JP7320579B2 - コイル挿入ガイド装置 - Google Patents

Description

本発明は、コイル挿入ガイド装置に関する。

従来、略円筒形状に巻回した帯状コイルをステータコアの内方からスロットに挿入する際に、コイルエンド部の折り曲げ部の変形を抑制するために、径方向に延びるスペーサによってガイドする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１１２７４９号公報

上記特許文献１に記載の技術において、帯状コイルの挿入をガイドするスペーサはステータの部品であるため、使い回すことができず、ステータ毎に設ける必要がある。

また、帯状コイルがスペーサによってガイドされることによって、以下の問題がある。すなわち、図１７に示すように、一般に帯状コイルＣは、複数平行に配列される直線部Ｃ１と、隣り合う直線部Ｃ１，Ｃ１の端部同士を山型状に交互に連結するコイルエンド部Ｃ２とを連続して折り曲げ成形することによって形成される。帯状コイルＣがスロット内を径方向外側に向けて移動するのに伴って、帯状コイルＣの周長が長くなると、直線部Ｃ１のピッチＰｔが大きくなり、コイルエンド部Ｃ２が拡がるように変形する。そのため、図１７中に白抜き矢印で示すように、帯状コイルＣには、直線部Ｃ１とコイルエンド部Ｃ２との連結部付近に、コイルエンド部Ｃ２を閉じようとする反力Ｆが作用する。

図１８は、帯状コイルＣのコイルエンド部Ｃ２に反力Ｆが作用したときの、スロットＳＴ内の直線部Ｃ１の様子を模式的に示している。コイルエンド部Ｃ２は、拡径に伴って周方向に倒れるように引かれるため、図１８中に三角形で示すスペーサとの接触部位が支点Ｐ１、反力Ｆが力点となり、てこの原理によってスロットＳＴ内の直線部Ｃ１が傾いて、接触部位と反対側のスロットＳＴの内壁面に接触し、その接触部位を作用点Ｐ２として、直線部Ｃ１が変形する。反力Ｆは、直線部Ｃ１の両端部で反対方向に作用するため、スロットＳＴ内の直線部Ｃ１は、ステータコアの軸方向の両側において、スロットＳＴの相対する内壁面にそれぞれ接触する。作用点Ｐ２には、帯状コイルＣがスロットＳＴ内に挿入完了するまで局所的に荷重が掛かり続けるため、スロットＳＴ内の直線部Ｃ１は略Ｓ字状に変形する。変形した直線部Ｃ１は、スロットＳＴ内の絶縁紙を噛み込んだり、破損したりすることによって、帯状コイルＣのスロットＳＴへの装着作業性を低下させる。しかし、上記特許文献１には、スロット内の直線部の変形を抑制するための具体的な方策に関して何も開示されていない。

本発明は、ステータコアのスロットに挿入される帯状コイルの直線部の変形を抑制し、スロットへの装着作業性を向上させることができるコイル挿入ガイド装置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、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）を有するステータコア（例えば、後述のステータコア２）の軸方向（例えば、後述のＺ方向）の両端面（例えば、後述の端面２ａ）にそれぞれ配置され、前記スロットに対して前記ステータコアの径方向（例えば、後述のＹ方向）に沿って挿入される帯状コイル（例えば、後述の帯状コイル１００）の移動をガイドする複数のガイド部（例えば、後述のガイド部３３１）を有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１）であって、前記帯状コイルは、前記スロット内に挿入される複数の直線部（例えば、後述の直線部１０２）と、前記複数の直線部のうちの隣り合う前記直線部同士を連結する複数のコイルエンド部（例えば、後述のコイルエンド部１０３）と、を有し、前記ガイド部において前記帯状コイルの前記コイルエンド部と接触する肩部（例えば、後述の肩部３３１ｂ）は、頂部（例えば、後述の頂部３３１ｃ）から最大幅部（例えば、後述の最大幅部３３１ｄ）にかけて連続する凸曲面である。

