JP7222013B2

JP7222013B2 - コイル挿入ガイド装置及びコイル挿入ガイド方法

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Publication number: JP7222013B2
Application number: JP2021045747A
Authority: JP
Inventors: 紀彦引間
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
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Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
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Description

本発明は、コイル挿入ガイド装置及びコイル挿入ガイド方法に関する。

従来、巻回状態のコイルを、ステータコアの径方向の内方から外方へ移動させることによってステータコアのスロット内に挿入する際に、巻回状態のコイルの外周側にガイド治具を配置させ、そのガイド治具によってコイルの移動を案内する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この方法では、巻回状態のコイルに予め絶縁部材が装着されており、ガイド治具によって、コイルと絶縁部材とを一緒にスロットに向けて移動させるようにしている。

特許第６３９０７７２号公報

しかしながら、ガイド治具によってコイルと絶縁部材との移動を案内する場合、ガイド治具に負荷がかかり易く、ガイド治具が破損し易い。これに対して、予め絶縁部材をスロット内に挿入する場合は、コイル挿入時に、コイルがスロット内の絶縁部材を噛み込むことによって、絶縁部材が破損するおそれがある、という課題がある。

本発明は、コイルをスロット内に挿入する際に、コイルがスロット内の絶縁部材を噛み込むおそれのないコイル挿入ガイド装置及びコイル挿入ガイド方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るコイル挿入ガイド装置は、径方向（例えば、後述のＹ方向）に開口する開口部（例えば、後述の開口部２２ａ）を有する複数のスロット（例えば、後述のスロット２２）内に絶縁部材（例えば、後述の絶縁紙２４）が挿入されたステータコア（例えば、後述のステータコア２）を位置決めする位置決め治具（例えば、後述の位置決め治具３）と、前記位置決め治具に、前記ステータコアの軸方向（例えば、後述のＺ方向）の端面（例えば、後述の端面２ａ）に対して当接可能に設けられるガイド部材（例えば、後述のカフスガイド３３）と、を備え、前記スロットに前記ステータコアの径方向に沿って挿入されるコイル（例えば、後述の帯状コイル１００）を前記ガイド部材によって案内するコイル挿入ガイド装置（例えば、後述のコイル挿入ガイド装置３０）であって、前記ガイド部材は、ガイド溝（例えば、後述のガイド溝３３１）を有し、前記ガイド溝は、前記ステータコアの前記端面に近い側に、前記スロットに連通するとともに前記ステータコアの前記端面からはみ出した前記絶縁部材のカフス部（例えば、後述のカフス部２４ａ）を収容して支持するカフス部支持溝部（例えば、後述のカフス部支持溝部３３１ａ）と、前記端面から遠い側に、前記カフス部支持溝部よりも前記スロットの内側に向けて突出し、前記コイルを当接させて前記コイルの移動を案内するコイル案内溝部（例えば、後述のコイル案内溝部３３１ｂ）と、を有する。

（２）上記（１）に記載のコイル挿入ガイド装置において、前記ガイド部材は、前記スロットの前記開口部から前記コイルの挿入方向に沿って次第に前記端面からの高さが高くなるように形成され、前記コイル案内溝部によって案内される前記スロット内の前記コイルの移動に伴って、前記ステータコアの軸方向に沿う張力（例えば、後述の張力Ｆ）を付与するように前記コイルの移動を案内してもよい。

（３）上記（１）又は（２）に記載のコイル挿入ガイド装置において、前記コイル案内溝部における前記コイルとの当接部位（例えば、後述の角部３３１ｃ，３３３ｃ）は、Ｒ形状を有してもよい。

（４）本発明に係るコイル挿入ガイド方法は、径方向（例えば、後述のＹ方向）に開口する開口部（例えば、後述の開口部２２ａ）を有する複数のスロット（例えば、後述のスロット２２）内に絶縁部材（例えば、後述の絶縁紙２４）が挿入されたステータコア（例えば、後述のステータコア２）の前記スロットに、前記ステータコアの径方向に沿って挿入されるコイル（例えば、後述の帯状コイル１００）の移動を案内するコイル挿入ガイド方法であって、前記ステータコアの軸方向（例えば、後述のＺ方向）の端面（例えば、後述の端面２ａ）に近い側に、前記スロットに連通するとともに前記端面からはみ出した前記絶縁部材のカフス部（例えば、後述のカフス部２４ａ）を収容して支持するカフス部支持溝部（例えば、後述のカフス部支持溝部３３１ａ）と、前記端面から遠い側に、前記カフス部支持溝部よりも前記スロットの内側に向けて突出し、前記コイルを当接させて前記コイルの移動を案内するコイル案内溝部（例えば、後述のコイル案内溝部３３１ｂ）と、を有するガイド溝（例えば、後述のガイド溝３３１）が設けられるガイド部材（例えば、後述のカフスガイド３３）を、前記端面に当接させ、前記カフス部支持溝部によって、前記カフス部を支持するとともに、前記コイル案内溝部によって、前記スロット内に挿入される前記コイルの移動を案内する。

（５）上記（４）に記載のコイル挿入ガイド方法において、前記ガイド部材を、前記スロットの前記開口部から前記コイルの挿入方向に沿って次第に前記端面からの高さが高くなるように形成し、前記コイル案内溝部によって案内される前記スロット内の前記コイルの移動に伴って、前記コイルに対して前記ステータコアの軸方向に沿う張力（例えば、後述の張力Ｆ）を付与するように前記コイルの移動を案内してもよい。

上記（１）によれば、予めスロット内に挿入される絶縁部材のカフス部が、ガイド部材のガイド溝のカフス部支持溝部によって支持されるため、カフス部がスロットに対して位置決めされるとともに、スロット内のコイルの移動が、ガイド溝のコイル案内溝部にコイルが当接することによって、カフス部を噛み込むことなく案内される。そのため、コイルをスロット内に挿入する際に、コイルがスロット内の絶縁部材を噛み込むおそれのないコイル挿入ガイド装置を提供することができる。

上記（２）によれば、コイルがスロット内に挿入されるに従って、スロット内のコイルにステータコアの軸方向の張力が付与されるため、スロット内のコイルの湾曲が抑制され、スロット内でコイルと絶縁部材とが干渉することによる絶縁部材の破損が抑制される。

