WO2010026623A1 - 巻線装置の巻枠及びコイル装着方法 - Google Patents

巻線装置の巻枠及びコイル装着方法 Download PDF

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slot
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大輔 司城
昌也 本橋
裕之 秋田
利夫 荒井
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a winding frame of a winding device for forming a coil, and a coil mounting method for mounting a coil on a stator core of an electric motor using a coil insertion device using a coil formed by the winding frame.
  • a front winding frame having a coil insertion jig having a plurality of blades arranged in an annular shape and a plurality of winding stages arranged corresponding to the coil insertion jig and having a diameter gradually increased from below to above.
  • a rear winding frame that is disposed opposite to the front winding frame and has a plurality of winding stages similar to the above, and a flyer that forms a coil by winding an electric wire sequentially from below to each winding stage of the pair of winding frames.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the winding frame of the winding device that can eliminate the insulation failure due to the leakage of the coil wire without the initial insertion coil wire staying near the slot opening. It is another object of the present invention to provide a coil mounting method.
  • the winding frame of the winding device is a winding frame of a winding device that forms a coil for mounting in a slot formed between teeth of a stator core of an electric motor using a coil insertion device,
  • the winding frame has a plurality of coil winding stages whose diameters are gradually increased from the lower side to the upper side with respect to the arrangement when installed in the winding device, and corresponds to any stator core thickness.
  • a front winding frame and a rear winding frame that are spaced apart to form coils of different lengths The coil winding stage corresponding to the outermost coil of the front winding frame has at least a radial portion in a direction along the opening of the slot into which each coil is inserted from the vicinity corresponding to the center axis of the stator core. It has the structure extended to the position corresponded to the core back which connects the said teeth base outside the said slot of the said stator core.
  • the winding frame of the winding device is such that the coil winding stage of the front winding is radial in a direction along the opening of the slot into which each coil is inserted from the vicinity corresponding to the center axis of the stator core. This portion is extended to a position corresponding to a core back that connects at least the teeth base outside the slot of the stator core.
  • the coil that maintains the winding form is mounted on the coil insertion device by the winding frame of the winding device, and the coil insertion device is mounted on the coil insertion device.
  • the coil is inserted and mounted in each slot of the stator core.
  • the winding frame of the winding device according to the present invention is such that the coil formed by the winding frame has an insertion behavior that is sequentially arranged from the back of the slot when inserted into the stator core, and near the slot opening of the initial insertion coil wire Since there is no stagnation, it is possible to eliminate insulation failure due to leakage of the coil wire from the wedge covering the slot opening.
  • FIG. FIG. 1 to FIG. 10 are diagrams showing the first embodiment
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the reel (upside down when the winding machine is attached)
  • FIG. 2 is a coil formed by the reel.
  • FIG. 3 is a plan view of the coil insertion jig 23 to which 24 is attached. Only the outermost shape of the coil insertion jig 23 is shown with a part thereof omitted.
  • FIG. 3 is formed by a winding frame.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of a winding device with the front reel 1 and the rear reel 2 attached
  • FIG. 5 is a front reel 1 and a rear reel.
  • FIG. 6 is a side view showing an example of a winding device equipped with the front winding frame 1 and the rear winding frame 2
  • FIG. 7 is a coil insertion treatment of FIGS.
  • the plan view in which the tool 23 is moved to the coil insertion device and the stator core 41 before the coil is inserted is attached to the tip of the blade 21. Only the outermost shape of the coil insertion jig 23 is shown with a part thereof omitted.
  • FIG. 8 shows that the coil insertion jig 23 of FIGS.
  • FIG. 9 is a front view showing only the stator core 41, the stripper 22, the blade 21, and the coil 24 in FIG. 7, and FIG. It is a figure which shows an example of the shape which changed the circumference of the coil by changing the separation distance of the back winding frame 2.
  • FIG. 9 is a figure which shows an example of the shape which changed the circumference of the coil by changing the separation distance of the back winding frame 2.
  • FIG. 11 to 14 are diagrams showing comparative examples.
  • FIG. 11 shows a state in which the coil wound around the winding frame is mounted on the coil insertion jig 23 and the stator core 41 is mounted on the coil insertion device.
  • FIG. 12 is a plan view showing only the outermost shape of the coil insertion jig 23, with a part thereof omitted.
  • FIG. 12 shows a coil wound around a winding frame attached to the coil insertion jig 23.
  • FIG. 13 is a plan view showing the positional relationship between the stator core 41, the coil and the blade 21 in the state shown in FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 14 is an enlarged view of a portion A in FIG. 13 showing a behavior in which the coil wound around the winding frame is inserted into the slot 93 of the stator core 41.
  • the coil winding apparatus described here forms a so-called concentric winding coil in which a plurality of coils of different sizes are wound concentrically so that their centers coincide.
  • the target motor is, for example, a single-phase induction motor.
  • the single-phase induction motor includes a main winding and an auxiliary winding arranged so that the main winding has a 90 ° phase difference in electrical angle.
  • the auxiliary winding is inserted into the slot before the main winding.
  • auxiliary winding is not shown in the drawings, it is assumed that the auxiliary winding is previously inserted at a position that is 90 ° out of phase with the main winding in terms of electrical angle. Furthermore, in the following description, description will be given by taking two-pole single-phase induction motoring as an example. Accordingly, it is assumed that the auxiliary winding (not shown) is inserted first at a position where the phase of the main winding is different by 90 ° in mechanical angle.
  • a fryer swirls the outer periphery of two spaced apart winding frames (front winding frame and rear winding frame) each having the same number of winding stages to form a coil. Thereafter, the coil is wound into a predetermined gap of the blade of the coil insertion jig.