（２） 上記（１）に記載のコイル挿入ガイド装置において、前記ガイド部は、前記ステータコアの前記端面に面する側に、前記端面から突出する前記絶縁部材を収容して規制する規制溝部を有し、前記規制溝部の高さを「絶縁部材規制高さ」、前記規制溝部と前記規制溝部に隣接する前記ガイド部の前記最大幅部との間に形成される角部の曲面の半径を「コイル接触面逃げＲ」、前記ガイド部が前記帯状コイルと最初に接触する部位の前記ステータコアの前記端面からの高さを「コイル初期接触位置」、前記帯状コイルの前記直線部と前記コイルエンド部との境界部の前記ステータコアの前記端面からの高さを「コイルＲ起点」、としたとき、
前記ガイド部は、
条件Ａ：「絶縁部材規制高さ」＋「コイル接触面逃げＲ」≦「コイル初期接触位置」≦「コイルＲ起点」
を満たすことが好ましい。

（３） 上記（２）に記載のコイル挿入ガイド装置において、前記コイルエンド部の根元部の曲げ半径を「コイルエンド肩Ｒ」、としたとき、前記条件Ａにおいて、「コイルＲ起点」≦「コイルエンド肩Ｒ」、であることが好ましい。

（４） 上記（１）～（３）のいずれかに記載のコイル挿入ガイド装置において、前記帯状コイルの幅を「コイル幅」、隣り合う前記ガイド部間のクリアランスを「ガイドＣＬ」、としたとき、
前記ガイド部は、
条件Ｂ：「コイル幅」≦「ガイドＣＬ」
を満たすことが好ましい。

（５） 上記（１）～（４）のいずれかに記載のコイル挿入ガイド装置において、前記ガイド部の前記肩部の曲面の半径を「ガイド肩Ｒ」、前記コイルエンド部の根元部の曲げ半径を「コイルエンド肩Ｒ」、としたとき、
前記ガイド部は、
条件Ｃ：「ガイド肩Ｒ」≦「コイルエンド肩Ｒ」
を満たすことが好ましい。

（６） （１）～（５）のいずれかに記載のコイル挿入ガイド装置において、前記スロットに挿入される前の前記帯状コイルを巻き取り保持するくし歯部（例えば、後述のくし歯部４２）を有するコイル巻取治具（例えば、後述のコイル巻取治具４）をさらに備え、前記帯状コイルと接触する前記くし歯部の肩部の曲面の半径を「くし歯部肩Ｒ」、としたとき、
前記ガイド部は、
条件Ｄ：「ガイド肩Ｒ」≦「くし歯部肩Ｒ」
を満たすことが好ましい。

上記（１）によれば、帯状コイルがスロット内を移動するのに伴って、コイルエンド部がガイド部の肩部の曲面に沿って倒れるように徐々に変形することによって、帯状コイルとガイド部の肩部との接触部の位置が変化する。そのため、コイルエンド部に作用する反力を力点、接触部を支点とした際に、帯状コイルの直線部がスロットの内壁面に当接する作用点の位置も変化する。したがって、直線部に局所的に荷重が掛かることが避けられ、直線部の略Ｓ字状の変形が抑制される。その結果、帯状コイルのスロットへの装着作業性が向上する。

上記（２）によれば、コイル初期接触位置」が、「絶縁部材規制高さ」＋「コイル接触面逃げＲ」以上であることによって、支点－力点間の距離が短くなり、直線部はより傾きにくくなる。「コイルＲ起点」が「コイル初期接触位置」以上であることによって、接触部を支点とする直線部の傾きはさらに抑制される。そのため、ガイド部は、直線部の略Ｓ字状の変形をさらに効果的に抑制することができる。

上記（３）によれば、ガイド部と帯状コイルとの接触高さを低く抑え、直線部が長くなりすぎることによってモータ性能に与える影響を抑制することができる。

上記（４）によれば、直線部の傾きを抑制しつつ、帯状コイルの被膜へ与えるダメージを抑制することができる。

上記（５）によれば、帯状コイルとガイド部とが接触して帯状コイルが塑性変形し始めた際に、支点となる接触部の位置がステータコアの端面から遠ざかる方向に次第に移動し易くなる。そのため、作用点の位置が変化することよる、スロット内での局所的な荷重増加による直線部の略Ｓ字状の変形をより効果的に抑制することができる。