上記（３）によれば、コイルとガイド部材のコイル案内溝部との当接部位がＲ形状であるため、コイルの表面に設けられる保護被膜の損傷が抑制される。

上記（４）によれば、予めスロット内に挿入される絶縁部材のカフス部が、ガイド部材のガイド溝のカフス部支持溝部によって支持されるため、カフス部がスロットに対して位置決めされるとともに、スロット内のコイルの移動が、ガイド溝のコイル案内溝部にコイルが当接することによって、カフス部を噛み込むことなく案内される。そのため、コイルをスロット内に挿入する際に、コイルがスロット内の絶縁部材を噛み込むおそれのないコイル挿入ガイド方法を提供することができる。

上記（５）によれば、コイルがスロット内に挿入されるに従って、スロット内のコイルにステータコアの軸方向の張力が付与されるため、スロット内のコイルの湾曲が抑制され、スロット内でコイルと絶縁部材とが干渉することによる絶縁部材の破損が抑制される。

本発明の一実施形態に係るコイル挿入ガイド装置を有するコイル装着装置を示す斜視図である。コイル装着装置におけるステータコアが固定されたコイル挿入ガイド装置とコイル巻取治具とを分解して示す斜視図である。コイル挿入ガイド装置におけるステータコアの固定部位を示す部分拡大図である。ステータコアのスロット内に装着された絶縁部材を示す斜視図である。ステータコアのスロットとコイル巻取治具の櫛歯状溝とが位相合せされた状態を示す部分拡大図である。ガイド部材を示す側面図である。ガイド不在を図６中のＡ方向から見た図である。コイル巻取治具を示す斜視図である。帯状コイルを示す正面図である。コイル巻取治具に帯状コイルを巻き取る様子を示す平面図である。帯状コイルを巻き取ったコイル巻取治具を示す斜視図である。ステータコアの内側に挿入されたコイル巻取治具に対してコイル拡張機構部を装着する様子を断面で示す側面図である。ステータコアの内側に挿入されたコイル巻取治具とコイル拡張機構部の保持部とを示す斜視図である。縮径状態のコイル拡張機構部を示す斜視図である。縮径状態のコイル拡張機構部のコイル拡張部を示す側面図である。縮径状態のコイル拡張機構部のコイル拡張部を示す正面図である。拡径状態のコイル拡張機構部を示す斜視図である。拡径状態のコイル拡張機構部のコイル拡張部を示す側面図である。拡径状態のコイル拡張機構部のコイル拡張部を示す正面図である。ステータコアのスロット内の絶縁部材がガイド部材によって支持される状態を示す斜視図である。ステータコアのスロット内の絶縁部材がカフスガイドによって支持された状態を示す部分拡大図である。ステータコアを図２１中のＢ－Ｂ線に沿って見た状態を示す図である。コイル挿入ガイド装置に固定されたコイル巻取治具の帯状コイルをコイル拡張機構部によって拡張させる様子を断面で示す側面図である。コイル拡張機構部によって押圧された帯状コイルがステータコアのスロット内に挿入された状態を部分拡大図である。コイル巻取治具の櫛歯状溝とガイド部材のガイド溝とを示す図である。帯状コイルの直状部がガイド部材のガイド溝によって案内される様子を示す図６中のＰ１の位置の断面図である。帯状コイルの直状部がガイド部材のガイド溝によって案内される様子を示す図６中のＰ２の位置の断面図である。スロット内に帯状コイルが挿入された後にガイド部材が後退した状態を示す部分拡大図である。帯状コイルがスロット内に周方向に沿って装着されたステータを示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、コイル挿入ガイド装置３０を備えるコイル装着装置１を示す。、コイル装着装置１は、ステータコア２と、ステータコア２を位置決めして固定する位置決め治具３と、ステータコア２の内側に挿入され、帯状コイル１００を円環状に巻き取ったコイル巻取治具４と、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００を拡張させるコイル拡張機構部５と、を備える。

ステータコア２は、図２及び図３に示すように、例えば、薄肉のコアプレートが複数積層された積層体からなる円環部２１を有する。円環部２１の中心には、軸方向に貫通する貫通孔２０を有する。ステータコア２は、ステータコア２の軸方向に貫通する複数のスロット２２を有する。スロット２２は、円環部２１の周方向に沿って一定の間隔で放射状に配列され、円環部２１の径方向の内方の貫通孔２０に向けて開口する開口部２２ａを有する。本実施形態のステータコア２は、７２個のスロット２２を有する。ステータコア２の円環部２１の外周には、一定の間隔で突出する６つの耳部２３を有する。なお、ステータコア２及び位置決め治具３において、図２及び図３に示すように、スロット２２が配列されるＸ方向が周方向であり、貫通孔２０の中心から放射方向に沿うＹ方向が径方向であり、図２に示すＺ方向（図３の紙面に対する垂直方向）が軸方向である。

位置決め治具３は、図１、図２及び図３に示すように、ステータコア２の軸方向の寸法に略等しい軸方向の寸法を有する六角柱形状を有し、ステータコア２を挿入して配置可能なステータコア挿入孔３１を中央に有する。本実施形態のコイル装着装置１において、位置決め治具３は、ステータコア挿入孔３１内に固定されたステータコア２の軸方向が水平方向になるように、コイル装着装置１の基台１１の中央部に固定される。

位置決め治具３は、ステータコア挿入孔３１内のステータコア２を所定の位置及び姿勢に固定する。詳しくは、位置決め治具３は、図２及び図３に示すように、ステータコア２の６つの耳部２３の位置に対応して、ステータコア挿入孔３１内に対して突出及び後退するように移動可能な６つのコア押さえブロック３２を有する。位置決め治具３は、ステータコア挿入孔３１内にステータコア２が挿入された後、コア押さえブロック３２を、図示しないシリンダ等のアクチュエータの駆動によって、それぞれステータコア挿入孔３１内に向けて突出させる。これによって、コア押さえブロック３２は、図２に示すように、それぞれステータコア２の耳部２３を把持し、ステータコア挿入孔３１内のステータコア２を所定の位置及び姿勢に固定する。

