JPH10174381A - 電機子コイルの組立方法及びコイル組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイル片をスロットに挿入する際にコイル端
部同士が干渉することなく、全てのコイル分割体４を電
機子鉄心３へ装着できる電機子コイルの組立方法及びコ
イル組立装置１０を提供すること。 【解決手段】 コイル組立装置１０は、所定数のコイル
分割体４を保持する保持具ベース１９を電機子鉄心３の
接線方向に沿ってスライドさせながら、そのスライド方
向に電機子鉄心３を回転させて、コイル分割体４のコイ
ル片を順次電機子鉄心３のスロットに挿入する。保持具
ベース１９には、スロットへ挿入される終わり側の数個
のコイル分割体４Ａを電機子鉄心３側に所定角度だけ傾
けて保持するための可動機構１９Ａを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電機子コイルの組
立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、特開平８−１４０３２４号
公報に開示された回転電機を出願している。この回転電
機に用いられる回転子は、図４に示す様に、それぞれ略
コの字形に設けられた下層コイル分割体４と上層コイル
分割体５とを有し、各コイル分割体４、５のコイルエン
ド部（電機子鉄心３のスロット３ａから突出した部分）
を形成するコイル端部４ｂ、５ｂが、スロット３ａに挿
入されたコイル片４ａ、５ａの両端からそれぞれ電機子
鉄心３の軸方向端面と略平行に内周側へ伸びて、且つ回
転軸２と直交する平面上で回転軸２を通る直線（直径）
に対して所定の傾きを有して設けられている（図９及び
図１０参照）。また、電機子鉄心への巻線方法として、
特公昭４９−４１８８３号公報に開示された技術が知ら
れている。この技術は、図１１（ａ）に示す様に、ベー
ス１００上に所定のピッチで所要数のコイル体１１０を
配置し、電機子鉄心１２０に設けられた歯１２１をベー
ス１００上の隣合うコイル体１１０同士の隙間に嵌合さ
せて電機子鉄心１２０を図１１（ｂ）の矢印方向へ転動
させることにより、ベース１００上のコイル体１１０が
順次電機子鉄心１２０に巻き込まれてスロット１２２に
挿入される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のコイ
ル分割体４、５を電機子鉄心３に装着する場合に上記公
報に開示された技術を用いると、各コイル分割体（下層
コイル分割体４で説明する）は、図１２に示す様に、コ
イル分割体４０１、４０２、４０３…の順に連続的にス
ロット３ａに挿入されるが、終わり側に挿入される数個
のコイル分割体４２４、４２５は、各コイル端部４２４
ｂ、４２５ｂの先端部が最初にスロット３ａに挿入され
たコイル分割体４０１のコイル端部４０１ｂと干渉して
挿入不可能となる（なお、図１２では、コイル分割体４
２５のコイル端部４２５ｂとコイル分割体４０１のコイ
ル端部４０１ｂとが交差した状態を示しているが、実際
は、この状態になる以前に互いのコイル端部４２５ｂ、
４０１ｂとが干渉する）。このため、上記公報に開示さ
れた技術を用いて所定数のコイル分割体４、５を電機子
鉄心へ装着することは不可能であった。本発明は、上記
事情に基づいて成されたもので、その目的は、コイル片
をスロットに挿入する際にコイル端部同士が干渉するこ
となく、全てのコイル分割体を電機子鉄心へ装着できる
電機子コイルの組立方法及びコイル組立装置を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の手段によれ
ば、コイル片挿入工程の少なくとも最後とその前に予定
されるコイル分割体は、コイル端部が他のコイル分割体
のコイル端部より電機子鉄心側へ所定角度だけ傾斜した
姿勢でコイル片がスロットに挿入される。これにより、
コイル片挿入工程の少なくとも最後とその前に予定され
るコイル分割体は、それぞれのコイル端部が、既に電機
子鉄心のスロットに挿入されているコイル分割体の内、
最初に挿入されたコイル分割体のコイル端部と最後に挿
入されたコイル分割体のコイル端部との隙間に入り込む
ことができる。その結果、全てのコイル分割体をコイル
端部同士が干渉することなく電機子鉄心に装着すること
ができる。