上記（６）によれば、帯状コイルがくし歯部からガイド部の肩部に接触し、くし歯部からガイド部に乗り移った後の帯状コイルの直線部の傾きを抑制することができる。

ステータコアが装着されたコイル挿入ガイド装置を示す斜視図である。 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。 コイル巻取治具及びステータコアが装着されたコイル挿入ガイド装置の一部を示す平面図である。 ガイド部材の側面図である。 図４中のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 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。 帯状コイルの内側にコイル拡張装置を挿入する様子を示す斜視図である。 ガイド部がガイド位置に配置された帯状コイル挿入前のコイル挿入ガイド装置の一部を示す平面図である。 ガイド部がガイド位置に配置された帯状コイル挿入後のコイル挿入ガイド装置の一部を示す平面図である。 ガイド部と帯状コイルとの関係を説明する図である。 スロット挿入時に帯状コイルに作用する力を説明する図である。 ガイド部と帯状コイルの各部位を説明する図である。 コイルエンド部肩Ｒを説明する図である。 くし歯部肩Ｒを説明する図である。 ステータの外観を示す斜視図である。 スロット挿入時にコイルに作用する力を説明する図である。 コイル挿入時に帯状コイルに作用する力を説明する図である。

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に示すコイル挿入ガイド装置１は、ステータコア２と、ステータコア２を内側に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、を備える。

ステータコア２は、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。ステータコア２は、円環部２１の中心に、軸方向に貫通する貫通孔２０を有する。ステータコア２は、図２に示すように、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１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、Ｚ方向が軸方向である。

位置決め治具３は、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。位置決め治具３は、ステータコア２の外周に配置される６つの耳部２３を、それぞれコア押さえブロック３２によって把持することによって、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２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背部となる周方向部２４２と、を有する。

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２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３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３３１を有する。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。カフスガイド３３は、ステータコア２の径方向内側に向けて移動することによって、帯状コイル１００を案内するガイド位置に配置される（図９参照）。

カフスガイド３３は、ステータコア２の径方向に長尺な薄板状に形成される。図３、図４及び図５に示すように、カフスガイド３３の内端３３ａ側には、径方向内側に向けて突出し、後述の帯状コイル１００の移動を案内する一対のガイド部３３１，３３１がそれぞれ設けられる。一対のガイド部３３１，３３１は、カフスガイド３３の内端３３ａ側を、カフスガイド３３の長さ方向に沿ってコ字状に切り欠くことによって形成される。一対のガイド部３３１，３３１の間には、内方に向けて開口し、帯状コイル１００を受け入れる溝部３３２が形成される。一対のガイド部３３１，３３１間のクリアランス（＝溝部３３２の幅）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。ガイド部３３１の長さＤ（＝溝部３３２の溝深さ）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。カフスガイド３３には、ガイド部３３１，３３１よりも外端３３ｂ側に、カフスガイド３３の径方向の移動範囲を規制する長孔３３３が設けられる。

本実施形態のコイル挿入ガイド装置１は、位置決め治具３の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がガイド位置に配置された状態で、隣り合うカフスガイド３３，３３のガイド部３３１，３３１間のクリアランスも、ステータコア２の周方向に沿うスロット２２の幅及び溝部３３２の幅に略等しくなるように設定される。そのため、隣り合うカフスガイド３３，３３のガイド部３３１，３３１間も、溝部３３２と同様に、帯状コイル１００を受け入れてスロット２２への挿入を案内するように構成される。

図４及び図５に示すように、ガイド部３３１は、ガイド位置においてガイド部３３１の両側に配置される絶縁紙２４のカフス部２４ａを収容して規制するカフス部規制溝部３３１ａを有する。カフス部規制溝部３３１ａは、カフスガイド３３の底面３３ｃ側（ステータコア２の端面２ａに対面する側）の幅を狭くすることによって、ガイド部３３１の両側縁にそれぞれ形成される。カフス部規制溝部３３１ａの高さは、ステータコア２の端面２ａから突出する絶縁紙２４のカフス部２４ａを収容可能な高さに設定されている。カフス部規制溝部３３１ａ，３３１ａは、カフスガイド３３における少なくともガイド部３３１の全長に亘って延びている。

図５に示すように、ガイド部３３１におけるカフス部規制溝部３３１ａ，３３１ａよりも上方（カフスガイド３３の底面３３ｃから遠い方）は、幅広状に形成され、略半球状の断面形状を有する。カフス部規制溝部３３１ａ，３３１ａよりも上方のガイド部３３１の表面は、後述する帯状コイル１００の後述するコイルエンド部１０３と接触して帯状コイル１００の移動を案内する肩部３３１ｂ，３３１ｂを構成する。

