝群に、他側辺を、前記第２保持溝群のうちの、前記一側辺を挿入した保持溝と隣接する保持溝にそれぞれ挿入して、各コイルを前記治具の円周に沿って配列し、この治具を前記ステータコアの内周に挿入して、各コイルの一側辺を押出し手段によって外径側に押出して、前記ステータコアの対応するスロットに挿入し、前記治具を前記ステータコアのスロットに対して所定角度回動させて、前記第２保持溝群が、前記ステータコアの対応するスロットに整合するように位置決めした後、前記他側辺を押出し手段によって外径側に押出して、前記ステータコアの対応するスロットに挿入することを特徴とするステータの製造方法が開示されている。上記製造方法によれば、複数のコイルを一側ずつ螺旋状に重なるようにスロットに挿入することができ、螺旋巻きステータコアを機械的に効率よく製造することが可能となる。

特許第４８１３１７１号公報

上記特許文献１の製造方法においては、予め巻線された複数のコイルの一側辺を、第１保持溝群に、他側辺を、第２保持溝群のうちの、前記一側辺を挿入した保持溝と隣接する保持溝にそれぞれ挿入して、各コイルを前記治具の円周に沿って配列し、この治具を前記ステータコアの内周に挿入して、第１保持溝群に保持された各コイルの一側辺を押出し手段によって外径側に押出して、ステータコアの対応するスロットに挿入し、コイルを保持する治具をステータコアのスロットに対して所定角度回動させて、第２保持溝群が、ステータコアの対応するスロットに整合するように位置決めした後、コイルの他側辺を押出し手段によって外径側に押出してスロットに挿入することにより、複数のコイルを一側ずつ螺旋状に重なるようにスロットに挿入するようにしている。

本発明の目的は、前記特許文献１とは違う方法で、複数のコイルを一側ずつ螺旋状に重なるようにスロットに挿入できるようにしたコイル挿入方法及びコイル挿入装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のコイル挿入方法は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルをそれぞれ巻線して形成し、全体として円柱状をなし、軸心部から外周にむけて開口するように放射状に形成された複数の保持溝を有するコイル保持治具の前記保持溝に、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイルを螺旋状に重なるように挿入保持させ、このコイル保持治具をステータコアの内周に挿入し、前記保持溝に保持されたコイルの側部を、前記ステータコアの所定のスロットに向けて半径方向外方に押出して、前記ステータコアの内周側から前記スロットに挿入することを特徴とする。

上記発明によれば、コイル保持治具上で既に螺旋状に重なった状態で保持されているコイルを、ステータコアの所定のスロットに向けて半径方向外方に押出して、ステータコアの内周側からスロットに挿入することにより、ステータコアのスロットにコイルを螺旋状に重なった状態で挿入することができ、コイルエンドを短くしてモータ等の出力を高めることができる。

本発明のコイル挿入方法においては、Ｕ相のコイルを形成する巻線機と、Ｖ相のコイルを形成する巻線機と、Ｗ相のコイルを形成する巻線機とを用い、それぞれの巻線機に設けられた巻枠の長手方向に沿って、巻方向を変えて、複数個のコイルを形成し、前記巻枠の端面を前記コイル保持治具の対応する前記保持溝に向け、各巻枠の端面の両側部が所定の保持溝に整合するように前記コイル保持治具を回動させて、前記コイルの両側部を対応する保持溝に挿入することが好ましい。

上記態様によれば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイルＣが挿入されたら、コイル保持治具が所定角度回転して、各巻線機の巻枠の端面の両側部が所定の保持溝に整合するように、再び回転位置決めされ、各巻線機に巻き付けられた次のコイルを同様にして、対応する保持溝に挿入保持させることができる。

また、前記コイル保持治具の前記保持溝は、前記ステータコアのスロットの配列間隔の１／２の間隔で、かつ、前記スロットの２倍の数で配置されており、前記保持溝に保持されたコイルの一方の側部を前記ステータコアの対応するスロットに挿入した後、前記スロットにそれぞれ相間絶縁紙を挿入し、前記コイル保持治具を前記スロットの配列間隔の半分の角度で回転させ、前記コイルの他方の側部を対応するスロットに挿入することが好ましい。

上記態様によれば、スロットに挿入される外径側のコイルと内径側のコイルとが、周方向に１スロットずつずれて、１つのスロットに挿入される外径側のコイルと内径側のコイルＣとが異相のコイルとなるように配置されることにより、モータ等の回転を滑らかにすることができる。