ステータコア２のスロット２２には、図３及び図４に示すように、それぞれ絶縁部材である絶縁紙２４が予め装着されている。絶縁紙２４は、ステータコア２を軸方向から見たときのスロット２２の略コ字状の内面形状に倣うように、略コ字状に折り曲げられて形成される。すなわち、絶縁紙２４は、ステータコア２の径方向に延びるスロット２２の内壁面に沿う一対の径方向部２４１，２４１と、径方向部２４１，２４１の径方向外側の端部同士をステータコア２の周方向に沿って連結する周方向部２４２と、を有する。

図４に示すようにスロット２２内に装着された絶縁紙２４は、カフス部２４ａを有する。カフス部２４ａは、絶縁紙２４の径方向部２４１，２４１及び周方向部２４２がステータコア２の軸方向に延長されてスロット２２からはみ出し、ステータコア２の軸方向の端面２ａから外側に突出する部位である。図４は、ステータコア２の一方の端面２ａからはみ出した絶縁紙２４の一方のカフス部２４ａのみを示すが、カフス部２４ａは、ステータコア２の軸方向の両方の端面２ａ，２ａからそれぞれはみ出している。

図１及び図２に示すように、予めステータコア２が固定された位置決め治具３の軸方向の両端面３ａ，３ａには、それぞれ複数のカフスガイド３３が周方向に沿って一定の間隔で放射状に配列するように取り付けられる。カフスガイド３３は、後述の帯状コイル１００をステータコア２のスロット２２内に挿入する際の移動を案内するガイド部材である。この位置決め治具３とカフスガイド３３とによって、コイル挿入ガイド装置３０が構成される。カフスガイド３３は、それぞれ図示しないシリンダ等のアクチュエータの駆動によって、ステータコア２の径方向に沿って進退移動可能に設けられる。なお、図３では、コア押さえブロック３２の説明の理解を容易にするため、カフスガイド３３は図示を省略している。

カフスガイド３３は、ステータコア２の径方向に沿って長尺な薄板状に形成される。図５に示すように、カフスガイド３３の内端３３ａ側には、絶縁紙２４のカフス部２４ａをステータコア２の周方向の両側から挟むように支持するガイド溝３３１を有する。ガイド溝３３１は、カフスガイド３３の内端３３ａ側に、カフスガイド３３の長さ方向に沿ってコ字状に切り欠かれ、位置決め治具３の内方に向けて開口している。カフスガイド３３のガイド溝３３１よりも外端３３ｂ側には、カフスガイド３３の径方向の移動範囲を規制する長孔３３２が設けられる。

図６及び図７に示すように、カフスガイド３３は、長孔３３２よりも内端３３ａに向かうに従って、板厚が徐々に薄くなるテーパ面３３ｃを有する。テーパ面３３ｃは、位置決め治具３の端面３ａに対向する底面３３ｄとは反対側の面に設けられる。これによって、カフスガイド３３の内端３３ａ側は板厚が薄く、外端３３ｂに向かうに従って次第に板厚が厚くなるように形成される。したがって、カフスガイド３３がステータコア２の端面２ａに配置された際に、カフスガイド３３は、内端３３ａ側から外端３３ｂに向かうに従って、次第に端面２ａからの高さが高くなるように形成される。ガイド溝３３１は、カフスガイド３３においてテーパ面３３ｃ設けられる領域に亘って設けられている。ステータコア２の径方向に沿うガイド溝３３１の溝深さＤは、ステータコア２の径方向に沿うスロット２２の深さ以上である。

図７に示すように、ガイド溝３３１は、ステータコア２の周方向に沿う溝幅が相対的に広いカフス部支持溝部３３１ａと、ステータコア２の周方向に沿う溝幅が相対的に狭いコイル案内溝部３３１ｂと、によって形成される。カフス部支持溝部３３１ａとコイル案内溝部３３１ｂとは、カフスガイド３３の板厚方向（図６及び図７の上下方向）に連続して形成される。カフス部支持溝部３３１ａは、位置決め治具３に固定されたステータコア２の端面２ａに近い側に配置され、コイル案内溝部３３１ｂは、位置決め治具３に固定されたステータコア２の端面２ａから遠い側に配置される。

カフス部支持溝部３３１ａは、カフスガイド３３の板厚方向における位置決め治具３の端面３ａに対向する底面３３ｄの側に配置される。ステータコア２の周方向に沿うカフス部支持溝部３３１ａの溝幅Ｗ１は、ステータコア２の周方向に沿うスロット２２の幅に略等しい。ステータコア２の軸方向に沿うカフス部支持溝部３３１ａの高さＨ１は、ステータコア２の端面２ａからはみ出すカフス部２４ａの突出高さ以上の高さを有する。この高さＨ１は、ガイド溝３３１の長さ方向に沿って一定である。カフス部支持溝部３３１ａは、カフスガイド３３がステータコア２のスロット２２に向けて前進した際に、カフス部２４ａにおける一対の径方向部２４１，２４１の部位をステータコア２の周方向の両側から挟むように支持する（図２２参照）。

コイル案内溝部３３１ｂは、カフスガイド３３の板厚方向におけるテーパ面３３ｃの側に配置され、カフス部支持溝部３３１ａとテーパ面３３ｃとの間の全体に亘って設けられる。ステータコア２の周方向に沿うコイル案内溝部３３１ｂの溝幅Ｗ２は、ステータコア２の周方向に沿うスロット２２の開口幅よりも狭い。したがって、コイル案内溝部３３１ｂは、スロット２２内に装着された絶縁紙２４よりもスロット２２の内部に向けて僅かに突出するように配置される。しかし、コイル案内溝部３３１ｂの溝幅Ｗ２は、スロット２２内に挿入される後述の帯状コイル１００の直状部１０２の幅Ｗｃ以上である（図２５参照）。そのため、コイル案内溝部３３１ｂは、直状部１０２のスロット２２内への挿入を阻害することはない。

なお、本実施形態の位置決め治具３は、１つの端面３ａ当たり、ステータコア２の１つおきのスロット２２に対応する３６個のカフスガイド３３を有する。カフスガイド３３は、位置決め治具３の径方向内側に移動してガイド位置に位置決めされた際に、隣り合うカフスガイド３３，３３間の内端３３ａ側の周方向の離隔距離が、ガイド溝３３１のコイル案内溝部３３１ｂの溝幅Ｗ２に一致するように配置される。