肩部３３１ｂ，３３１ｂは、図５に示すように、ステータコア２の軸方向に沿ってガイド部３３１の中心を通る中心線Ｏに対して左右対称の断面形状を有する。詳しくは、肩部３３１ｂ，３３１ｂは、中心線Ｏ上の頂部３３１ｃからカフス部規制溝部３３１ａ，３３１ａの直上の最大幅部３３１ｄ，３３１ｄにかけて連続する凸曲面によって形成される。カフス部規制溝部３３１ａ，３３１ａと最大幅部３３１ｄ，３３１ｄとの間の角部３３１ｅ，３３１ｅは、丸められた曲面となっている。ガイド部３３１は、長さ方向（ステータコア２の径方向）に沿って同一厚みであり、同一の断面形状を有する。このガイド部３３１と帯状コイル１００との関係については、さらに後述する。

位置決め治具３の両端面３ａ，３ａには、図３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が設けられる。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３３３の内端部３３３ａに当接することによって、図３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３３３の外端部３３３ｂ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９参照）。

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３に示すように、外径側規制ピン３４ｂが長孔３３３の内端部３３３ａ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３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１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６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くし歯部４２と、周方向に隣り合うくし歯部４２の間に形成される複数のコイル装着溝４３と、治具本体４１の中心に開口する軸孔４４と、を有する。くし歯部４２及びコイル装着溝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の軸方向の両端部のくし歯部４２，４２間の距離は、ステータコア２の両端面２ａ，２ａにそれぞれ配置されるガイド部３３１，３３１間の距離に略等しい。治具本体４１の両端部のくし歯部４２及びコイル装着溝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コイル装着溝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。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、くし歯部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の貫通孔２０の径よりも小径になるように形成されている。

帯状コイル１００は、コイル巻取治具４に円環状に巻き取られる。帯状コイル１００は、図７に示すように、断面形状が略矩形状の銅、アルミニウム等の平角導線１０１によって形成される長尺帯状の連続する波巻コイルからなる。連続する波巻コイルは、コイルをステータコア２にセットする際、世間一般の主流である、コイルを複数のセグメントに分割成形し、スロット内への挿入後にコイルエンドを溶接する技術を必要としないため、溶接個所の熱加工に対応できるように、例えば、コイルに高純度の銅材を使用する必要がない。そのため、不純物を含むリサイクル銅材を使用することも可能となり、資源の循環利用の実現に貢献することができる。しかも、波巻コイルは、溶接の必要がないことから、コイルの軽量化が可能であり、このコイルを使用した回転電機の軽量化を図ることができる。回転電機がハイブリッドカーに搭載される場合、車両重量が軽量化されることによって、二酸化炭素の削減が可能であり、地球環境上の悪影響を軽減することができる。

帯状コイル１００は、複数の直線部１０２と複数のコイルエンド部１０３とを有する。直線部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、直線部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、隣り合う直線部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、複数の直線部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、直線部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、ステータコア２の内側に挿入される前に、帯状コイル１００の直線部１０２をコイル装着溝４３に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１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。

コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００は、ステータコア２の内側に配置された後、図８に示すコイル拡張装置５によって、円環状の帯状コイル１００の内側から押し拡げられることによって拡径される。図８では、１つのコイル拡張装置５のみを示すが、コイル拡張装置５は、コイル挿入ガイド装置１の軸方向の両側にそれぞれ配置され、帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を軸方向の両側から押し拡げる。

コイル拡張装置５は、図８～図１０に示すように、主軸部５１の先端側の外周に複数のコイル押圧部５２を有する。複数のコイル押圧部５２は、コイル拡張装置５の先端側の外周に沿って環状に配列され、図示しないアクチュエータの駆動によって径方向に移動することによって拡径及び縮径可能に設けられる。図８及び図９に示すように、コイル押圧部５２が縮径したときの外径は、コイル巻取治具４に巻き取られた円環状の帯状コイル１００の内径以下である。図１０に示すようにコイル押圧部５２が拡径したときの外径は、コイル巻取治具４の外径よりも大きい。