一方、本発明のコイル挿入装置は、全体として円柱状をなし、軸心部から外周にむけて開口するように放射状に形成された複数の保持溝を有するコイル保持治具と、
Ｕ相のコイルを形成する巻線機と、Ｖ相のコイルを形成する巻線機と、Ｗ相のコイルを形成する巻線機とを有し、それぞれの巻線機に設けられた巻枠の長手方向に沿って、巻方向を変えて、複数個のコイルを形成し、前記巻枠の端面を前記コイル保持治具の対応する前記保持溝に向け、前記各巻枠の端面の両側部が所定の保持溝に整合するように前記コイル保持治具を回動させて、前記コイルの両側部を対応する保持溝に挿入することにより、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイルを螺旋状に重なるように前記保持溝に挿入する巻線・挿入装置と、
前記保持溝にコイルが挿入された前記コイル保持治具をステータコアの内周に挿入した状態で、前記保持溝に保持されたコイルの側部を、前記ステータコアの所定のスロットに向けて半径方向外方に押出して、前記ステータコアの内周側から前記スロットに挿入する押込手段とを備えていることを特徴とする。

本発明のコイル挿入装置においては、前記コイル保持治具の前記保持溝は、前記ステータコアのスロットの配列間隔の１／２の間隔で、かつ、前記スロットの２倍の数で配置されており、前記コイル挿入装置は、更に相間絶縁紙挿入装置を有しており、前記保持溝に保持されたコイルの一方の側部を前記ステータコアの対応するスロットに挿入した後、前記相間絶縁紙挿入装置により、前記スロットにそれぞれ相間絶縁紙を挿入し、前記コイル保持治具を前記スロットの配列間隔の半分の角度で回転させ、前記コイルの他方の側部を対応するスロットに挿入するように構成されていることが好ましい。

本発明によれば、コイル保持治具上で既に螺旋状に重なった状態で保持されているコイルを、ステータコアの所定のスロットに向けて半径方向外方に押出して、ステータコアの内周側からスロットに挿入することにより、ステータコアのスロットにコイルを螺旋状に重なった状態で挿入することができ、コイルエンドを短くしてモータ等の出力を高めることができる。

本発明のコイル挿入装置に用いられるコイル保持治具の一例を示す斜視図である。本発明のコイル挿入装置に用いられる巻線・挿入装置の一例を示す概略平面図である。本発明のコイル挿入装置の一実施形態において、コイルを挿入保持されたコイル保持治具を、ステータコアの内周に挿入した状態を示す平面図である。図３の部分拡大図である。本発明のコイル挿入装置に用いられる、ステータコアのティースの先端部にカバー部材を脱着するカバー部材脱着装置の一例であって、カバー部材を装着する前の状態で示す説明図である。同カバー部材脱着装置により、カバー部材をステータコアのティースの先端部に装着した状態を示す説明図である。同カバー部材脱着装置により、カバー部材をステータコアのティースの先端部に装着し、同装置を退避させた状態を示す説明図である。本発明のコイル挿入装置に用いられるプッシャ（押込手段）の一例を示す側面断面図である。同プッシャ（押込手段）の側面図である。同プッシャに用いられるブレードを示す斜視図である。同プッシャに用いられるブレードホルダを示す斜視図である。同プッシャに用いられるエンドホーマを示す斜視図である。本発明のコイル挿入装置により、ステータコアのスロットの外径側にコイルを挿入した状態を示す説明図である。本発明のコイル挿入装置により、ステータコアのスロットの外径側にコイルを挿入した状態を示す部分拡大説明図である。同ステータコアのスロットに相間絶縁紙を挿入した状態を示す部分拡大説明図である。本発明のコイル挿入装置により、ステータコアのスロットの内径側にコイルを挿入した状態を示す説明図である。本発明のコイル挿入装置により、ステータコアのスロットの内径側にコイルを挿入した状態を示す部分拡大説明図である。コイル挿入がなされたステータコアからカバー部材を取外すカバー脱着装置と、ステータコアのスロットの開口部内周に絶縁紙（ウェッジ）を挿入する絶縁紙挿入装置であって、カバー部材がまだステータコアの内歯の先端に装着された状態を示す説明図である。同装置において、カバー部材脱着装置のホルダをステータコアの一方の端面側からステータコア内周に挿入し、カバー部材に嵌合させた状態を示す説明図である。同装置において、カバー部材脱着装置によってカバー部材をステータコアの内歯から抜き出すと共に、絶縁紙（ウェッジ）をステータコアのスロットの開口部内周に挿入する状態を示す説明図である。本発明のコイル挿入装置によって得られたステータコアの部分拡大説明図である。本発明のコイル挿入装置に用いられるコイル保持治具の他の例を示す部分拡大説明図である。本発明に用いられるカバー部材の第１実施形態を示す斜視図である。本発明に用いられるカバー部材の第２実施形態を示す斜視図である。本発明のコイル挿入装置におけるカバー部材とそのホルダを示す部分断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１には、本発明のコイル挿入装置に用いられるコイル保持治具１００が示されている。コイル保持治具１００は、全体として円筒状をなし、軸心部から外周にむけて開口するように放射状に形成された複数の保持溝１０１を有し、保持溝１０１の間は、放射状に伸びる複数の羽根部１０２をなしている。このコイル保持治具１００は、後述するように、保持溝１０１にコイルＣの側部を挿入保持して、ステータコア１２０（図２、３参照）の内周に挿入されるようになっている。