【０００５】請求項２の手段によれば、コイル分割体
は、下層コイル分割体と上層コイル分割体とから成り、
それぞれコイル片挿入工程の少なくとも最後とその前に
予定される下層コイル分割体及び上層コイル分割体は、
下層コイル端部及び上層コイル端部が他の下層コイル分
割体の下層コイル端部及び上層コイル分割体の上層コイ
ル端部より電機子鉄心側へ所定角度だけ傾斜した姿勢で
下層コイル片及び上層コイル片がスロットに挿入され
る。これにより、全ての下層コイル分割体及び全ての上
層コイル分割体をコイル端部同士が干渉することなく電
機子鉄心に装着することができる。

【０００６】請求項３の手段によれば、複数のコイル分
割体を所定の間隔に整列させて保持するコイル保持具を
スライドさせながら、そのスライド方向に電機子鉄心を
回転させてコイル分割体のコイル片を順次スロットへ挿
入するコイル組立装置であって、コイル保持具は、スロ
ットへ挿入される少なくとも最後とその前に予定される
コイル分割体を、コイル端部が他のコイル分割体のコイ
ル端部より電機子鉄心側へ所定角度だけ傾斜した姿勢で
保持する機構を有している。このコイル組立装置を用い
ることにより、全てのコイル分割体をコイル端部同士が
干渉することなく電機子鉄心に装着できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の電機子コイルの組
立方法を図面に基づいて説明する。図１はコイル組立装
置の側面図である。 （回転子の説明）本実施例の回転子１は、例えばエンジ
ンを始動するスタータのアーマチャであり、図４に示す
様に、回転軸２、電機子鉄心３、電機子コイル（後述す
る）等より構成され、電機子コイルの一部を整流子とし
て使用している。電機子鉄心３は、プレスマシンで円板
状に打ち抜き加工された薄い鋼板を複数枚積層して、回
転軸２の外周に形成されたセレーション２ａに嵌合して
固定されている。電機子鉄心３の外周部には電機子コイ
ルを装着するためのスロット３ａ（図５参照）が所定数
（例えば２５個）設けられている。

【０００８】電機子コイルは、それぞれスロット３ａと
同数（２５個）の下層コイル分割体４と上層コイル分割
体５から成る。下層コイル分割体４は、電導性に優れた
材質（例えば銅）より成り、スロット３ａに配される下
側絶縁体６（図５参照）を介してスロット３ａの内周側
に挿入される下層コイル片４ａと、この下層コイル片４
ａの両端からそれぞれ電機子鉄心３の軸方向端面と略平
行に内周側へ伸びる一対の下層コイル端部４ｂと、この
下層コイル端部４ｂの内周側先端から軸方向に折り曲げ
られた下層コイル接合部４ｃから成る。但し、一対の下
層コイル端部４ｂは、それぞれ回転軸２と直交する平面
上で下層コイル片４ａと回転軸２とを結ぶ直線（半径）
に対して所定の傾きを有し、軸方向から見た時に一方の
下層コイル端部４ｂと他方の下層コイル端部４ｂが互い
に反対側へ傾斜している。なお、下層コイル端部４ｂと
電機子鉄心３の軸方向端面との間は、回転軸２に嵌合す
るリング状の絶縁板７（図５参照）によって絶縁されて
いる。

【０００９】上層コイル分割体５は、下層コイル分割体
４と同様に電導性に優れた材質（例えば銅）より成り、
下層コイル片４ａとの間に上側絶縁体８（図５参照）を
介してスロット３ａの外周側に挿入される上層コイル片
５ａと、この上層コイル片５ａの両端からそれぞれ電機
子鉄心３の軸方向端面と略平行に内周側へ伸びる一対の
上層コイル端部５ｂと、この上層コイル端部５ｂの内周
側先端から軸方向に折り曲げられた上層コイル接合部５
ｃから成る。但し、一対の上層コイル端部５ｂは、それ
ぞれ回転軸２と直交する平面上で上層コイル片５ａと回
転軸２とを結ぶ直線（半径）に対して所定の傾きを有
し、軸方向から見た時に一方の上層コイル端部５ｂと他
方の上層コイル端部５ｂが互いに反対側へ傾斜してい
る。なお、下層コイル端部４ｂと上層コイル端部５ｂと
の間は、筒状を成す下層コイル接合部４ｃの外周に嵌合
するリング状の絶縁板９（図５参照）によって絶縁され
ている。