コイル拡張装置５は、縮径状態のコイル押圧部５２をコイル巻取治具４に巻き取られた円環状の帯状コイル１００のコイルエンド部１０３の内側に挿入し、主軸部５１の先端部５１ａをコイル巻取治具４の軸孔４４に嵌合させることによって、コイル巻取治具４を保持する。図１０に示すように、帯状コイル１００の内側に挿入されたコイル押圧部５２が拡径すると、帯状コイル１００のコイルエンド部１０３が外側に向けて押圧され、帯状コイル１００が拡径する。これによって、帯状コイル１００の直線部１０２が、径方向外側に配置されるスロット２２内の絶縁紙２４の内側に向けて移動し、スロット２２内に挿入される。

直線部１０２がスロット２２に挿入されると、帯状コイル１００は、図１１に示すように、直線部１０２とコイルエンド部１０３との境界部であってコイルエンド部１０３が曲がり始めるコイルエンドＲ起点ＢＰと略同一高さの接触部ＣＰでガイド部３３１の肩部３３１ｂに最初に接触する。その後、帯状コイル１００は、コイル押圧部５２に押されて、コイルエンド部１０３がガイド部３３１の肩部３３１ｂに案内されながら、絶縁紙２４の内側をスロット２２の奥に向けて移動する。帯状コイル１００の拡径に伴って、直線部１０２のピッチは次第に大きくなり、コイルエンド部１０３は、周方向に開くように拡げられる。

このとき、ガイド部３３１の肩部３３１ｂは、図５に示したように、中心線Ｏ上の頂部３３１ｃからカフス部規制溝部３３１ａ，３３１ａの直上の最大幅部３３１ｄにかけて連続する凸曲面によって形成されている。そのため、図１２に示すように、帯状コイル１００とガイド部３３１とが最初に接触部ＣＰ１で接触した後、帯状コイル１００がスロット２２内を移動するのに伴って、コイルエンド部１０３は、ガイド部３３１の肩部３３１ｂの曲面に沿って倒れるように徐々に変形する。それに伴って、帯状コイル１００とガイド部３３１との接触部位は、最初の接触部ＣＰ１から、ガイド部３３１の頂部３３１ｃに近づいた接触部ＣＰ２に変化する。そのため、コイルエンド部１０３に作用する反力Ｆを力点、接触部ＣＰを支点とするてこの原理によって、直線部１０２がスロット２２の内壁面に当接する作用点も、支点が最初の接触部ＣＰ１であるときの作用点Ｐ２１の位置から、支点が接触部ＣＰ２に移動することによって作用点Ｐ２２の位置に変化する。したがって、直線部１０２に局所的に荷重が掛かることが避けられ、直線部１０２の略Ｓ字状の変形が抑制される。その結果、帯状コイル１００のスロット２２への装着作業性が向上する。

ここで、コイル挿入ガイド装置１のガイド部３３１は、以下の条件Ａ～Ｄの少なくともいずれか１つを満たすことが望ましい。

条件Ａ：「絶縁部材規制高さ」＋「コイル接触面逃げＲ」≦「コイル初期接触位置」≦「コイルＲ起点」
条件Ｂ：「コイル幅」≦「ガイドＣＬ」
条件Ｃ：「ガイド肩Ｒ」≦「コイルエンド肩Ｒ」
条件Ｄ：「ガイド肩Ｒ」≦「くし歯部肩Ｒ」

上記条件Ａについて、図１３を参照して説明する。「絶縁部材規制高さ」は、ガイド部３３１におけるカフス部規制溝部３３１ａの高さである。「コイル接触面逃げＲ」は、ガイド部３３１におけるカフス部規制溝部３３１ａの直上の角部３３１ｅの曲面の半径である。「コイル初期接触位置」は、ガイド部材３３１に対して帯状コイル１００が最初に接触する接触部ＣＰのステータコア２の端面２ａからの高さである。「コイルＲ起点」は、コイルエンド部１０３のＲ起点ＢＰのステータコア２の端面２ａからの高さである。本実施形態では、コイル初期接触位置とコイルＲ起点は、同一高さに設定されている。「コイル初期接触位置」が、「絶縁部材規制高さ」＋「コイル接触面逃げＲ」以上であることによって、支点－力点間の距離が短くなり、直線部１０２はより傾きにくくなる。「コイルＲ起点」が「コイル初期接触位置」以上であることによって、接触部ＣＰを支点とする直線部１０２の傾きはさらに抑制される。そのため、ガイド部３３１は、上記条件Ａを満たすことによって、直線部１０２の略Ｓ字状の変形をさらに効果的に抑制することができる。