  • the blade on which the coil is mounted is moved together with the coil insertion jig to the coil insertion device located opposite to the winding device by the turntable.
  • the coil formed using the winding frame of the comparative example As shown in FIG. 13, the shape is such that the front reel portion, that is, the portion near the central axis of the iron core that is lifted to the iron core by the stripper, extends from the vicinity of the shaft to the direction of the gap between the predetermined blades, that is, along the slot into which each coil is inserted.
  • each position corresponding to the vicinity of the slot is a bent portion of the coil, and the distance between the bent portions is each winding step width. It becomes a substantially rectangular shape by being wound around the rear reel.
  • the coils 71a, 71b, 71c, 71d, 71e (the coils of the main winding, where the coil 71a is the outermost periphery and the coil 71e is the innermost periphery) inserted into the stator core 41 are fixed by the stripper 22 shown in FIG.
  • the coils 71a, 71b, 71c, 71d, 71e are deformed so as to shorten the radial portion (see FIG. 13).
  • the outermost coil 71a is continuously deformed into the outermost coil 81a deformed in the coil insertion process indicated by a two-dot chain line.
  • the radial portion of the coil 71a is moved to a position where the bent portion that transitions in the longitudinal direction from the radial portion of the coil 71a contacts the tip of the coil insertion jig 23 (FIG. 3) and the stator core 41. It becomes a shortened shape.
  • the coil bending portion comes into contact with the teeth 96 inside the loop of the coil 71 a, and the tension of the coil 71 a causes the coil 71 a to be inserted into the slot. It acts in the direction of pressing against the teeth 96 through the insulating paper 92.
  • the tension acting on the coil is larger as the coil is on the outer side, and is the maximum at the outermost coil.
  • the wedge 91 that becomes the wedge of the slot opening 93a of the slot 93 after the coil is inserted exists on the wedge 91 insertion path. From the inside of the U-shape of the wedge 91 like the coil wire 94 leaking from the wedge of FIG. 14, which cannot be inserted between the coil wire inserted at the initial stage with a large coil tension and the stator core 41. Since a leakage phenomenon (coil wire leakage) occurs and the coil wire 94 leaking from the wedge directly interferes with the stator core 41, the wire coating is damaged and insulation failure occurs.
  • the wedge is an insulator for covering the slot opening and holding the coil wound in the slot in the slot.
  • a wedge pusher that is circumferentially arranged on the coil insertion jig corresponding to the stator core slot position and is equipped to push the wedge corresponding to the wedge arrangement position when inserting the coil into the slot. Is inserted in the vicinity of the slot opening together with or after coil insertion.
  • the reel used in the winding device is composed of a front reel 1 and a rear reel 2.
  • the present embodiment is characterized by the shapes of the front reel 1 and the rear reel 2 constituting the reel.
  • the front reel 1 and the rear reel 2 have shapes as shown in FIG. That is, the front reel 1 has winding stages 5a, 5b, 5c, 5d, and 5e whose diameters are increased stepwise from below (FIG. 1 is a state opposite to that when the winding machine is installed), and coil insertion treatment.
  • the coil pusher slide into which the escape groove 3 at the tip of the coil insertion jig into which the blade 21 (see FIGS. 2 and 3) of the tool 23 (see FIG. 3) is inserted and the coil pusher 32 (see FIGS. 4 to 6) are inserted.
  • a moving groove 4 is formed.
  • the direction of the gap between the predetermined blades 21 from the vicinity corresponding to the central axis of the stator core 41 that is, the coils 24 a, 24 b, 24 c, 24d, 24e (see FIG. 2, the innermost circumference is the coil 24a and the outermost circumference is the coil 24e), at least a portion that is radial in the direction along the opening of the slot 93 into which the outermost circumference coil 24a is inserted, It is characterized in that it extends to a position corresponding to or more than the core back 95 (see FIG. 14) connecting the teeth bases constituting the slots 93 of the stator core 41 as compared with the conventional winding frame.
  • each coil 24a, 24b, 24c, 24d, 24e may be collectively called the coil 24 collectively.
  • the rear winding frame 2 is formed with winding steps 6a, 6b, 6c, 6d, and 6e that are stepwise expanded from below (FIG. 1 is a state that is upside down from when the winding machine is attached).
  • each winding stage obtained by winding two winding frames spaced apart corresponding to the stack thickness of an arbitrary stator core 41 is optimal after the stator core 41 is inserted.
  • Each step shape is adjusted to be the length of the coil end.
  • the coil end is a portion protruding outward from the axial end of the iron core of the coil inserted into the slot.
  • the front winding frame 1 and the rear winding frame 2 are separated so as to have a coil circumferential length corresponding to the thickness of the stator core 41, as shown in FIGS. Attached to the reel bracket 31.
  • a coil insertion jig 23 shown in detail in FIG. 3 is arranged as a jig for receiving the wound coil below the coil.
  • the coil insertion jig 23 shown in FIG. 3 is slidable in the vertical direction and moves along with the stripper 22 and the stripper 22 for pushing up the coil.
  • Insertion guide for the wedges 91 serving as wedges of the slot openings 93a so that the coils are not dropped after the insertion of the coil 21 into the stator core 41 and the blade 21 for hooking the coil, and at the same number and the same phase as the blade 21
  • a wedge guide 25 and the like fixed to the winding device.
  • the winding frame includes a front winding frame 1 having winding steps 5a, 5b, 5c, 5d, and 5e, and a rear winding frame 2 having winding steps 6a, 6b, 6c, 6d, and 6e.
  • the front winding frame 1 and the rear winding frame 2 can be changed to a coil peripheral length corresponding to the stack thickness of an arbitrary stator core 41 by adjusting the separation distance.