図２には、コイルＣを巻線して、コイル保持治具１００の保持溝１０１にコイルＣを挿入する、巻線・挿入装置１１０が示されている。この巻線・挿入装置１１０は、Ｕ相のコイルＣを形成するＵ相の巻線機１１１ａと、Ｖ相のコイルＣを形成するＶ相の巻線機１１１ｂ、Ｗ相のコイルＣを形成するＷ相の巻線機１１１ｃを有している（以下これらを総称して「巻線機１１１」とする）。

各巻線機１１１は、モータ１１２と、該モータ１１２によって回転する巻枠１１３とを備えており、図示しない電線供給装置から供給される電線を巻枠１１３に巻き付けてコイルＣを形成するようになっている。コイルＣは、巻枠１１３の長手方向に沿って、巻方向を変えて、複数個、この実施形態では４個形成されるようになっている。

また、各巻線機１１１は、回動軸１１４を介して回動可能とされており、コイルＣを巻線された後、回動軸１１４を中心に回動して、巻枠１１３の端面をコイル保持治具１００の対応する保持溝１０１に向けることができるようになっている。コイル保持治具１００は、その軸孔に挿入された図示しない回動軸によって、回動可能に保持されており、各巻線機１１１の巻枠１１３の端面の両側部が所定の保持溝１０１に整合するように、回動できるようになっている。

そして、巻枠１１３に巻き付けられたコイルＣの両側部を、コイル保持治具１００の対応する保持溝１０１に挿入することにより、コイル保持治具１００にコイルＣを装着するようになっている。Ｕ相の巻線機１１１ａで形成されたＵ相のコイルＣと、Ｖ相の巻線機１１１ｂで形成されたＶ相のコイルＣと、Ｗ相の巻線機１１１コイルＣで形成されたＷ相のコイルＣの、コイル保持治具１００の対応する保持溝１０１への挿入は、同時に行うこともできるし、順次行うこともできる。

Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイルＣが挿入されたら、コイル保持治具１００が所定角度回転して、各巻線機１１１の巻枠１１３の端面の両側部が所定の保持溝１０１に整合するように、再び回転位置決めされる。そして、各巻線機１１１に巻き付けられた次のコイルＣが上記と同様にして、対応する保持溝１０１に挿入保持される。こうして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイルＣを、螺旋状に重なるようにコイル保持治具１００の保持溝１０１に挿入保持することができる。

図３、４には、こうしてコイルＣを挿入保持されたコイル保持治具１００を、ステータコア１２０の内周に挿入した状態が示されている。ステータコア１２０は、全体として円筒状をなし、その内周に所定間隔でスロット１２１が形成されており、スロット１２１の間は、ティース１２２となっている。ティース１２２の先端部には拡径リブ１２３が形成されている。なお、スロット１２１内には、予めスロット絶縁紙１２４が挿入されている。