上記条件Ａにおいて、「コイルＲ起点」≦「コイルエンド肩Ｒ」であることがさらに望ましい。「コイルエンド肩Ｒ」は、図１３に示すように、コイルエンド部１０３の根元部の曲げ半径である。詳しくは、「コイルエンド肩Ｒ」は、図１４に示すように、隣り合うスロット２２，２２に挿入される隣り合う直線部１０２，１０２のピッチＰａの中心と、コイルエンド部１０３が曲がり始めるＲ起点ＢＰのステータコア２の端面２ａからの高さとが交わる位置Ｐ０を中心とする半径ｒである。この半径ｒは、コイルエンド部１０３の曲がり方向の内側に配置される曲面の半径である。これによれば、ガイド部３３１と帯状コイル１００との接触高さを低く抑え、直線部１０２が長くなりすぎることによってモータ性能に与える影響を抑制することができる。

上記条件Ｂについて、図１１を参照して説明する。「コイル幅」は、帯状コイル１００の直線部１０２の最大幅寸法Ｗである。「ガイドＣＬ」は、隣り合うガイド部３３１，３３１間のクリアランスＣＬである。このクリアランスＣＬは、隣り合うガイド部３３１，３３１の最大幅部３３１ｄ，３３１ｄ間の寸法である。「ガイドＣＬ」は、直線部１０２の傾きを抑制する観点からは、狭い方が有利であるが、帯状コイル１００の移動時に、帯状コイル１００の表面に形成されている被膜を損傷するおそれがある。「ガイドＣＬ」が「コイル幅」以上であることによって、直線部１０２の傾きを抑制しつつ、帯状コイル１００の被膜へ与えるダメージを抑制することができる。

上記条件Ｃにおいて、図１３を参照して説明する。「ガイド肩Ｒ」は、ガイド部３３１の肩部３３１ｂの曲面の半径である。「ガイド肩Ｒ」は、大きい方が帯状コイル１００とガイド部３３１との接触部ＣＰの位置が高くなり、直線部１０２の傾きは小さくなる。「ガイド肩Ｒ」が大きいと、帯状コイル１００との接触面も大きくなるため、帯状コイル１００とガイド部３３１との接触面圧も小さくなり、帯状コイル１００に与えるダメージを小さくすることができる。「ガイド肩Ｒ」が「コイルエンド肩Ｒ」以下であることによって、帯状コイル１００とガイド部３３１とが接触して帯状コイル１００が塑性変形し始めた際に、支点となる接触部ＣＰの位置がステータコア２の端面２ａから遠ざかる方向に次第に移動し易くなる。そのため、作用点の位置が変化することよる、スロット２２内での局所的な荷重増加による直線部１０２の略Ｓ字状の変形をより効果的に抑制することができる。

上記条件Ｄにおいて、図１５を参照して説明する。「くし歯部肩Ｒ」は、スロット２２に挿入される前の帯状コイル１００を巻き取り保持するコイル巻取治具４のくし歯部４２の肩部の曲面の半径である。くし歯部４２の肩部は、コイルエンド部１０３の曲がり方向の内側に配置される肩部である。帯状コイル１００がくし歯部４２に案内されつつスロット２２に向けて移動する際にも、コイルエンド部１０３は拡径する。「ガイド肩Ｒ」が「くし歯部肩Ｒ」以下であることによって、帯状コイル１００がくし歯部４２からガイド部３３１の肩部３３１ｂに接触し、くし歯部４２からガイド部３３１に乗り移った後の帯状コイル１００の直線部１０２の傾きを抑制することができる。

以上のように、コイル挿入ガイド装置１によって帯状コイル１００がガイド部３３１に案内されつつスロット２２に挿入されることによって、図１６に示すように、スロット２２内に帯状コイル１００が装着されたステータ２００が形成される。