図６及び図７に示すように、カフスガイド３３の内端３３ａ側の両側面には、カフスガイド３３の長さ方向に沿って、底面３３ｄ側のカフスガイド３３の全体の幅を狭くする切り欠き部３３３ａ，３３３ａを有する。この切り欠き部３３３ａは、カフス部支持溝部３３１ａと同じ一定の高さＨ１を有する。これによって、全てのカフスガイド３３が径方向内側に移動して、対応する絶縁紙２４のカフス部２４ａを挟むように支持した際（図２１参照）、周方向に隣り合うカフスガイド３３，３３の切り欠き部３３３ａ，３３３ａは、カフス部支持溝部３３１ａと同様に、カフスガイド３３，３３の間に配置されるスロット２２の絶縁紙２４のカフス部２４ａをステータコア２の周方向の両側から挟むように支持するカフス部支持溝部を形成する。さらに、カフスガイド３３の切り欠き部３３３ａよりもテーパ面３３ｃ側の外側面には、切り欠き部３３３ａよりも側方に張り出した張出部３３３ｂが形成される。これによって、隣り合うカフスガイド３３，３３の張出部３３３ｂ，３３３ｂとの間には、コイル案内溝部３３１ｂと同様のコイル案内溝部が形成される。

位置決め治具３の両端面３ａ，３ａには、図５に示すように、カフスガイド３３にそれぞれ対応して一対ずつ設けられる内径側規制ピン３４ａ及び外径側規制ピン３４ｂを有する。カフスガイド３３の長孔３３２は、一対の内径側規制ピン３４ａ及び外径側規制ピン３４ｂを内側に係合させて、位置決め治具３の両端面３ａ，３ａに取り付けられる。

内径側規制ピン３４ａは、カフスガイド３３が位置決め治具３の径方向外側に向けて移動した際に、長孔３３２の内端部３３２ａに当接することによって、図２に示すように、カフスガイド３３を最も径方向外側の非ガイド位置に位置決めする。非ガイド位置では、カフスガイド３３の内端３３ａは、ステータコア挿入孔３１よりも径方向の外側に配置される。

外径側規制ピン３４ｂは、カフスガイド３３が位置決め治具３の径方向内側に向けて移動した際に、長孔３３２の外端部３３２ｂに当接することによって、カフスガイド３３を最も径方向内側のガイド位置に位置決めする。このとき、カフスガイド３３の内端３３ａは、コイル巻取治具４よりも径方向外側に配置される（図２０及び図２１参照）。

なお、ステータコア２は、位置決め治具３のステータコア挿入孔３１に、軸方向のいずれか一方側から挿入されるため、ステータコア２の挿入側と反対側に配置されるカフスガイド３３は、図５に示すように、外径側規制ピン３４ｂが長孔３３２の内端部３３２ａに当接した状態で、内端３３ａ側がステータコア２の円環部２１に干渉するように配置されていてもよい。しかし、内径側規制ピン３４ａ及び外径側規制ピン３４ｂは、位置決め治具３の内部に設けたシリンダ等のアクチュエータを有する図示しない進退機構によって、位置決め治具３の表面に対する突出及び陥没を選択可能に構成してもよい。これによって、図５に示すようにカフスガイド３３が配置される場合、必要に応じて、内径側規制ピン３４ａ及び外径側規制ピン３４ｂを位置決め治具３の表面に対して陥没させることによって、カフスガイド３３をさらに径方向外側に移動させ、図２に示すように、カフスガイド３３をステータコア２の円環部２１から完全に退避させた状態にすることができる。

コイル巻取治具４は、図８に示すように、略円筒状の治具本体４１と、治具本体４１の外周に放射状に突出する複数の櫛歯部４２と、周方向に隣り合う櫛歯部４２の間によって形成される複数の櫛歯状溝４３と、治具本体４１の中心に開口する軸孔４４と、を有する。

櫛歯部４２及び櫛歯状溝４３は、治具本体４１の軸方向の両端部にそれぞれ設けられる。治具本体４１の両端部の櫛歯部４２及び櫛歯状溝４３のそれぞれの位相は軸方向に揃えられている。治具本体４１の周方向に配列される櫛歯状溝４３の数は、ステータコア２に設けられるスロット２２の数に一致している。したがって、本実施形態のコイル巻取治具４は、７２個の櫛歯状溝４３を有する。コイル巻取治具４は、ステータコア２の円環部２１の内側に挿入可能となるように、櫛歯部４２の先端の位置によって規定されるコイル巻取治具４の外径が、ステータコア２の内径よりも小径になるように形成されている。

コイル巻取治具４には、ステータコア２に装着するための帯状コイル１００が円環状に巻き取られる。図９に示すように、帯状コイル１００は、断面形状が略矩形状の平角導線１０１によって形成される長尺帯状のコイルである。平角導線１０１は、例えば、銅、アルミニウム等の導電性の高い金属によって形成される。

帯状コイル１００は、複数の直状部１０２と複数のコイルエンド部１０３とを有する。直状部１０２は、ステータコア２のスロット２２内に挿入される部位であり、それぞれ略直線状に延びて一定の間隔で平行に配置される。コイルエンド部１０３は、直状部１０２よりも帯状コイル１００の側端寄りの位置にそれぞれ配置され、隣り合う直状部１０２の一方端部同士と他方端部同士とを略三角形の山型状に交互に連結する。コイルエンド部１０３は、帯状コイル１００がステータコア２のスロット２２に装着された際に、スロット２２からステータコア２の軸方向にそれぞれ突出するように配置される部位である。本実施形態の帯状コイル１００は、複数の直状部１０２と複数のコイルエンド部１０３とがそれぞれ折り曲げ形成された６本の平角導線１０１を、直状部１０２が一定の間隔で平行に並列するように束ねることによって、長尺帯状に形成される。

コイル巻取治具４は、図１０に示すように、ステータコア２の内側に挿入される前に、帯状コイル１００の直状部１０２を櫛歯状溝４３の外方からそれぞれ順次挿入することによって、帯状コイル１００を多重に巻き取っている。これによって、図１１に示すように、帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４が構成される（コイル巻取工程）。