そして、本発明の特徴は、ティース１２２の先端面と、拡径リブ１２３の側面と、拡径リブ１２３の裏面とを覆うカバー部材１３０を設けたことにある。カバー部材１３０は、ティース１２２の先端面を覆うカバー本体１３１と、拡径リブ１２３の側面及び裏面を覆うリブカバー１３２とを有している。カバー部材１３０は、図４に示される断面形状でステータコア１２０の軸方向に伸びる棒状の部材からなっており、斜視図で見ると、図２３に示す形状をなしている。なお、カバー本体１３１の両端部には、後述する係止ピン１５２（図５，６，７参照）が挿入される係止孔１３３が形成されている。カバー部材１３０は、後述する態様で、ステータコア１２０の端面方向からティース１２２の拡径リブ１２３に嵌合するように挿入される。

コイル保持治具１００は、ティース１２２の端面に装着されたカバー部材１３０の内周に配置される。この実施形態の場合、コイル保持治具１００の保持溝１０１は、ステータコア１２０のスロット１２１の配列間隔の１／２の間隔で配置されており、ステータコア１２０のスロット１２１の２倍の数となっている。そして、図４に示す状態では、各コイルＣの一側が挿入された保持溝１０１が、対応するスロット１２１の開口部に整合し、各コイルＣの他側が配置された保持溝１０１は、カバー部材１３０のカバー本体１３１によって開口部を塞がれた状態となっている。なお、コイル保持治具１００の保持溝１０１は、ステータコア１２０のスロット１２１と同じ配列間隔で配置され、ステータコア１２０のスロット１２１と同じ数であってもよい。

図５，６，７には、ステータコア１２０のティース１２２の先端部にカバー部材１３０を装着し、また取り外すためのカバー部材脱着装置１４０が示されている。このカバー部材脱着装置１４０は、図示しないボールネジを内蔵したベース１４１と、このベース１４１のボールネジに螺合して移動可能に設置されたスライドブロック１４２と、前記ボールネジを回転させてスライドブロック１４２を移動させる第１サーボモータ駆動装置１４３と、スライドブロック１４２の上面から側面視でＬ字状に立ち上がるように設置された支持板１４４と、支持板１４４の立ち上がり面から水平方向に延出された円筒状をなすホルダ１４５とを有している。ホルダ１４５は、図２５に示すように、円筒状の本体１５３と、該本体１５３の外周から放射状に立設された、断面Ｔ字状のリブ１５４と、該リブ１５４の間に設けられた、カバー部材１３０の収容溝１５５とを有している。

ホルダ１４５の収容溝１５５に、カバー部材１３０がホルダ１４５の端面方向から挿入されて保持されるようになっている。そして、カバー部材１３０の端部には、係止孔１３３が形成されている。また、支持板１４４には、第１エアシリンダ１４６が設置され、その駆動ロッド１４７には、カム部材１４９が連結されていて、第１エアシリンダ１４６の作動により、カム部材１４９が進退動作するようになっている。これに関係して、支持板１４４には、カムフォロアー１５０が、支軸１５１を介して、揺動可能に装着されている。カムフォロアー１５０は、カバー部材１３０を支持するホルダ１４５に対応して複数設けられており、カバー部材１３０に形成された係止孔１３３に係脱する係止ピン１５２を有している。また、カム部材１４９の外周には、前方傾斜面１４９ａ、平坦面１４９ｂ、後方傾斜面１４９ｃが形成されている。そして、カムフォロアー１５０の底面の形状は、カム部材１４９が後退した状態（図５の状態）では前方傾斜面１４９ａと平坦面１４９ｂとに適合して係止ピン１５２が係止孔１３３に係合し、カム部材１４９が前進した状態（図７の状態）では平坦面１４９ｂと後方傾斜面１４９ｃとに適合して係止ピン１５２が係止孔１３３から外れるように構成されている。

したがって、図５に示すように、カバー部材１３０をホルダ１４５に支持させ、その状態でカム部材１４９を後退させて、カムフォロアー１５０の底面を前方傾斜面１４９ａと平坦面１４９ｂとに適合させて、係止ピン１５２を係止孔１３３に係合させることにより、カバー部材１３０を保持させることができる。

次いで、図６に示すように、第１サーボモータ駆動装置１４３によりスライドブロック１４２を前進させ、カバー部材１３０を、ステータコア１２０の端面側から、ティース１２２の先端部に被せるように挿入する。このとき、ステータコア１２０は、コアホルダ１２５により保持されている。

この状態で、第１エアシリンダ１４６によりカム部材１４９を後退させ、カムフォロアー１５０の底面が平坦面１４９ｂと後方傾斜面１４９ｃとに適合するようにカムフォロアー１５０を回動させて、係止ピン１５２をカバー部材１３０の係止孔１３３から抜き出して係合を解除する。