本実施形態に係るコイル挿入ガイド装置１によれば以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態に係るコイル挿入ガイド装置１は、スロット２２内に絶縁紙２４を有するステータコア２の軸方向の両端面２ａ，２ａにそれぞれ配置され、スロット２２に対してステータコア２の径方向に沿って挿入される帯状コイル１００の移動をガイドする複数のガイド部３３１を有する装置である。帯状コイル１００は、スロット２２内に挿入される複数の直線部１０２と、複数の直線部１０２のうちの隣り合う直線部１０２，１０２同士を連結する複数のコイルエンド部１０３と、を有する。ガイド部３３１において帯状コイル１００のコイルエンド部１０３と接触する肩部３３１ｂは、頂部３３１ｃから最大幅部３３１ｄにかけて連続する凸曲面である。これによれば、帯状コイル１００がスロット２２内を移動するのに伴って、コイルエンド部１０３がガイド部３３１の肩部３３１ｂの曲面に沿って倒れるように徐々に変形することによって、帯状コイル１００とガイド部３３１の肩部３３１ｂとの接触部ＣＰの位置が変化する。そのため、コイルエンド部１０３に作用する反力Ｆを力点、接触部ＣＰを支点とした際に、帯状コイル１００の直線部１０２がスロット２２の内壁面に当接する作用点の位置も変化する。これにより、直線部１０２に局所的に荷重が掛かることが避けられ、直線部１０２の略Ｓ字状の変形が抑制される。その結果、帯状コイル１００のスロット２２への装着作業性が向上する。

本実施形態において、ガイド部３３１は、ステータコア２の端面２ａに面する側に、端面２ａから突出する絶縁紙２４を収容して規制するカフス部規制溝部３３１ａを有する。カフス部規制溝部３３１ａの高さを「絶縁部材規制高さ」、カフス部規制溝部３３１ａとカフス部規制溝部３３１ａに隣接するガイド部３３１の最大幅部３３１ｄとの間に形成される角部の曲面の半径を「コイル接触面逃げＲ」、ガイド部３３１が帯状コイル１００と最初に接触する部位のステータコア２の端面２ａからの高さを「コイル初期接触位置」、帯状コイル１００の直線部１０２とコイルエンド部１０３との境界部のステータコア２の端面２ａからの高さを「コイルＲ起点」、としたとき、ガイド部３３１は、条件Ａ：「絶縁部材規制高さ」＋「コイル接触面逃げＲ」≦「コイル初期接触位置」≦「コイルＲ起点」、を満たすことが好ましい。「コイル初期接触位置」が、「絶縁部材規制高さ」＋「コイル接触面逃げＲ」以上であることによって、支点－力点間の距離が短くなり、直線部１０２はより傾きにくくなる。「コイルＲ起点」が「コイル初期接触位置」以上であることによって、接触部ＣＰを支点とする直線部１０２の傾きはさらに抑制される。そのため、ガイド部３３１は、直線部１０２の略Ｓ字状の変形をさらに効果的に抑制することができる。

本実施形態において、条件Ａにおいて、「コイルＲ起点」≦「コイルエンド肩Ｒ」、であることが好ましい。これによれば、ガイド部３３１と帯状コイル１００との接触高さを低く抑え、直線部１０２が長くなりすぎることによってモータ性能に与える影響を抑制することができる。

本実施形態において、帯状コイル１００の幅を「コイル幅」、隣り合うガイド部３３１，３３１間のクリアランスを「ガイドＣＬ」、としたとき、ガイド部３３１は、条件Ｂ：「コイル幅」≦「ガイドＣＬ」、を満たすことが好ましい。これによれば、直線部１０２の傾きを抑制しつつ、帯状コイル１００の被膜へ与えるダメージを抑制することができる。

本実施形態において、ガイド部３３１の肩部３３１ｂの曲面の半径を「ガイド肩Ｒ」、コイルエンド部１０３の根元部の曲げ半径を「コイルエンド肩Ｒ」、としたとき、ガイド部３３１は、条件Ｃ：「ガイド肩Ｒ」≦「コイルエンド肩Ｒ」、を満たすことが好ましい。これによれば、帯状コイル１００とガイド部３３１とが接触して帯状コイル１００が塑性変形し始めた際に、支点となる接触部ＣＰの位置がステータコア２の端面２ａから遠ざかる方向に次第に移動し易くなる。そのため、作用点の位置が変化することよる、スロット２２内での局所的な荷重増加による直線部１０２の略Ｓ字状の変形をより効果的に抑制することができる。