  • FIG. 10 shows the case where the rear winding frame 2 and the coils 24a, 24b, 24c, 24d, and 24e shown by the solid line in FIG.
  • the front reel 1 has a cylindrical coil insertion jig tip to avoid interference with the blade 21, wedge guide 25, and coil insertion jig 23 tip of FIG.
  • a relief groove 3 (see FIGS. 1 and 10) is provided.
  • the direction of the gap of the predetermined blade 21 That is, a position corresponding to the core back 95 connecting at least the outermost coil to the teeth base that constitutes the slot 93 of the stator core 41 in a radial direction in the direction along the slot 93 into which each coil is inserted.
  • the winding stages 5 a, 5 b, 5 c, 5 d, and 5 e that are extended as compared with the conventional winding frame are provided in the front winding frame 1.
  • a coil pusher sliding groove 4 (see FIGS. 1 and 10) is provided that allows the coil pusher 32 to slide the coil pusher 32 to wind the coil, which will be described later, and attach the coil to the gap between the blades 21.
  • the rear winding frame 2 is a coil of each winding stage obtained by winding two winding frames (front winding frame 1 and rear winding frame 2) that are spaced apart corresponding to the stack thickness of an arbitrary stator core 41.
  • Each winding step shape is adjusted so that the circumference becomes the optimum coil end length after insertion into the stator core 41.
  • two winding frames front winding frame 1 and rear winding frame 2 are formed such that the tip of the blade 21 is formed on the front winding frame 1 from the lower end of the front winding frame 1 as shown in FIGS.
  • the coil insertion jig is set at a position slightly inserted into the escape groove 3 at the tip of the coil insertion jig.
  • the flyer 33 that turns the outer periphery of the two winding frames (the front winding frame 1 and the rear winding frame 2) and feeds the electric wire turns to turn the lowermost winding step 5e of the front winding frame 1 and the lowest of the rear winding frame 2.
  • An electric wire is wound around the lower winding stage 6e to form the innermost coil 24e shown in FIG. 2, and the formed coil 24e is formed by its own weight or a coil 24e that is sequentially formed into the same winding stage 5e, 6e.
  • the blade 21 is wound into a predetermined gap.
  • the winding frame bracket 31 is lowered by one winding stage by a driving mechanism (not shown).
  • One winding frame descends and the winding operation is continuously performed on the winding step 5d of the front winding frame 1 and the winding step 6d of the rear winding frame 2, which are the next winding steps.
  • the coil mounted in the gap of the blade 21 is transferred to the coil insertion device installed at a position facing the winding device by a turntable (not shown) together with the coil insertion jig 23 having the stripper 22 and the blade 21. And move.
  • stator core 41 is fitted to the upper end portion of the blade 21
  • stator core 41 is fixed to the apparatus base by the core clamp 42.
  • the outermost coil 24a is continuously deformed into the outermost coil 51a deformed in the coil insertion process indicated by the two-dot chain line, but the two-dot chain line in FIG. 13 of the comparative example.
  • the outermost coil 51a deformed in the coil insertion process is less deformed near the core back 95 connecting the teeth root, and the outer periphery of the stator core 41 The radial portion is shortened from the vicinity of the portion to the outside.
  • the outermost coil 71a is continuously deformed into the outermost coil 81a deformed in the coil insertion process indicated by a two-dot chain line as shown in FIG.
  • the radial portion of the coil 71a avoid the radial portion of the coil 71a from being shortened to the position where the bent portion that transitions in the longitudinal direction from the radial portion of the coil 71a contacts the tip of the coil insertion jig 23 and the stator core 41. Can do.
  • the stripper 22 and the blade 21 associated therewith rise and pass through the stator core 41 so that the coil is finally inserted into the slot 93 of the stator core 41.
  • the wedge 91 is pushed by a wedge pusher (not shown) and inserted while being guided by the wedge guide 25. Thereafter, the stripper 22 and the blade 21 are returned to the original positions, and the coil insertion process is completed.
  • the inner slot 93 of the innermost coil 24e is blank (no coil is inserted), but in this embodiment, the coil 24 is 90 ° with respect to the central axis of the stator core 41. It is assumed that an auxiliary coil (not shown) that is rotated and arranged is inserted into the stator core 41 in advance.
  • the relationship between the auxiliary coil and the coil 24 may be considered, and two types of coils may be mounted in a predetermined same slot as the number of turns of the coil that apportions the slot space factor.
  • a coil formed by winding it around a winding frame according to the present embodiment having one or a plurality of winding stages for forming a coil to be mounted in a slot separated by a predetermined number of slots, the core central axis
  • a case where a plurality of components are arranged at a predetermined angle around the stator core 41 and attached to the stator core 41 can be considered.
  • the coil inserted into the slot 93 of the stator core 41 behaves sequentially from the back of the slot 93 in accordance with the principle described above. Since the initial insertion coil does not stay near the opening of the slot 93, the effect of eliminating the insulation failure due to the coil wire leakage can be obtained.
  • the winding frame is configured so that all the coil shapes are in the shape of the present invention, but the winding frame is configured so that at least the outermost coil that is most likely to cause a failure is in the shape of the present invention. If so, a certain effect can be expected.
  • each winding frame may be divided into a plurality of pieces as long as the coil shape can be made as described above.
  • FIG. 5 shows the first embodiment, and is a perspective view showing the outer appearance of the reel (upside down state when the winding machine is attached).
  • FIG. 5 shows the first embodiment, and is a plan view of a coil insertion jig 23 on which a coil 24 formed by a winding frame is mounted.
  • FIG. 5 shows the first embodiment, and is a front view of a coil insertion jig 23 on which a coil 24 formed by a winding frame is mounted.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a plan view illustrating an example of a winding device in which two front winding frames 1 and a rear winding frame 2 are mounted.