そして、図７に示すように、第１サーボモータ駆動装置１４３によりスライドブロック１４２を後退させ、カバー部材１３０をステータコア１２０側に残して、ホルダ１４５をステータコア１２０から抜き出す。こうして、ステータコア１２０のティース１２２にカバー部材１３０を装着した状態が、図４に示した状態となる。

次に、図８〜１２に基づいて、コイル保持治具１００の保持溝１０１に保持されたコイルＣの側部を、ステータコア１２０の所定のスロット１２１に向けて半径方向外方に押出して、ステータコア１２０の内周側からスロット１２１に挿入する、本発明の押込手段に相当するプッシャ１６０について説明する。

図８，９に示すように、このプッシャ１６０は、コイル保持治具１００の保持溝１０１に、コイル保持治具１００の一方の端面側から挿入される複数枚（保持溝１０１の数と同じ枚数）のブレード１６１と、このブレード１６１の基部１６２を保持するブレードホルダ１７０及びエンドホーマ１８０とを有している。

図１０に示すように、ブレード１６１は、全体として細長い薄板状をなして伸び、基部１６２と、中間部１６３と、先端部１６４とを有し、中間部１６３の一側辺（コイル保持治具１００の外周側に配置される側辺）には、厚肉部１６５が形成され、先端部１６４の一側辺には、先端に向けて次第に幅狭となるように傾斜したコイル押圧部１６６が形成されている。なお、厚肉部１６５の先端側は、次第に高さが低くなるテーパ状をなしている。

また、図１１に示すように、ブレードホルダ１７０は、円筒状の本体１７１と、本体１７１の中心部から外周に向けて放射状に形成された複数の差し込み溝１７２と、差し込み溝１７２の間に形成された複数の支持片１７３とを有している。差し込み溝１７２は、ステータコア１２０のスロット１２１に対応して設けられている。各差し込み溝１７２に、前記ブレード１６１の基部１６２が挿入されるようになっている。

更に、図１２に示すように、エンドホーマ１８０は、その内周１８１に前記ブレードホルダ１７０が挿入されるようになっている。そして、内周１８１の上部には、前記ブレード１６１の厚肉部１６５の基部側が挿入される、複数の支持溝１８２が、周方向に所定間隔で形成されている。

したがって、エンドホーマ１８０の内周にブレードホルダ１７０を配置した状態で、ブレード１６１の基部１６２をブレードホルダ１７０の差し込み溝１７２に挿入し、ブレード１６１の厚肉部１６５の基端側をエンドホーマ１８０の支持溝１８２に挿入することにより、ブレード１６１がブレードホルダ１７０及びエンドホーマ１８０に保持されるようになっている。なお、図示しない固定手段によって、ブレードホルダ１７０とエンドホーマ１８０とは、ブレード１６１を保持した状態で相互に固定されるようになっている。

そして、図３，４に示す状態で、プッシャ１６０のブレード１６１の先端部を、コイル保持治具１００の一方の端面側から保持溝１０１に挿入することにより、対応する保持溝１０１に保持されたコイルＣの一方の側部が、ブレード１６１のコイル押圧部１６６に押圧されて、カバー部材１３０で覆われたティース１２２の隙間を通して、スロット１２１内に挿入される。更に、プッシャ１６０の厚肉部１６５がスロット１２１に挿入されることにより、スロット１２１に挿入されたコイルＣは、スロット１２１の奥方に押し込まれる。このとき、ティース１２２の先端部がカバー部材１３０で覆われていることにより、コイルＣがティース１２２に直接接触することがないので、コイルＣの損傷を防止することができる。

こうして、ステータコア１２０のスロット１２１に整合して配置された、コイル保持治具１００の保持溝１０１に保持されたコイルＣの一方の側部が、スロット１２１に挿入された状態が、図１３、１４に示されている。この実施形態では、コイルＣが、スロット１２１の外径側と内径側とに２回に分けて挿入されるようになっており、図１３、１４に示される状態では、コイルＣがスロット１２１の外径側に挿入されている。