治具本体４１の軸方向の櫛歯部４２間の距離は、帯状コイル１００の直状部１０２の長さに対応している。そのため、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００の直状部１０２は、治具本体４１の両端部の同位相の櫛歯状溝４３，４３に亘って収容される。多重に巻き取られた帯状コイル１００のコイルエンド部１０３は、櫛歯状溝４３から治具本体４１の軸方向にそれぞれ円筒状に突出する。このようにして帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４は、図１、図２及び図３に示すように、位置決め治具３に固定されたステータコア２の貫通孔２０の内側に、例えば、図示しないロボットの動作によって挿入される。なお、図１では、コイル巻取治具４の帯状コイル１００は図示を省略している。

ステータコア２の内側の貫通孔２０に挿入されたコイル巻取治具４は、位置決め治具３を間に挟んでその両側にそれぞれ配置されるコイル拡張機構部５によって、所定の位置及び姿勢に保持される。本実施形態のコイル拡張機構部５は、図１に示すように、略円柱状の外観形状を有し、ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４に対して軸方向から対向している。

図１及び１２に示すように、コイル拡張機構部５には、位置決め治具３を固定する基台１１上に、位置決め治具３を挟んで対面するように、一対の支持基板１２，１２が立設される。コイル拡張機構部５は、支持基板１２からステータコア２の内側に挿入されるコイル巻取治具４に向けてそれぞれ水平方向に突出している。コイル拡張機構部５は、支持基板１２が図示しないモータ等の駆動によって基台１１上を直線的に移動することによって、コイル巻取治具４に対して当接する方向及び離隔する方向にそれぞれ移動可能に設けられる。

コイル拡張機構部５は、図１２及び図１３に示すように、支持基板１２からステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４に向けて延びる主軸部５１を中心に有する。主軸部５１の先端には、ステータコア２の内側においてコイル巻取治具４を所定の位置及び姿勢に保持する保持部５２が設けられる。保持部５２は、主軸部５１の先端に配置される円形状の端板部５２１の中心から突出する軸突部５２２と、軸突部５２２の径方向外側の端板部５２１から軸突部５２２と同一方向に突出する１つの位置決め突部５２３と、を有する。軸突部５２２は、コイル巻取治具４の軸孔４４に嵌合する。位置決め突部５２３は、コイル巻取治具４の軸孔４４の径方向外側に設けられる１つの位置決め孔４５に嵌合する。

コイル巻取治具４の位置決め孔４５及び保持部５２の位置決め突部５２３は、互いに嵌合した際に、位置決め治具３に固定されるステータコア２のスロット２２の位相と、ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４の櫛歯状溝４３の位相とが一致するように、予め位置決めされて設けられている。したがって、コイル拡張機構部５が位置決め治具３に向けて移動し、コイル巻取治具４の軸孔４４及び位置決め孔４５と保持部５２の軸突部５２２及び位置決め突部５２３とが嵌合すると、図５に示すように、コイル巻取治具４は、ステータコア２のスロット２２に対して櫛歯状溝４３の位相を合わせた状態で保持される。これによって、ステータコア２のスロット２２の内部とコイル巻取治具４の櫛歯状溝４３の内部とが、径方向に連通する。

コイル拡張機構部５は、主軸部５１の外周側にコイル拡張部５３を有する。コイル拡張部５３は、主軸部５１の外周側に嵌合する可動筒部５３１と、可動筒部５３１のさらに外周側に配置される複数の可動腕部５３２と、可動腕部５３２の先端にそれぞれ設けられる複数の駒部材５３３と、を有する。

可動筒部５３１は、主軸部５１の長さよりも短い長さを有し、支持基板１２の後方に配置されるシリンダ等のアクチュエータ５４の駆動によって、主軸部５１の軸方向に沿って摺動可能に設けられる。

可動腕部５３２は、主軸部５１の軸方向に沿って延び、可動筒部５３１の外周側において周方向に一定の間隔をおいて複数配置される。本実施形態のコイル拡張部５３は、主軸部５１の周方向に沿って配列される１２本の可動腕部５３２を有する。支持基板１２の表面には、主軸部５１を中心にして径方向外側に向けて放射状に配列される１２本のガイドレール１２１が設けられる。可動腕部５３２の後端５３２ｂは、それぞれガイドレール１２１に沿って移動可能に取り付けられる。可動腕部５３２は、ガイドレールから可動筒部５３１の軸方向に沿って屈曲して保持部５２の外周近傍まで延びている。可動腕部５３２の先端５３２ａは、それぞれ回動可能に取り付けられる２つずつのリンク部５３４を介して、可動筒部５３１の先端側の外周面に連結される。

駒部材５３３は、略扇形状を有し、可動腕部５３２の先端にそれぞれ１つずつ設けられる。したがって、本実施形態のコイル拡張部５３は、１２個の駒部材５３３を有する。図１５及び図１６に示すように、駒部材５３３は、周方向の一方端部に一対の係合突片５３３ａをそれぞれ有し、周方向の他方端部に、一対の係合突片５３３ａと係合する一対の係合溝５３３ｂをそれぞれ有する。一対の係合突片５３３ａは、コイル拡張部５３の軸方向に平行に配置され、それぞれコイル拡張部５３の周方向に向けて平行に突出している。１２個の駒部材５３３は、周方向に隣り合う駒部材５３３，５３３の一対の係合突片５３３ａと一対の係合溝５３３ｂとが互いに係合し合うことによって、保持部５２の外周側に円環状に配列される。

図１２、図１３及び図１４に示すコイル拡張機構部５のコイル拡張部５３は、可動筒部５３１が主軸部５１の後端側（支持基板１２側）に後退した状態を示す。このとき、可動腕部５３２は、それぞれ放射状のガイドレール１２１の内方端側に移動し、可動筒部５３１の外周面に最も近接するように配置される。これによって、コイル拡張部５３は、図１５及び図１６に示すように、１２個の駒部材５３３を互いに密接させるように最も縮径する。コイル拡張部５３が最も縮径したときの外径は、帯状コイル１００が巻き取られたコイル巻取治具４から軸方向に円筒状に突出するコイルエンド部１０３の内径よりも僅かに小さい。コイル拡張機構部５は、コイル拡張部５３が縮径した状態で、コイル巻取治具４の軸方向に円筒状に突出するコイルエンド部１０３に挿入され、保持部５２によってコイル巻取治具４を保持する。