  • FIG. 3 is a diagram showing the first embodiment, and is a front view showing an example of a winding device equipped with two front winding frames 1 and a rear winding frame 2;
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the first embodiment, and is a side view illustrating an example of a winding device in which two front winding frames 1 and a rear winding frame 2 are mounted.
  • FIG. 5 shows the first embodiment, and is a plan view in which the coil insertion jig 23 of FIGS. 2 and 3 is moved to the coil insertion device, and the stator core 41 before the coil is inserted is attached to the tip of the blade 21.
  • FIG. 5 shows the first embodiment, and is a front view in which the coil insertion jig 23 of FIGS.
  • FIG. 8 shows the first embodiment, and shows only the stator core 41, the stripper 22, the blade 21, and the coil 24 in FIG.
  • the figure which shows Embodiment 1 and is a figure which shows an example of the shape which changed the circumference of the coil by changing the separation distance of the two front winding frames 1 and the back winding frames 2.
  • FIG. 14 is a partial enlarged view of FIG. 13, showing a behavior of a coil wound around a winding frame being inserted into a slot 93 of the stator core 41, showing a comparative example.

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Abstract

　初期挿入コイル電線がスロット開口部付近に滞留することもなく、コイル電線漏れによる絶縁不良を解消できる巻線装置の巻枠を提供する。この発明に係る巻線装置の巻枠は、巻線装置に設置したときの配置に対して、夫々下方から上方に段階的に拡径された複数のコイル巻段を有し、任意の固定子鉄心積厚に対応して異なる長さのコイルに成形するために離間配置される前方巻枠と後方巻枠とを備え、前方巻枠の最外周のコイルに対応したコイル巻段は、固定子鉄心中心軸に相当する付近から各コイルが挿入されるスロットの開口部に沿う方向に放射状となる部分を、少なくとも固定子鉄心のスロットの外側のティース根元を接続するコアバックに相当する位置まで延長された構成を有するものである。

Description

巻線装置の巻枠及びコイル装着方法
　この発明はコイルを形成する巻線装置の巻枠、及び当該巻枠により形成されたコイルを使って、コイル挿入装置を用い電動機の固定子鉄心にコイルを装着するコイル装着方法に関する。
　従来、環状に配列された複数のブレードを有するコイル挿入治具と、このコイル挿入治具に対応して配置され、下方から上方に段階的に拡径された複数の巻段を有する前方巻枠と、この前方巻枠に対向して配置され、前記と同様な複数の巻段を有する後方巻枠と、前記一対の巻枠の各巻段に下方から順次電線を巻き付けてコイルを形成するフライヤとを備え、前記一対の巻枠の各巻段に形成されたコイルを前記コイル挿入治具のブレードの所定隙間に順次落し込むようにしたコイル巻線装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６２－２６２６３６号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載されたコイル巻線装置では、特にスロットに対するコイルの占積率を向上させるに伴って、挿入時のコイルテンションは増大するため、矩形状のコイルでは捩れるようにして鉄心のスロットに挿入され、初期に挿入された電線はスロット開口部付近に滞留する。その挙動により、スロット開口部をカバーするウェッジから、初期に挿入されたコイル電線が漏れ、コイル電線が鉄心と直接干渉することによって電線被膜が損傷し絶縁不良を生じる為、当該不具合の解消が望まれていた。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、初期挿入コイル電線がスロット開口部付近に滞留することもなく、コイル電線漏れによる絶縁不良を解消できる巻線装置の巻枠及びコイル装着方法を提供することを目的とする。
　この発明に係る巻線装置の巻枠は、コイル挿入装置を用いて電動機の固定子鉄心のティース間に形成されるスロットに装着するためのコイルを形成する巻線装置の巻枠であって、
　当該巻枠は、前記巻線装置に設置したときの配置に対して、夫々下方から上方に段階的に拡径された複数のコイル巻段を有し、任意の前記固定子鉄心積厚に対応して異なる長さのコイルに成形するために離間配置される前方巻枠と後方巻枠とを備え、