次いで、図１５に示すように、スロット１２１内には、相間絶縁紙１８５が挿入される。相間絶縁紙１８５は、後述する絶縁紙挿入装置１９０と同様な装置によって挿入することができる。相間絶縁紙１８５は、細長い板状をなし、その両側部が外径側に折曲されて、スロット１２１の軸方向から見てコ字状をなしている。また、コイル保持治具１００が、スロット１２１の配列間隔の半分の角度で回転し、それまでカバー部材１３０のカバー本体１３１によって開口部を塞がれていた保持溝１０１がスロット１２１に整合する位置に配置される。

この状態で、再び、プッシャ１６０のブレード１６１の先端部を、コイル保持治具１００の一方の端面側から保持溝１０１に挿入することにより、保持溝１０１に保持されたコイルＣの他方の側部が、ブレード１６１のコイル押圧部１６６に押圧されて、カバー部材１３０で覆われたティース１２２の隙間を通して、スロット１２１内に挿入される。このときも、ティース１２２の先端部がカバー部材１３０で覆われていることにより、コイルＣがティース１２２に直接接触することがないので、コイルＣの損傷を防止することができる。

こうして、コイル保持治具１００の保持溝１０１に保持された全てのコイルＣを、ステータコア１２０のスロット１２１に挿入した状態が、図１６、１７に示されている。１つのスロット１２１に挿入された外径側のコイルＣと、内径側のコイルＣとは異相のコイルＣとなるため、相間絶縁紙１８５によって分離されている。

また、図２に示した巻線・挿入装置１１０を用いて、前述した方法によって、コイル保持治具１００の保持溝１０１にコイルＣを挿入したことにより、コイルＣは、コイル保持治具１００上で既に螺旋状に重なった状態で保持されている。そして、このコイルＣを前述した方法でステータコア１２０のスロット１２１に挿入することにより、ステータコア１２０のスロット１２１にコイルＣを螺旋状に重なった状態で挿入することができ、コイルエンドを短くしてモータ等の出力を高めることができる。

そして、スロット１２１に挿入される外径側のコイルＣと内径側のコイルＣとが、周方向に１スロットずつずれて、１つのスロット１２１に挿入される外径側のコイルＣと内径側のコイルＣとが異相のコイルＣとなるように配置されることにより、モータ等の回転を滑らかにすることができる。

図１８〜２０には、前述したカバー部材脱着装置１４０と連係して作動する絶縁紙挿入装置１９０が示されている。この絶縁紙挿入装置１９０は、図示しないボールネジを内蔵したベース１９１と、このベース１９１のボールネジに螺合して移動可能に配置されたスライドブロック１９２と、前記ボールネジを回転させてスライドブロック１９２をベース１９１に沿って移動させる第２サーボモータ駆動装置１９３を有している。スライドブロック１９２上には、ウェッジマガジン１９４が設置されており、このウェッジマガジン１９４の外周に図示しないスロットが周方向に所定間隔で、ステータコア１２０のスロット１２１と整合するように複数形成されている。また、ウェッジマガジン１９４の側方には、上記ウェッジマガジン１９４のスロットに絶縁紙１９９を挿入するパンチ１９５が設けられている。更に、ウェッジマガジン１９４の後方には、ウェッジマガジン１９４の図示しないスロットに挿入された絶縁紙１９９を押出して、ステータコア１２０の他方の端面側からスロット１２１に挿入するプッシュロッド１９６が環状に配列されてホルダ１９７によって保持されている。ホルダ１９７は、第２エアシリンダ１９８の作動ロッドに連結されており、第２エアシリンダ１９８によって進退動作するようになっている。なお、絶縁紙挿入装置１９０は、一般的なコイル挿入装置に設置されているものと同様な構造をなしているので、その詳しい説明は省略することにする。

図１８では、図１６、１７に示した状態のステータコア１２０からコイル保持治具１００を抜き出したものが、その軸方向を水平方向に向けて、絶縁紙挿入装置１９０の中央に設置されている。ステータコア１２０の一方の端面からやや離れた位置には、前述したカバー部材脱着装置１４０が、ホルダ１４５の先端がステータコア１２０の対応するスロット１２１に整合するように配置されている。ステータコア１２０の他方の端面からやや離れた位置には、絶縁紙挿入装置１９０のウェッジマガジン１９４のスロットに保持された絶縁紙１９９が、ステータコア１２０のスロット１２１に整合するように配置されている。