本実施形態において、コイル挿入ガイド装置１は、スロット２２に挿入される前の帯状コイル１００を巻き取り保持するくし歯部４２を有するコイル巻取治具４をさらに備える。帯状コイル１００と接触するくし歯部４２の肩部の曲面の半径を「くし歯部肩Ｒ」、としたとき、ガイド部３３１は、条件Ｄ：「ガイド肩Ｒ」≦「くし歯部肩Ｒ」、を満たすことが好ましい。これによれば、帯状コイル１００がくし歯部４２からガイド部３３１の肩部３３１ｂに接触し、くし歯部４２からガイド部３３１に乗り移った後の帯状コイル１００の直線部１０２の傾きを抑制することができる。

１ コイル挿入ガイド装置
２ ステータコア
２ａ 端面
２２ スロット
２４ 絶縁紙（絶縁部材）
３３１ ガイド部
３３１ａ カフス部規制溝部（規制溝部）
４ コイル巻取治具
４２ くし歯部
１００ 帯状コイル
１０２ 直線部
１０３ コイルエンド部

Claims (5)

1. スロット内に絶縁部材を有するステータコアの軸方向の両端面にそれぞれ配置され、前記スロットに対して前記ステータコアの径方向に沿って挿入される帯状コイルの移動をガイドする複数のガイド部を有するコイル挿入ガイド装置であって、
   前記帯状コイルは、前記スロット内に挿入される複数の直線部と、前記複数の直線部のうちの隣り合う前記直線部同士を連結する複数のコイルエンド部と、を有し、
   前記ガイド部において前記帯状コイルの前記コイルエンド部と接触する肩部は、頂部から最大幅部にかけて連続する凸曲面であり、
   前記ガイド部は、前記ステータコアの前記端面に面する側に、前記端面から突出する前記絶縁部材を収容して規制する規制溝部を有し、
   前記規制溝部の高さを「絶縁部材規制高さ」、
   前記規制溝部と前記規制溝部に隣接する前記ガイド部の前記最大幅部との間に形成される角部の曲面の半径を「コイル接触面逃げＲ」、
   前記ガイド部が前記帯状コイルと最初に接触する部位の前記ステータコアの前記端面からの高さを「コイル初期接触位置」、
   前記帯状コイルの前記直線部と前記コイルエンド部との境界部の前記ステータコアの前記端面からの高さを「コイルＲ起点」、
   としたとき、
   前記ガイド部は、
   条件Ａ：「絶縁部材規制高さ」＋「コイル接触面逃げＲ」≦「コイル初期接触位置」≦「コイルＲ起点」
   を満たす、コイル挿入ガイド装置。
2. 前記条件Ａにおいて、前記コイルエンド部の根元部の曲げ半径を「コイルエンド肩Ｒ」、としたとき、「コイルＲ起点」≦「コイルエンド肩Ｒ」、である、請求項１に記載のコイル挿入ガイド装置。
3. 前記帯状コイルの幅を「コイル幅」、
   隣り合う前記ガイド部間のクリアランスを「ガイドＣＬ」、
   としたとき、
   前記ガイド部は、
   条件Ｂ：「コイル幅」≦「ガイドＣＬ」
   を満たす、請求項１～２のいずれか１項に記載のコイル挿入ガイド装置。
4. 前記ガイド部の前記肩部の曲面の半径を「ガイド肩Ｒ」、
   前記コイルエンド部の根元部の曲げ半径を「コイルエンド肩Ｒ」、
   としたとき、
   前記ガイド部は、
   条件Ｃ：「ガイド肩Ｒ」≦「コイルエンド肩Ｒ」
   を満たす、請求項１～３のいずれか１項に記載のコイル挿入ガイド装置。
5. 前記スロットに挿入される前の前記帯状コイルを巻き取り保持するくし歯部を有するコイル巻取治具をさらに備え、
   前記帯状コイルと接触する前記くし歯部の肩部の曲面の半径を「くし歯部肩Ｒ」、としたとき、
   前記ガイド部は、
   条件Ｄ：「ガイド肩Ｒ」≦「くし歯部肩Ｒ」
   を満たす、請求項１～４のいずれか１項に記載のコイル挿入ガイド装置。

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