【００１０】この電機子コイルは、図６に示す様に、下
層コイル片４ａ及び上層コイル片５ａが互いに異なるス
ロット３ａに挿入された下層コイル分割体４の下層コイ
ル接合部４ｃと上層コイル分割体５の上層コイル接合部
５ｃとを電気的に接続（例えば溶接等により接合され
る）して形成されている。

【００１１】次に、電機子コイル（下層コイル分割体４
及び上層コイル分割体５）をコイル組立装置１０を用い
て電機子鉄心３へ装着する工程について説明する。 （コイル組立装置１０の説明）なお、電機子コイルにつ
いては下層コイル分割体４を代表として説明する。コイ
ル組立装置１０は、下述するベース構造に対して、下層
コイル分割体４を保持するコイル保持具１１、電機子鉄
心３を回転可能に保持する鉄心保持具１２、スロット３
ａに挿入された下層コイル分割体４がスロット３ａから
はみ出すことを防止するコイルはみ出し防止具１３、下
層コイル分割体４をスロット３ａに挿入する際の案内と
なる挿入ガイド１４、及びコイル保持具１１と鉄心保持
具１２との相対的位置を決める位置決め機構（後述す
る）等が具備されている。

【００１２】ベース構造は、ベース１５、４本の支持柱
１６、及び２本のガイド１７から成る。ベース１５は、
装置の土台を形成するもので、平面形状が略正方形に設
けられている。支持柱１６は、ベース１５の四隅に垂直
に立てられ、ベース１５の裏面側よりボルト１８等によ
って固定されている。なお、各支持柱１６は等間隔に配
置されている。２本のガイド１７は、それぞれ２本の支
柱柱１６に支えられて、支柱柱１６の上部に一定の間隔
を保って平行に配されている。

【００１３】コイル保持具１１は、保持具ベース１９、
クランパー２０、及びクランパーガイド２１から成る。
保持具ベース１９は、ガイド１７に保持されながら図１
の矢印方向へスライド可能に設けられ、所定数（２５
個）の下層コイル分割体４をスロット３ａに対向する姿
勢で位置決め可能な凹溝１９ａを備えている。また、こ
の保持具ベース１９は、所定数の下層コイル分割体４の
うち、終わり側の数個（２〜３個）の下層コイル分割体
４（以下、この数個の下層コイル分割体を４Ａとする）
を鉄心保持具１２に保持された電機子鉄心３側に所定角
度θ（５〜３０度、但し下層コイル分割体４の形状によ
って異なる／図１参照）だけ傾けて保持するための可動
機構１９Ａを具備している。なお、可動機構１９Ａにも
凹溝１９ａが設けられていることは言うまでもない。

【００１４】クランパー２０は、凹溝１９ａに収納され
た下層コイル分割体４を両側から把持して、下層コイル
分割体４が凹溝１９ａから落下するのを防止する。な
お、クランパー２０の把持力は図示しないスプリング等
によって得られる。クランパーガイド２１は、下層コイ
ル分割体４を把持するクランパー２０の拡がりを防止し
てクランパー２０の把持力を確保している。なお、図２
では、数個の下層コイル分割体４及びクランパー２０の
みを示しているが、実際は凹溝１９ａの全てにクランパ
ー２０及びクランパーガイド２１が存在し、各クランパ
ー２０によってそれぞれ下層コイル分割体４が把持され
ている。

【００１５】鉄心保持具１２は、回転軸２の一端面を支
持するガイド２２と、このガイド２２を保持する軸受部
２３、回転軸２の他端面を支持するガイド２４と、この
ガイド２４を保持する軸受部２５とから成る。コイルは
み出し防止具１３は、電機子鉄心３の外径寸法よりやや
大きな内径を有する穴を具備し、その穴の内周面によっ
てスロット３ａに挿入されている下層コイル分割体４の
外周面を保持することにより、下層コイル分割体４がス
ロット３ａから脱落することを防止する。

【００１６】挿入ガイド１４は、図１に示す様に、保持
具ベース１９の送り方向前方で、且つ下層コイル分割体
４の先端部（下層コイル端部４ｂの先端）の位置よりも
高い位置に待機し、保持具ベース１９を送ることで電機
子鉄心３の回転に合わせて下層コイル分割体４をスロッ
ト３ａへ案内する。位置決め機構は、前述の軸受部２
３、２５と、コイルはみ出し防止具１３を回転軸２と平
行に調整可能なベース２６と、相互の固定装置２７、２
８（本実施例ではボルト・ノックピン）とから構成され
る。