この状態で、図１９に示すように、カバー部材脱着装置１４０の第１サーボモータ駆動装置１４３を作動させて、ホルダ１４５をステータコア１２０の一方の端面側から挿入する。すると、ホルダ１４５が対応するカバー部材１３０を受け入れて、ステータコア１２０の内周に配置される。そして、図５に示したように、カム部材１４９を前進させて、カムフォロアー１５０の底面が前方傾斜面１４９ａ、平坦面１４９ｂに当接するようにカムフォロアー１５０を回動させると、係止ピン１５２が係止孔１３３に係合し、カバー部材１３０はホルダ１４５に連結された状態となる。一方、絶縁紙挿入装置１９０は、第２サーボモータ駆動装置１９３が作動してスライドブロック１９２が前進し、ウェッジマガジン１９４の先端がステータコア１２０の他方の端面に近接する位置に移動する。

次いで、図２０に示すように、カバー部材脱着装置１４０の第１サーボモータ駆動装置１４３の作動により、スライドブロック１４２及び支持板１４４が後退し、ホルダ１４５に保持されたカバー部材１３０が、ホルダ１４５と一緒に、ステータコア１２０のスロット１２１から抜き出される。また、第２エアシリンダ１９８が作動して、プッシュロッド１９６がウェッジマガジン１９４の図示しないスロットに挿入され、該スロットに保持された絶縁紙１９９が押し出されて、ステータコア１２０の他方の端面側からスロット１２１に挿入される。この場合、カバー部材１３０のスロット１２１からの抜き出しと、絶縁紙１９９のスロット１２１への挿入は、同期して行うことができ、それによって、カバー部材１３０が抜き出された空間に、絶縁紙１９９が挿入されていくので、絶縁紙１９９の挿入をスムーズに行うことができる。

こうして、ステータコア１２０のスロット１２１に絶縁紙１９９を挿入した状態が、図２１に示されている。ティース１２２の先端部からカバー部材１３０は取り外され、スロット１２１の開口部の内側には、絶縁紙１９９が挿入されて、コイルＣがスロット１２１の開口部から流出することが阻止されている。こうして、スロット１２１の外径側と内径側とに異相のコイルＣが挿入され、ステータコア１２０の端面から突出するコイルＣのコイルエンドが螺旋状に重なった状態でコイルＣが装着されたステータコア１２０を得ることができる。

このステータコア１２０を組み込んで製造されるモータ等の回転電機は、ステータコア１２０のコイルエンドが螺旋状に重なってコンパクトな形状をなし、回転電機の性能が優れており、かつ、回転動作を滑らかにすることができる。

なお、上記実施形態では、ステータコア１２０の１つのスロット１２１に、外径側と内径側とに２回に分けてコイルＣを挿入するようにしているが、本発明のコイル挿入装置は、ステータコア１２０の１つのスロット１２１にコイルＣを１回で挿入する装置であってもよい。

図２２、図２４には、本発明によるコイル挿入装置に用いられるカバー部材の他の例が示されている。このカバー部材２００は、全体として細長い棒状をなし、ティース１２２の突出端面に当接するカバー本体２０１と、このカバー本体２０１の両側から外径方向に延出して、ステータコア１２０のティース１２２の拡径リブ１２３を覆うリブカバー２０２と、リブカバー２０２の先端からティース１２２のスロット１２１側の側面に沿って延出する延出部２０３とで構成されている。なお、カバー本体２０１の両端部には、前記カバー部材１３０と同様に、係止孔１３３が形成されている。

このカバー部材２００によれば、延出部２０３が設けられることによって、ステータコア１２０のティース１２２にカバー部材２００を安定して装着できると共に、ステータコア１２０のティース１２２からカバー部材２００を抜き出して、絶縁紙１９９をスロット１２１に挿入するとき、絶縁紙１９９をより挿入しやすくすることができる。