　前記前方巻枠の最外周のコイルに対応したコイル巻段は、前記固定子鉄心中心軸に相当する付近から各コイルが挿入される前記スロットの開口部に沿う方向に放射状となる部分を、少なくとも前記固定子鉄心の前記スロットの外側の前記ティース根元を接続するコアバックに相当する位置まで延長された構成を有するものであることを特徴とする。
　この発明に係る巻線装置の巻枠は、前記前方巻枠のコイル巻段は、前記固定子鉄心中心軸に相当する付近から各コイルが挿入される前記スロットの開口部に沿う方向に放射状となる部分を、少なくとも前記固定子鉄心の前記スロットの外側の前記ティース根元を接続するコアバックに相当する位置まで延長された構成を有するものであることを特徴とする。
　この発明に係るコイル装着方法は、前記巻線装置の巻枠により、巻線形態を保持したままの前記コイルをコイル挿入装置に装着し、前記コイル挿入装置により前記コイル挿入装置に装着された前記コイルを固定子鉄心の各スロット内に挿入装着することを特徴とする。
　この発明に係る巻線装置の巻枠は、巻枠にて形成されたコイルは、固定子鉄心への挿入時に順次スロット奥より配置される挿入挙動をとり、初期挿入コイル電線のスロット開口部付近滞留も無い為に、スロット開口部をカバーするウェッジからコイル電線が漏れることによる絶縁不良を解消できる。
　実施の形態１．
　図１乃至図１０は実施の形態１を示す図で、図１は巻枠の外観を示す斜視図（巻線機取付時とは天地逆の状態）、図２は巻枠によって形成されたコイル２４を装着したコイル挿入治具２３の平面図を示すもので、コイル挿入治具２３についてはその最外形状のみ、その一部を省略して示している、図３は巻枠によって形成されたコイル２４を装着したコイル挿入治具２３の正面図、図４は前方巻枠１、後方巻枠２を装着した巻線装置の一例を示す平面図、図５は前方巻枠１、後方巻枠２を装着した巻線装置の一例を示す正面図、図６は前方巻枠１、後方巻枠２を装着した巻線装置の一例を示す側面図、図７は図２，３のコイル挿入治具２３がコイル挿入装置に移動し、コイル挿入前の固定子鉄心４１がブレード２１先端に装着された平面図を示すもので、コイル挿入治具２３についてはその最外形状のみ、その一部を省略して示している、図８は図２，３のコイル挿入治具２３がコイル挿入装置に移動し、コイル挿入前の固定子鉄心４１がブレード２１先端に装着された正面図、図９は図７において固定子鉄心４１とストリッパ２２とブレード２１とコイル２４のみを示した図、図１０は前方巻枠１、後方巻枠２の離間距離を変更することでコイルの周長を変更した形状の一例を示す図である。
　図１１乃至図１４は比較例を示す図で、図１１は巻枠に巻回されたコイルがコイル挿入治具２３に装着され、コイル挿入装置上にて固定子鉄心４１が装着された状態の平面図を示すもので、コイル挿入治具２３についてはその最外形状のみ、その一部を省略して示している、図１２は巻枠に巻回されたコイルがコイル挿入治具２３に装着され、コイル挿入装置上にて固定子鉄心４１が装着された状態の正面図、図１３は図１１，１２の状態における固定子鉄心４１とコイルとブレード２１の位置関係を示した平面図、図１４は巻枠に巻回されたコイルが固定子鉄心４１のスロット９３に挿入される挙動を示した図１３のＡ部分拡大図である。
　先ず、比較例として一般的なコイル巻線装置についてその概要について説明する。ここで説明するコイル巻線装置は、大きさの異なる複数のコイルがその中心が一致するようように同心に巻かれる所謂同心巻方式のコイルを形成するものである。対象となる電動機は、例えば、単相誘導電動機である。単相誘導電動機は、主巻線と、この主巻線に電気角で９０°位相が異なるように配置される補助巻線とを備える。ここでは、補助巻線は、主巻線よりも先にスロット内に挿入されているものとする。以下の説明では、図面において補助巻線は図示されていないが、主巻線と電気角で９０°位相が異なる位置に、先に挿入されているものとする。さらに、以下の説明では、２極の単相誘導電動を例に説明を行う。従って、図示しない補助巻線は主巻線と機械角で９０°位相が異なる位置に、先に挿入されているものとする。
　コイル巻線装置のコイル巻線工程では、夫々同数の巻段を有する離間配置された二つの巻枠（前方巻枠、後方巻枠）に対して、その外周をフライヤが旋回しコイルを形成した後、コイル挿入治具のブレードの所定の間隙へコイルは巻落とされる。
　続いてコイルを装着したブレードはコイル挿入治具ごと、ターンテーブルにより巻線装置と対向位置にあるコイル挿入装置へと移動される。ここでブレード間隙に装着されたコイルと、コイル挿入工程でブレード上端部に装着されるコイル挿入前の鉄心とをコイル挿入装置上面から見た場合、比較例の巻枠を用いて成形されたコイル形状は、図１３に示すように前方巻枠部分つまりストリッパにより鉄心へ持ち上げられる鉄心中心軸付近の部分において、軸付近から所定ブレードの間隙の方向、つまり各コイルが挿入されるスロットへ沿う方向へ放射状とされ、スロット付近に相当する位置を各々コイルの曲折部とし、曲折部間距離を各巻段幅とした前方巻枠に沿って、さらに前方巻枠に離間配置され同等の各巻段幅を有した後方巻枠へと巻回されることで、略矩形状となる。
　固定子鉄心４１に挿入されるコイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ（主巻線のコイルで、コイル７１ａが最外周、コイル７１ｅが最内周）は、図１２に示すストリッパ２２により固定子鉄心４１の方向へ押し上げられると、コイル７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅは放射状部分を短縮するように変形する（図１３参照）。
　例えば、最外周のコイル７１ａは、図１３に示すように、二点鎖線で示すコイル挿入過程で変形した最外周のコイル８１ａへと連続的に変形する。その結果コイル挿入工程の早い段階で、コイル７１ａの放射状部分から長手方向へ遷移する屈曲箇所がコイル挿入治具２３（図３）先端と固定子鉄心４１に接触する位置までコイル７１ａの放射状部分は短縮された形状となる。