次に、可動筒部５３１が、アクチュエータ５４の駆動によって、主軸部５１に沿ってコイル巻取治具４に向けて前進すると、可動筒部５３１に連結されるリンク部５３４が、それぞれ可動筒部５３１の径方向外側に向けて張り出すように回動し、可動腕部５３２をガイドレールに沿ってそれぞれ外側に平行移動させる。これによって、１２本の可動腕部５３２は、可動筒部５３１から径方向外側に離隔する。このとき、コイル拡張部５３は、図１７、図１８及び図１９に示すように、隣り合う駒部材５３３間の距離を互いに広げるように移動させて拡径する。最も拡径したコイル拡張部５３の外径は、コイル巻取治具４の外径よりもやや大きい。

なお、図１８及び図１９に示すように、コイル拡張部５３が最も拡径した際、隣り合う駒部材５３３，５３３同士は離隔するが、駒部材５３３，５３３間には係合溝５３３ｂから離れた一対の係合突片５３３ａが周方向に張り出している。そのため、コイル拡張部５３を周方向に見た場合、隣り合う駒部材５３３，５３３の間は一対の係合突片５３３ａによって連続し、コイル拡張部５３を径方向に貫通するような溝部は形成されない。

次に、コイル装着装置１において、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００を、位置決め治具３に固定されたステータコア２の内側からスロット２２に挿入する際に案内するコイル挿入ガイド方法について説明する。

コイル巻取治具４には、ステータコア２の内側に挿入される前に、上記のように、コイル巻取工程において、帯状コイル１００が円環状に巻き取られる。帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４が位置決め治具３に固定されたステータコア２の内側に挿入された後は、図２０に示すように、カフスガイド３３が、図示しないアクチュエータの駆動によって径方向内側に向けて移動する。

カフスガイド３３が径方向内側に向けて移動すると、図２１に示すように、カフスガイド３３のガイド溝３３１が、対応するスロット２２内の絶縁紙２４のカフス部２４ａを周方向の両側から挟み込むように支持する。詳しくは、図２２に示すように、ガイド溝３３１のカフス部支持溝部３３１ａは、カフス部２４ａの一対の径方向部２４１，２４１の部位を挟むように支持する。カフス部２４ａよりもステータコア２の軸方向外側（図２２における紙面上方）には、ガイド溝３３１のコイル案内溝部３３１ｂが、カフス部２４ａを覆い隠すように配置される。

このとき、周方向に隣り合うカフスガイド３３，３３の間にも、カフスガイド３３の切り欠き部３３３ａによって形成されるカフス部支持溝部によって、カフスガイド３３，３３間のスロット２２の絶縁紙２４のカフス部２４ａが、周方向の両側から挟み込まれるように支持される。さらに、そのカフス部２４ａを覆い隠すように、カフスガイド３３，３３の張出部３３３ｂ，３３３ｂが配置される。このように、スロット２２内の全ての絶縁紙２４のカフス部２４ａが、カフスガイド３３のカフス部支持溝部３３１ａ及び切り欠き部３３３ａによって支持されることにより、全ての絶縁紙２４は、スロット２２内の所定の位置に位置決めされる。

なお、図２０では、コイル巻取治具４を保持するコイル拡張機構部５は図示されていないが、カフスガイド３３によるカフス部２４ａの支持動作は、位置決め治具３にステータコア２が固定された後で、後述するコイル拡張部５３の動作によって帯状コイル１００がステータコア２のスロット２２内に挿入される前までの適宜のタイミングで行われる。

ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４は、コイル拡張部５３を縮径させた状態のコイル拡張機構部５がコイル巻取治具４に向けてそれぞれ移動することによって、コイル拡張機構部５の保持部５２によって保持される（コイル巻取治具保持工程）。

さらに、カフスガイド３３のガイド溝３３１のカフス部支持溝部３３１ａによってスロット２２内の絶縁紙２４のカフス部２４ａが位置決めされた後、図２３及び図２４に示すように、コイル拡張機構部５のコイル拡張部５３がそれぞれアクチュエータ５４の駆動によって拡径する。これによって、コイル拡張部５３は、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を、帯状コイル１００の内方から外方に向けて拡張させるように押圧する。コイル拡張部５３によって押圧された帯状コイル１００は徐々に拡張する。これに伴い、直状部１０２は、櫛歯状溝４３にガイドされながら、櫛歯状溝４３と連通するステータコア２のスロット２２に向けて移動する。これによって、帯状コイル１００の直状部１０２は、ステータコア２のスロット２２に干渉することなく、スロット２２の開口部２２ａからスロット２２内に挿入される（コイル拡張工程）。

ここで、図２５に示すように、コイル巻取治具４の櫛歯状溝４３は、外径側に縮幅部４３ａを有する。コイル巻取治具４の周方向に沿う縮幅部４３ａの溝幅Ｗ３は、カフスガイド３３のガイド溝３３１のコイル案内溝部３３１ｂの溝幅Ｗ２よりも狭い。しかし、この縮幅部４３ａの溝幅Ｗ３は、帯状コイル１００の直状部１０２の幅Ｗｃに略等しい。これによって、スロット２２に向けて移動する櫛歯状溝４３内の直状部１０２が縮幅部４３ａを通過する際に、直状部１０２の位置が、スロット２２内に挿入される直前で、スロット２２の開口部２２ａの中央を通るスロット中心線２２ｂに沿うように位置補正される。そのため、櫛歯状溝４３内の直状部１０２は、スロット２２の開口部２２ａを通って絶縁紙２４の内側に円滑に挿入される。

スロット２２の開口部２２ａを通過する直状部１０２は、図２６に示すように、カフスガイド３３のガイド溝３３１のコイル案内溝部３３１ｂ及び張出部３３３ｂに当接しながらスロット２２内を移動することによって、コイル案内溝部３３１ｂ及び張出部３３３ｂに沿って案内される。コイル案内溝部３３１ｂは、カフス部支持溝部３３１ａよりも幅狭であるため、カフス部支持溝部３３１ａによって支持されるカフス部２４ａが直状部１０２と接触することはない。したがって、スロット２２内に挿入される直状部１０２が、スロット２２との間で絶縁紙２４のカフス部２４ａを噛み込むことは防止される。