【００１７】次に、本実施例の特徴となる下層コイル分
割体４の電機子鉄心３への装着方法について説明する。
まず、回転軸２を具備した電機子鉄心３を鉄心保持具１
２に回転可能な状態（図２に示す状態）で装着する。一
方、所定数の下層コイル分割体４をスロット３ａへ挿入
可能な姿勢（本実施例では図１に示す様に下層コイル端
部４ｂが下向きの姿勢）で保持具ベース１９の凹溝１９
ａに収納し、その下層コイル分割体４が凹溝１９ａから
脱落しない様にクランパー２０及びクランパーガイド２
１で把持する。

【００１８】次に、保持部ベース１９をガイド１７に沿
ってスライドさせ、下層コイル分割体４をスロット３ａ
へ挿入可能な位置でスライド停止する。そして、クラン
パーガイド２１を解除して下層コイル分割体４からクラ
ンパー２０を離すことにより、下層コイル分割体４が挿
入ガイド１４に案内されて、下層コイル分割体４の下層
コイル片４ａがスロット３ａへ挿入される。１つの下層
コイル分割体４がスロット３ａへ挿入された後、コイル
保持具１１のスライド方向へ電機子鉄心３を所定角度
（スロット３ａの１個分）回転させて、次の下層コイル
分割体４が次のスロット３ａへ挿入可能な位置までコイ
ル保持具１１をスライドさせる。以後、上記動作を繰り
返して順次スロット３ａへ下層コイル分割体４を挿入す
る。但し、コイル保持具１１の可動機構１９Ａに保持さ
れた数個の下層コイル分割体４Ａは、下層コイル端部４
ｂが電機子鉄心３側へ所定角度だけ傾斜した姿勢のまま
所定位置まで移動してスロット３ａへ挿入される。

【００１９】（本実施例の効果）本実施例によれば、可
動機構１９Ａに保持された数個の下層コイル分割体４Ａ
は、下層コイル端部４ｂが他の下層コイル分割体４の下
層コイル端部４ｂより電機子鉄心３側へ所定角度だけ傾
斜した姿勢で下層コイル片４ａがスロット３ａに挿入さ
れる。これにより、可動機構１９Ａに保持された数個の
下層コイル分割体４Ａは、図７に示す様に、それぞれの
下層コイル端部４ｂが、既に電機子鉄心３のスロット３
ａに挿入されている下層コイル分割体４の内、最初に挿
入された下層コイル分割体４の下層コイル端部４ｂ及び
最後に挿入された下層コイル分割体４の下層コイル端部
４ｂと干渉することなく両者間の隙間に入り込むことが
できる。その結果、全ての下層コイル分割体４を下層コ
イル端部４ｂ同士が干渉することなく電機子鉄心３に装
着することができる。

【００２０】（他の実施例）上記実施例では、コイル保
持具１１の摺動動作や電機子鉄心３の保持機構について
は前記の各治具を用いた手作業を想定して示したが、自
動化するために以下の様に構成しても良い。まず、一般
的に知られるパーツフィーダ等の部品整列切り出し装置
２９にて各下層コイル分割体４の方向を一定として、図
８に示すスクリュー機構３０により各下層コイル分割体
４を等間隔に整列させた後、コイル保持具１１をローダ
やロボットハンドに装着した上、整列後の下層コイル分
割体４と位置決めした後、各下層コイル分割体４をコイ
ル保持具１１の凹溝１９ａに移載する。また、鉄心保持
具１２に関しても、各ユニットを自動で動作可能とし、
全自動のコイル組立装置１０を構成することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】コイル組立装置の側面図である。