　この状態の固定子鉄心４１の下端面において、例えば、図１４に示す箇所では、コイル屈曲箇所がコイル７１ａのループ内側にあるティース９６と接触し、コイル７１ａのテンションは、コイル７１ａをスロット内挿絶縁紙９２を介してティース９６に押し付ける方向へ作用する。上記のコイルに働くテンションは、外側のコイルである程大きく、最外周コイルで最大となる。
　この挙動により、初期に挿入されテンションの高くなっているコイル電線ほど、図１４に示すように固定子鉄心４１のスロット開口部９３ａかつコイル７１ａのループ内側に寄せられてスロット９３内に配置される為、同図のスロット９３内の矢印に沿う順番で同一巻枠に巻回された複数のコイル電線はスロット９３内に配置されて行く。
　ストリッパ２２が固定子鉄心４１に進入したコイル挿入工程初期の時点、つまり固定子鉄心４１下端面において同一巻段に巻回された複数のコイル電線すべてがスロット９３内に進入を開始する時点で、各々コイル電線のスロット９３内配置がほぼ決定付けられ、他コイル電線およびスロット９３内壁の幾何学的な拘束により、ストリッパ２２が固定子鉄心４１を貫通しコイル挿入工程が完了した時点でもこのコイル電線配置は殆ど変わらない。
　前記のコイル挿入挙動では、特にスロット９３に対するコイル７１ａの占積率を向上させた状態のとき、コイル挿入後にスロット９３のスロット開口部９３ａの楔となるウェッジ９１を、ウェッジ９１挿入経路上に存在するコイルテンションの大きな初期に挿入されたコイル電線と固定子鉄心４１との間に挿入させることができず、図１４のウェッジから漏れたコイル電線９４のようにウェッジ９１のコの字形状内側から漏れる現象（コイル電線漏れ）が生じて、ウェッジから漏れたコイル電線９４が固定子鉄心４１と直接干渉することによって電線被膜が損傷し絶縁不良を生じる為、当該不具合の解消が望まれていた。
　尚、ウェッジとはスロット開口部をカバーし、スロット内に巻回されたコイルをスロット内に保持しておくための絶縁物である。通常、固定子鉄心スロット位置に対応してコイル挿入治具に円周状に配置され、コイルをスロット内に挿入する際に、ウェッジ配置位置に対応してウェッジを押すために装備されたウェッジプッシャで押されることにより、コイル挿入と共にまたはコイル挿入後にスロット開口部近傍に挿入される。
　巻線装置で使用する巻枠は、前方巻枠１と後方巻枠２とで構成される。本実施の形態は、巻枠を構成する前方巻枠１と後方巻枠２の形状に特徴がある。
　前方巻枠１と後方巻枠２とは、図１に示すような形状をしている。即ち、前方巻枠１には、下方から（図１は巻線機取付時とは天地逆の状態）段階的に拡径された巻段５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅと、コイル挿入治具２３（図３参照）のブレード２１（図２，３参照）が挿入されるコイル挿入治具先端の逃がし溝３と、コイルプッシャ３２（図４～図６参照）が挿通されるコイルプッシャ摺動用溝４とが形成されている。
　本実施の形態の説明が進むにつれて明らかになるが、前方巻枠１においては、固定子鉄心４１の中心軸に相当する付近から所定ブレード２１の間隙の方向、つまり各コイル２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ（図２参照、最内周がコイル２４ａ、最外周がコイル２４ｅ）のうち、少なくとも最外周のコイル２４ａが挿入されるスロット９３の開口部へ沿う方向へ放射状となる部分を、少なくとも固定子鉄心４１のスロット９３を構成するティース根元を接続するコアバック９５（図１４参照）に相当する位置以上まで、従来巻枠に比べて延長している点に特徴がある。尚、各コイル２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを、まとめて単にコイル２４と呼ぶ場合もある。
　後方巻枠２には、下方から（図１は巻線機取付時とは天地逆の状態）段階的に拡径された巻段６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅが形成されている。
　後方巻枠２においては、任意の固定子鉄心４１の積厚に対応し離間配置した二つの巻枠を巻回することで得られた各巻段のコイル周長が固定子鉄心４１挿入後に最適なコイルエンドの長さとなるように各段形状を調整したものである。
　コイルエンドとは、スロットに挿入されるコイルの鉄心の軸方向端部から外側に突出する部分である。
　先ず、巻線装置内において、前方巻枠１と後方巻枠２とは、図４～図６に示すように、固定子鉄心４１の積厚に対応したコイル周長となるように離間して巻枠ブラケット３１に装着される。
　また、その下方には巻線されたコイルを受け取る治具として、図３に詳細を示すコイル挿入治具２３が配置されている。
　図３に示すコイル挿入治具２３は、上下方向に摺動可能でコイルを押し上げる為のストリッパ２２、ストリッパ２２に付随して移動し、ストリッパ２２外周に円環状に所定の間隙を設け複数配置されたコイルを引掛ける為のブレード２１、固定子鉄心４１へのコイル挿入後にコイルが脱落しないようスロット開口部９３ａの楔となるウェッジ９１の挿入案内であり、ブレード２１と同数かつ同位相の位置に、巻線装置に固定配置されたウェッジガイド２５等を備えている。
　巻枠は、巻段５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅを有した前方巻枠１と、巻段６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅを有した後方巻枠２からなる。図１０に示すように、前方巻枠１と後方巻枠２とを離間配置距離を調整することで任意の固定子鉄心４１の積厚に対応するコイル周長へ変更可能となっている。