直状部１０２がスロット２２内に挿入された帯状コイル１００のコイルエンド部１０３は、図２６に示すように、カフスガイド３３のガイド溝３３１及び隣り合うカフスガイド３３，３３の間から外側に屈曲して延びるとともに、ガイド溝３３１のコイル案内溝部３３１ｂとテーパ面３３ｃとの間の角部３３１ｃ及び張出部３３３ｂとテーパ面３３ｃとの間の角部３３３ｃに当接する（図６におけるＰ１位置）。帯状コイル１００は、直状部１０２が挿入方向に沿ってスロット２２内に奥深く挿入されるに従って徐々に拡径し、周方向に隣り合う直状部１０２，１０２同士の間隔が広がるため、コイルエンド部１０３と直状部１０２とが成す内側の角度θが次第に大きくなるように変形する。このとき、スロット２２内の直状部１０２には、ステータコア２の周方向に湾曲しようとする応力が作用する。直状部１０２がスロット２２内で湾曲すると、スロット２２内の絶縁紙２４の径方向部２４１と接触して絶縁紙２４を損傷させるおそれがある。

しかし、本実施形態のカフスガイド３３はテーパ面３３ｃを有するため、スロット２２の開口部２２ａから帯状コイル１００の直状部１０２の挿入方向に沿って次第に端面２ａからの高さが高くなるように形成される。したがって、帯状コイル１００と当接する角部３３１ｃ，３３３ｃも、テーパ面３３ｃに沿って端面２ａから遠ざかるように形成される。そのため、直状部１０２がスロット２２内に奥深く挿入されるのに伴って、直状部１０２の両端のコイルエンド部１０３，１０３には、図２７において矢印で示すように、角部３３１ｃ，３３３ｃを支点にして、直状部１０２に対してステータコア２の軸方向（図２７の上下方向）に沿う張力Ｆが付与される（図６におけるＰ２位置）。これによって、スロット２２内の直状部１０２は真っ直ぐに延ばされ、スロット２２内を移動する際に、直状部１０２が湾曲して絶縁紙２４を損傷させることは抑制される。

ガイド溝３３１のコイル案内溝部３３１ｂにおいて、帯状コイル１００との当接部位である角部３３１ｃ，３３３ｃは、それぞれ丸みを有するＲ形状に形成されている。そのため、コイルエンド部１０３が角部３３１ｃと接触しても、帯状コイル１００の表面に形成されている保護被膜の損傷は抑制される。コイル案内溝部３３１ｂ及び張出部３３３ｂの全体が、丸みを有する円弧形状に形成されてもよい。

２つのコイル拡張機構部５のコイル拡張部５３がそれぞれ最も拡径すると、コイル巻取治具４の帯状コイル１００の直状部１０２は、図２８に示すように、ステータコア２のスロット２２内にそれぞれ完全に挿入され、帯状コイル１００はステータコア２のスロット２２内に装着される。２つのコイル拡張機構部５のコイル拡張部５３は、同時に拡径するように動作してもよいし、直状部１０２がスロット２２の開口部２２ａに対して径方向に斜めに挿入されるように、時間差を設けて順次拡径するように動作してもよい。

その後、カフスガイド３３が径方向外側に移動してステータコア２の端面２ａから完全に退避するとともに、コイル拡張部５３がそれぞれ縮径し、コイル拡張機構部５はそれぞれコイル巻取治具４から離隔する。これによって、図２９に示すように、ステータコア２のスロット２２内に帯状コイル１００が装着されたステータ２００が得られる。

以上のように、本実施形態のコイル挿入ガイド装置３０は、径方向（Ｙ方向）に開口する開口部２２ａを有する複数のスロット２２内に絶縁部材である絶縁紙２４が挿入されたステータコア２を位置決めする位置決め治具３と、位置決め治具３に、ステータコア２の軸方向（Ｚ方向）の端面２ａに対して当接可能に設けられるガイド部材であるカフスガイド３３と、を備え、スロット２２にステータコア２の径方向に沿って挿入される帯状コイル１００の直状部１０２をカフスガイド３３によって案内する。カフスガイド３３は、ガイド溝３３１を有する。ガイド溝３３１は、ステータコア２の端面２ａに近い側に、スロット２２に連通するとともにステータコア２の端面２ａからはみ出した絶縁紙２４のカフス部２４ａを収容して支持するカフス部支持溝部３３１ａと、端面２ａから遠い側に、カフス部支持溝部３３１ａよりもスロット２２の内側に向けて突出し、帯状コイル１００を当接させて帯状コイル１００の直状部１０２の移動を案内するコイル案内溝部３３１ｂと、を有する。これによれば、予めスロット２２内に挿入される絶縁紙２４のカフス部２４ａが、カフスガイド３３のガイド溝３３１のカフス部支持溝部３３１ａによって支持されるため、カフス部２４ａがスロット２２に対して位置決めされる。さらに、スロット２２内の帯状コイル１００の直状部１０２の移動が、ガイド溝３３１のコイル案内溝部３３１ｂに帯状コイル１００が当接することによって、カフス部２４ａを噛み込むことなく案内される。そのため、帯状コイル１００の直状部１０２をスロット２２内に挿入する際に、帯状コイル１００がスロット２２内の絶縁紙２４を噛み込むおそれはない。

本実施形態のコイル挿入ガイド装置３０において、カフスガイド３３は、スロット２２の開口部２２ａから帯状コイル１００の挿入方向に沿って次第に端面２ａからの高さが高くなるように形成され、コイル案内溝部３３１ｂによって案内されるスロット２２内の帯状コイル１００の直状部１０２の移動に伴って、ステータコア２の軸方向に沿う張力Ｆを付与するように帯状コイル１００の移動を案内する。これによれば、帯状コイル１００の直状部１０２がスロット２２内に挿入されるに従って、スロット２２内の直状部１０２にステータコア２の軸方向の張力Ｆが付与されるため、スロット２２内の直状部１０２の湾曲が抑制される。したがって、スロット２２内で直状部１０２と絶縁紙２４とが干渉することによる絶縁紙２４の破損が抑制される。

本実施形態のコイル挿入ガイド装置３０において、コイル案内溝部３３１ｂにおける帯状コイル１００との当接部位である角部３３１ｃ，３３３ｃは、Ｒ形状を有する。これによれば、帯状コイル１００の表面に設けられる保護被膜の損傷が抑制される。