１００コイル保持治具
１０１保持溝
１０２羽根部
１１０巻線・挿入装置
１１１巻線機
１１１ａＵ相の巻線機
１１１ｂＶ相の巻線機
１１１ｃＷ相の巻線機
１１２モータ
１１３巻枠
１１４回動軸
１２０ステータコア
１２１スロット
１２２ティース
１２３拡径リブ
１２４スロット絶縁紙
１３０カバー部材
１３１カバー本体
１３２リブカバー
１３３係止孔
１４０カバー部材脱着装置
１４１ベース
１４２スライドブロック
１４３第１サーボモータ駆動装置
１４４支持板
１４５ホルダ
１４６第１エアシリンダ
１４７駆動ロッド
１４８作動板
１４９カム部材
１４９ａ前方傾斜面
１４９ｂ平坦面
１４９ｃ後方傾斜面
１５０カムフォロアー
１５１支軸
１５２係止ピン
１５３本体
１５４リブ
１５５収容溝
１６０プッシャ
１６１ブレード
１６２基部
１６３中間部
１６４先端部
１６５厚肉部
１６６コイル押圧部
１７０ブレードホルダ
１７１本体
１７２差し込み溝
１７３支持片
１８０エンドホーマ
１８１内周
１８５相間絶縁紙
１９０絶縁紙挿入装置
１９１ベース
１９２スライドブロック
１９３第２サーボモータ駆動装置
１９４ウェッジマガジン
１９５パンチ
１９７ホルダ
１９８第２エアシリンダ
１９９絶縁紙
２００カバー部材
２０１カバー本体
２０２リブカバー
２０３延出部

Claims

Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルをそれぞれ巻線して形成し、全体として円柱状をなし、軸心部から外周にむけて開口するように放射状に形成された複数の保持溝を有するコイル保持治具の前記保持溝に、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイルを螺旋状に重なるように挿入保持させ、このコイル保持治具をステータコアの内周に挿入し、前記保持溝に保持されたコイルの側部を、前記ステータコアの所定のスロットに向けて半径方向外方に押出して、前記ステータコアの内周側から前記スロットに挿入することを特徴とするコイル挿入方法。
Ｕ相のコイルを形成する巻線機と、Ｖ相のコイルを形成する巻線機と、Ｗ相のコイルを形成する巻線機とを用い、それぞれの巻線機に設けられた巻枠の長手方向に沿って、巻方向を変えて、複数個のコイルを形成し、前記巻枠の端面を前記コイル保持治具の対応する前記保持溝に向け、各巻枠の端面の両側部が所定の保持溝に整合するように前記コイル保持治具を回動させて、前記コイルの両側部を対応する保持溝に挿入する、請求項１記載のコイル挿入方法。
前記コイル保持治具の前記保持溝は、前記ステータコアのスロットの配列間隔の１／２の間隔で、かつ、前記スロットの２倍の数で配置されており、前記保持溝に保持されたコイルの一方の側部を前記ステータコアの対応するスロットに挿入した後、前記スロットにそれぞれ相間絶縁紙を挿入し、前記コイル保持治具を前記スロットの配列間隔の半分の角度で回転させ、前記コイルの他方の側部を対応するスロットに挿入する、請求項１又は２記載のコイル挿入方法。
全体として円柱状をなし、軸心部から外周にむけて開口するように放射状に形成された複数の保持溝を有するコイル保持治具と、
Ｕ相のコイルを形成する巻線機と、Ｖ相のコイルを形成する巻線機と、Ｗ相のコイルを形成する巻線機とを有し、それぞれの巻線機に設けられた巻枠の長手方向に沿って、巻方向を変えて、複数個のコイルを形成し、前記巻枠の端面を前記コイル保持治具の対応する前記保持溝に向け、前記各巻枠の端面の両側部が所定の保持溝に整合するように前記コイル保持治具を回動させて、前記コイルの両側部を対応する保持溝に挿入することにより、前記Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのコイルを螺旋状に重なるように前記保持溝に挿入する巻線・挿入装置と、
前記保持溝にコイルが挿入された前記コイル保持治具をステータコアの内周に挿入した状態で、前記保持溝に保持されたコイルの側部を、前記ステータコアの所定のスロットに向けて半径方向外方に押出して、前記ステータコアの内周側から前記スロットに挿入する押込手段とを備えていることを特徴とするコイル挿入装置。
前記コイル保持治具の前記保持溝は、前記ステータコアのスロットの配列間隔の１／２の間隔で、かつ、前記スロットの２倍の数で配置されており、前記コイル挿入装置は、更に相間絶縁紙挿入装置を有しており、前記保持溝に保持されたコイルの一方の側部を前記ステータコアの対応するスロットに挿入した後、前記相間絶縁紙挿入装置により、前記スロットにそれぞれ相間絶縁紙を挿入し、前記コイル保持治具を前記スロットの配列間隔の半分の角度で回転させ、前記コイルの他方の側部を対応するスロットに挿入するように構成されている、請求項４記載のコイル挿入装置。