　図１０の実線で示す後方巻枠２とコイル２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅが固定子鉄心４１の積厚が小さい場合である。また、図１０の二点鎖線で示す後方巻枠２とコイル２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅが固定子鉄心４１の積厚が大きい場合である。
　前方巻枠１は、後述の巻線過程における巻枠下降の際に、図３のブレード２１及びウェッジガイド２５、コイル挿入治具２３先端との干渉を避ける為に円筒状のコイル挿入治具先端の逃がし溝３（図１、図１０参照）が設けられている。
　また、図９に示すように、コイル挿入治具先端の逃がし溝３の中心軸、つまりコイルを挿入しようとする固定子鉄心４１の中心軸に相当する付近から、所定のブレード２１の間隙の方向、つまり各コイルが挿入されるスロット９３へ沿う方向へ放射状となる部分を、少なくとも最外周のコイルが、少なくとも固定子鉄心４１のスロット９３を構成するティース根元を接続するコアバック９５に相当する位置以上まで、従来巻枠に比べ延長した巻段５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが前方巻枠１に設けられている。
　また、後述するコイルの巻落しを行い、ブレード２１間隙にコイルを装着させるコイルプッシャ３２を摺動可能とするコイルプッシャ摺動用溝４（図１、図１０参照）が設けられている。
　また、後方巻枠２は任意の固定子鉄心４１の積厚に対応し離間配置した二つの巻枠（前方巻枠１、後方巻枠２）を巻回することで得られた各巻段のコイル周長が固定子鉄心４１への挿入後に最適なコイルエンドの長さとなるように各巻段形状を調整したものである。
　巻線の開始にあたって二つの巻枠（前方巻枠１、後方巻枠２）は、図４～図６に示すように前方巻枠１の下端部よりブレード２１の先端が前方巻枠１に形成されたコイル挿入治具先端の逃がし溝３内にやや挿入された位置にセットされる。
　続いて二つの巻枠（前方巻枠１、後方巻枠２）の外周を旋回し電線を繰り出すフライヤ３３が旋回して、前方巻枠１の最下段の巻段５ｅ及び後方巻枠２の最下段の巻段６ｅに電線を巻回し、図２に示す最内周のコイル２４ｅを形成し、形成されたコイル２４ｅはその自重によって、あるいは同一巻段５ｅ，６ｅに逐次成形されるコイル２４ｅに押されることによってブレード２１の所定の間隙へと巻き落される。
　最下段の巻段（前方巻枠１の巻段５ｅ及び後方巻枠２の巻段６ｅ）の巻線操作が終了すると、巻枠ブラケット３１が図示しない駆動機構によって巻段一段分下降して二つの巻枠が下降し、連続して次の巻段である、前方巻枠１の巻段５ｄ及び後方巻枠２の巻段６ｄに対して巻線操作を行う。
　最終的に最上段の巻段である、前方巻枠１の巻段５ａ及び後方巻枠２の巻段６ａの巻線操作を終了すると二つの巻枠は元の位置に戻され、コイルプッシャ３２が図示しない巻枠ブラケット３１とは別の駆動機構により下降することで、巻枠から落下できなかったコイルをブレード２１の間隙へと落とし込む。
　上記巻線操作終了後、ブレード２１間隙に装着されたコイルは、ストリッパ２２とブレード２１を有するコイル挿入治具２３ごと図示しないターンテーブルにより、巻線装置と対向位置に設置されたコイル挿入装置へと移動する。
　コイル挿入工程では、図７，８に示すように、ブレード２１上端部に固定子鉄心４１を嵌合させた後、コアクランプ４２により固定子鉄心４１を装置架台に固定する。
　このとき図９に示すようなコイル２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅと固定子鉄心４１の位置関係となり、コイル形状は二つの前方巻枠１、及び後方巻枠２の形状に準ずる。
　固定子鉄心４１に挿入されるコイル２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅは、図３に示すストリッパ２２により固定子鉄心４１の方向へ押し上げられると、コイル２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅは放射状部分をやや短縮するように変形する。
　例えば、最外周のコイル２４ａは、図９に示すように、二点鎖線で示すコイル挿入過程で変形した最外周のコイル５１ａへと連続的に変形するが、比較例の図１３の二点鎖線で示すコイル挿入過程で変形した最外周のコイル８１ａに比べると、ティース根元を接続するコアバック９５付近では、コイル挿入過程で変形した最外周のコイル５１ａの変形は少なく、固定子鉄心４１の外周部付近から外側において放射状部分の短縮が見られる。
　従って、比較例のように、最外周のコイル７１ａが、図１３に示すように、二点鎖線で示すコイル挿入過程で変形した最外周のコイル８１ａへと連続的に変形してコイル挿入工程の早い段階で、コイル７１ａの放射状部分から長手方向へ遷移する屈曲箇所がコイル挿入治具２３先端と固定子鉄心４１に接触する位置までコイル７１ａの放射状部分は短縮された形状となることを避けることができる。
　そのため、本実施の形態のコイル２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅは、図３に示すストリッパ２２により固定子鉄心４１の方向へ押し上げられる場合に、固定子鉄心４１の下端面において、コイル屈曲箇所がコイル２４ａのループ内側にあるティース９６と接触しにくく、コイル２４ａをスロット内挿絶縁紙９２を介してティース９６に押し付ける方向へ作用するコイル２４ａのテンションは比較例に比べて小さい。
　固定子鉄心４１固定後、ストリッパ２２及びそれに付随するブレード２１が上昇して固定子鉄心４１内を貫通することで最終的にコイルは固定子鉄心４１のスロット９３に挿入される。
　それに続いてウェッジ９１が、図示しないウェッジプッシャに押されウェッジガイド２５に案内されながら挿入される。その後ストリッパ２２及びブレード２１が原位置に戻り、コイル挿入工程は完了する。