本実施形態のコイル挿入ガイド方法は、径方向（Ｙ方向）に開口する開口部２２ａを有する複数のスロット２２内に絶縁部材である絶縁紙２４が挿入されたステータコア２のスロット２２に、ステータコア２の径方向に沿って挿入される帯状コイル１００の移動を案内する。ステータコア２の軸方向（Ｚ方向）の端面２ａに近い側に、スロット２２に連通するとともに端面２ａからはみ出した絶縁紙２４のカフス部２４ａを収容して支持するカフス部支持溝部３３１ａと、端面２ａから遠い側に、カフス部支持溝部３３１ａよりもスロット２２の内側に向けて突出し、帯状コイル１００を当接させて帯状コイル１００の移動を案内するコイル案内溝部３３１ｂと、を有するガイド溝３３１が設けられるガイド部材であるカフスガイド３３を、端面２ａに当接させ、カフス部支持溝部３３１ａによって、カフス部２４ａを支持するとともに、コイル案内溝部３３１ｂによって、スロット２２内に挿入される帯状コイル１００の移動を案内する。これによれば、予めスロット２２内に挿入される絶縁紙２４のカフス部２４ａが、カフスガイド３３のガイド溝３３１のカフス部支持溝部３３１ａによって支持されるため、カフス部２４ａがスロット２２に対して位置決めされる。さらに、スロット２２内の帯状コイル１００の直状部１０２の移動が、ガイド溝３３１のコイル案内溝部３３１ｂに帯状コイル１００が当接することによって、カフス部２４ａを噛み込むことなく案内される。そのため、帯状コイル１００の直状部１０２をスロット２２内に挿入する際に、帯状コイル１００がスロット２２内の絶縁紙２４を噛み込むおそれはない。

本実施形態のコイル挿入ガイド方法は、カフスガイド３３を、スロット２２の開口部２２ａから帯状コイル１００の挿入方向に沿って次第に端面２ａからの高さが高くなるように形成し、コイル案内溝部３３１ｂによって案内されるスロット２２内の帯状コイル１００の移動に伴って、帯状コイル１００の直状部１０２に対してステータコア２の軸方向に沿う張力Ｆを付与するように帯状コイル１００の移動を案内する。これによれば、帯状コイル１００の直状部１０２がスロット２２内に挿入されるに従って、スロット２２内の直状部１０２にステータコア２の軸方向の張力Ｆが付与されるため、スロット２２内の直状部１０２の湾曲が抑制され、スロット２２内で直状部１０２と絶縁紙２４とが干渉することによる絶縁紙２４の破損が抑制される。

以上説明した実施形態のコイル装着装置１は、ステータコア２及びコイル巻取治具４の軸方向が水平方向に配置されるように構成されるが、ステータコア２及びコイル巻取治具４の軸方向が垂直方向等の水平方向以外の方向に配置されるように構成されてもよい。

帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４は、いずれか一方のコイル拡張機構部５の保持部５２に取り付けられて保持された状態で、位置決め治具３に固定されたステータコア２の内側に挿入されてもよい。

コイル挿入ガイド装置３０は、位置決め治具３の両端面３ａ，３ａに、それぞれステータコア２のスロット２２に対応する数のカフスガイド３３が設けられてもよい。

２ステータコア
２ａ端面
２２スロット
２４絶縁紙（絶縁部材）
２４ａカフス部
３位置決め治具
３０コイル挿入ガイド装置
３３カフスガイド（ガイド部材）
３３１ガイド溝
３３１ａカフス部支持溝部
３３１ｂコイル案内溝部
１００帯状コイル
Ｆ張力

Claims

径方向に開口する開口部を有する複数のスロット内に絶縁部材が挿入されたステータコアを位置決めする位置決め治具と、
前記位置決め治具に、前記ステータコアの軸方向の端面に対して当接可能に設けられるガイド部材と、を備え、前記スロットに前記ステータコアの径方向に沿って挿入されるコイルを前記ガイド部材によって案内するコイル挿入ガイド装置であって、
前記ガイド部材は、ガイド溝を有し、
前記ガイド溝は、前記ステータコアの前記端面に近い側に、前記スロットに連通するとともに前記ステータコアの前記端面からはみ出した前記絶縁部材のカフス部を収容して支持するカフス部支持溝部と、前記端面から遠い側に、前記カフス部支持溝部よりも前記スロットの内側に向けて突出し、前記コイルを当接させて前記コイルの移動を案内するコイル案内溝部と、を有する、コイル挿入ガイド装置。
前記ガイド部材は、前記スロットの前記開口部から前記コイルの挿入方向に沿って次第に前記端面からの高さが高くなるように形成され、前記コイル案内溝部によって案内される前記スロット内の前記コイルの移動に伴って、前記ステータコアの軸方向に沿う張力を付与するように前記コイルの移動を案内する、請求項１に記載のコイル挿入ガイド装置。
前記コイル案内溝部における前記コイルとの当接部位は、Ｒ形状を有する、請求項１又は２に記載のコイル挿入ガイド装置。
径方向に開口する開口部を有する複数のスロット内に絶縁部材が挿入されたステータコアの前記スロットに、前記ステータコアの径方向に沿って挿入されるコイルの移動を案内するコイル挿入ガイド方法であって、
前記ステータコアの軸方向の端面に近い側に、前記スロットに連通するとともに前記端面からはみ出した前記絶縁部材のカフス部を収容して支持するカフス部支持溝部と、前記端面から遠い側に、前記カフス部支持溝部よりも前記スロットの内側に向けて突出し、前記コイルを当接させて前記コイルの移動を案内するコイル案内溝部と、を有するガイド溝が設けられるガイド部材を、前記端面に当接させ、
前記カフス部支持溝部によって、前記カフス部を支持するとともに、前記コイル案内溝部によって、前記スロット内に挿入される前記コイルの移動を案内する、コイル挿入ガイド方法。
前記ガイド部材を、前記スロットの前記開口部から前記コイルの挿入方向に沿って次第に前記端面からの高さが高くなるように形成し、前記コイル案内溝部によって案内される前記スロット内の前記コイルの移動に伴って、前記コイルに対して前記ステータコアの軸方向に沿う張力を付与するように前記コイルの移動を案内する、請求項４に記載のコイル挿入ガイド方法。