【図２】コイル組立装置の断面図である。

【図３】コイル組立装置のガイドと保持具ベースとの関
係を示す平面図である。

【図４】回転子の半断面図である。

【図５】回転子の分解斜視図である。

【図６】上層コイル分割体と下層コイル分割体の接合状
態を示す斜視図である。

【図７】本実施例の作用を説明する回転子の軸方向正面
図である。

【図８】コイル分割体をコイル保持具に整列させる方法
を示す図である。

【図９】上層コイル分割体の配置を示す正面図である。

【図１０】下層コイル分割体の配置を示す正面図であ
る。

【図１１】従来技術による巻線方法を示す平面図（ａ）
及び側面図（ｂ）である。

【図１２】従来技術を用いてコイル分割体を電機子鉄心
へ装着した場合の問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 回転子 ２ 回転軸 ３ 電機子鉄心 ３ａ スロット ４ 下層コイル分割体 ４ａ 下層コイル片 ４ｂ 下層コイル端部 ４ｃ 下層コイル接合部 ５ 上層コイル分割体 ５ａ 上層コイル片 ５ｂ 上層コイル端部 ５ｃ 上層コイル接合部 １０ コイル組立装置 １１ コイル保持具 １２ 鉄心保持具 １９Ａ 可動機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周に所定数のスロットを有する電機子鉄
   心と、 この電機子鉄心を回転自在に支持する回転軸と、 前記スロットに挿入される直線状のコイル片、このコイ
   ル片の両端からそれぞれ前記電機子鉄心の軸方向端面と
   略平行に内周側へ伸び、且つ前記回転軸と直交する平面
   上で前記コイル片と前記回転軸とを結ぶ直線に対して所
   定の傾きを有して設けられた一対のコイル端部を有する
   コイル分割体とを備えた回転電機の回転子であって、 所定の間隔に整列させた複数の前記コイル分割体を前記
   電機子鉄心の接線方向に沿って前記電機子鉄心側へ移動
   させながら、その移動方向側へ前記電機子鉄心を回転さ
   せて前記コイル片を順次前記スロットへ挿入するコイル
   片挿入工程を有する電機子コイルの組立方法において、 前記コイル片挿入工程の少なくとも最後とその前に予定
   される前記コイル分割体は、前記コイル端部が他の前記
   コイル分割体のコイル端部より前記電機子鉄心側へ所定
   角度だけ傾斜した姿勢で前記コイル片が前記スロットに
   挿入されることを特徴とする電機子コイルの組立方法。
2. 【請求項２】前記コイル分割体は、 前記電機子鉄心の径方向外側から前記スロットに挿入さ
   れる直線状の下層コイル片、この下層コイル片の両端か
   らそれぞれ前記電機子鉄心の軸方向端面と略平行に内周
   側へ伸び、且つ前記回転軸と直交する平面上で前記下層
   コイル片と前記回転軸とを結ぶ直線に対して所定の傾き
   を有して設けられた一対の下層コイル端部、及びこの下
   層コイル端部の内周側先端に設けられた下層コイル接合
   部から成る下層コイル分割体と、 前記電機子鉄心の径方向外側から前記スロットに挿入さ
   れる直線状の上層コイル片、この上層コイル片の両端か
   らそれぞれ前記電機子鉄心の軸方向端面と略平行に内周
   側へ伸び、且つ前記回転軸と直交する平面上で前記上層
   コイル片と前記回転軸とを結ぶ直線に対して所定の傾き
   を有して設けられた一対の上層コイル端部、及びこの上
   層コイル端部の内周側先端に設けられた上層コイル接合
   部から成る上層コイル分割体とから成り、 それぞれ前記コイル片挿入工程の少なくとも最後とその
   前に予定される前記下層コイル分割体及び前記上層コイ
   ル分割体は、前記下層コイル端部及び前記上層コイル端
   部が他の前記下層コイル分割体の下層コイル端部及び前
   記上層コイル分割体の上層コイル端部より前記電機子鉄
   心側へ所定角度だけ傾斜した姿勢で前記下層コイル片及
   び前記上層コイル片が前記スロットに挿入されることを
   特徴とする電機子コイルの組立方法。
3. 【請求項３】複数の前記コイル分割体を所定の間隔に整
   列させて保持するコイル保持具と、 前記電機子鉄心を回転可能に保持する鉄心保持具と、 前記コイル保持具を前記電機子鉄心の接線方向に沿って
   スライドさせるスライド機構とを具備し、 前記コイル保持具をスライドさせながら、そのスライド
   方向に前記電機子鉄心を回転させて前記コイル片を順次
   前記スロットへ挿入するコイル組立装置であって、 前記コイル保持具は、前記スロットへ挿入される少なく
   とも最後とその前に予定される前記コイル分割体を、前
   記コイル端部が他の前記コイル分割体のコイル端部より
   前記電機子鉄心側へ所定角度だけ傾斜した姿勢で保持す
   る機構を有していることを特徴とするコイル組立装置。