　尚、図９において最内周コイル２４ｅの内側のスロット９３はブランクとなっているが（コイルが挿入されない状態）、本実施の形態では固定子鉄心４１の中心軸に対してコイル２４を９０°回転させ配置し挿入される図示しない補助コイルが予め固定子鉄心４１に装着されているものとしている。
　また、他の例として補助コイルとコイル２４の関係を、各々でスロット占積率を按分するコイルの巻数として所定の同一スロットに二種のコイル装着する場合も考えられる。
　本実施の形態の巻枠（５巻段）にさらにもう一段巻段を追加した巻枠を用い、ブランクのスロットに最内周コイル２４ｅよりさらに内側に巻回したコイルを装着する場合も考えられる。
　所定のスロットの数だけ離れたスロットに装着するコイルを成形する為の単数あるいは複数の巻段を有する本実施の形態に準じた巻枠に巻回することで成形されたコイルを、鉄心中心軸の周りに所定の角度をもって複数配置して固定子鉄心４１へ装着させる場合などが考えられる。
　本実施の形態の巻枠に巻回して形成されるコイル形状とすることで、固定子鉄心４１のスロット９３に挿入されるコイルは、前述の原理により順次スロット９３奥より配置される挙動をとり、初期挿入コイルがスロット９３開口部付近に滞留することも無い為に、コイル電線漏れによる絶縁不良を解消する効果が得られる。
　すべてのコイル形状が当該発明の形状になるように巻枠が構成されているのが最も望ましいが、少なくとも最も不具合の生じやすい最外周のコイルが当該発明の形状になるように巻枠が構成されていれば一定の効果が期待できる。
　尚、前方巻枠、後方巻枠ともそれぞれ一個のものとして図示しているが、これに限る必要はない。コイル形状をこれまで説明した形にすることが出来るのであれば各巻枠をそれぞれ複数に分割して構成してもよい。
実施の形態１を示す図で、巻枠の外観を示す斜視図（巻線機取付時とは天地逆の状態）。 実施の形態１を示す図で、巻枠によって形成されたコイル２４を装着したコイル挿入治具２３の平面図。 実施の形態１を示す図で、巻枠によって形成されたコイル２４を装着したコイル挿入治具２３の正面図。 実施の形態１を示す図で、二つの前方巻枠１、後方巻枠２を装着した巻線装置の一例を示す平面図。 実施の形態１を示す図で、二つの前方巻枠１、後方巻枠２を装着した巻線装置の一例を示す正面図。 実施の形態１を示す図で、二つの前方巻枠１、後方巻枠２を装着した巻線装置の一例を示す側面図。 実施の形態１を示す図で、図２，３のコイル挿入治具２３がコイル挿入装置に移動し、コイル挿入前の固定子鉄心４１がブレード２１先端に装着された平面図。 実施の形態１を示す図で、図２，３のコイル挿入治具２３がコイル挿入装置に移動し、コイル挿入前の固定子鉄心４１がブレード２１先端に装着された正面図。 実施の形態１を示す図で、図７において固定子鉄心４１とストリッパ２２とブレード２１とコイル２４のみを示した図。 実施の形態１を示す図で、二つの前方巻枠１、後方巻枠２の離間距離を変更することでコイルの周長を変更した形状の一例を示す図。 比較例を示す図で、巻枠に巻回されたコイルがコイル挿入治具２３に装着され、コイル挿入装置上にて固定子鉄心４１が装着された状態の平面図。 比較例を示す図で、巻枠に巻回されたコイルがコイル挿入治具２３に装着され、コイル挿入装置上にて固定子鉄心４１が装着された状態の正面図。 比較例を示す図で、図１１，１２の状態における固定子鉄心４１とコイルとブレード２１の位置関係を示した平面図。 比較例を示す図で、巻枠に巻回されたコイルが固定子鉄心４１のスロット９３に挿入される挙動を示した図１３のＡ部分拡大図。
符号の説明
　１　前方巻枠、２　後方巻枠、３　コイル挿入治具先端の逃がし溝、４　コイルプッシャ摺動用溝、５ａ　巻段、５ｂ　巻段、５ｃ　巻段、５ｄ　巻段、５ｅ　巻段、６ａ　巻段、６ｂ　巻段、６ｃ　巻段、６ｄ　巻段、６ｅ　巻段、２１　ブレード、２２　ストリッパ、２３　コイル挿入治具、２４　コイル、２４ａ　コイル、２４ｂ　コイル、２４ｃ　コイル、２４ｄ　コイル、２４ｅ　コイル、２５　ウェッジガイド、３１　巻枠ブラケット、３２　コイルプッシャ、３３　フライヤ、４１　固定子鉄心、４２　コアクランプ、５１ａ　コイル挿入過程で変形した最外周のコイル、７１ａ　コイル、７１ｂ　コイル、７１ｃ　コイル、７１ｄ　コイル、７１ｅ　コイル、８１ａ　コイル挿入過程で変形した最外周のコイル、９１　ウェッジ、９２　スロット内挿絶縁紙、９３　スロット、９３ａ　スロット開口部、９４　ウェッジから漏れたコイル電線、９５　ティース根元を接続するコアバック、９６　ティース。

Claims (3)

  1. 　コイル挿入装置を用いて電動機の固定子鉄心のティース間に形成されるスロットに装着するためのコイルを形成する巻線装置の巻枠であって、
    　当該巻枠は、前記巻線装置に設置したときの配置に対して、夫々下方から上方に段階的に拡径された複数のコイル巻段を有し、任意の前記固定子鉄心積厚に対応して異なる長さのコイルに成形するために離間配置される前方巻枠と後方巻枠とを備え、
    　前記前方巻枠の最外周のコイルに対応したコイル巻段は、前記固定子鉄心中心軸に相当する付近から各コイルが挿入される前記スロットの開口部に沿う方向に放射状となる部分を、少なくとも前記固定子鉄心の前記スロットの外側の前記ティース根元を接続するコアバックに相当する位置まで延長された構成を有するものであることを特徴とする巻線装置の巻枠。
  2. 　前記前方巻枠のコイル巻段は、前記固定子鉄心中心軸に相当する付近から各コイルが挿入される前記スロットの開口部に沿う方向に放射状となる部分を、少なくとも前記固定子鉄心の前記スロットの外側の前記ティース根元を接続するコアバックに相当する位置まで延長された構成を有するものであることを特徴とする巻線装置の巻枠。
  3. 　請求項１又は２に記載の巻線装置の巻枠により、巻線形態を保持したままの前記コイルをコイル挿入装置に装着し、前記コイル挿入装置により前記コイル挿入装置に装着された前記コイルを固定子鉄心の各スロット内に挿入装着することを特徴とするコイル装着方法。
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