WO2010109747A1

WO2010109747A1 - ステータの製造装置

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Publication number: WO2010109747A1
Application number: PCT/JP2010/000654
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Inventors: 三品徳久; 橋本伸吾; 斉藤正樹
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Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2010-09-30
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Abstract

　挿入治具（１４）の外周面の複数個所に径方向に突出する突部（１５）を、一端面に軸方向に突出する突出ピン（１６）を、それぞれ設ける。そして、前記挿入治具（１４）に前記平角線（Ｗ）を一端側から軸方向に装着し、該平角線（Ｗ）の直線部（３２）を前記各突部（１５）に重ねることにより該各直線部（３２）の径方向位置を規制し、折り曲げ部（３４）を前記各突出ピン（１６）の間に配置することにより該各直線部（３２）の円周方向位置を規制する。そして、該各直線部（３２）と前記ステータコアのスロットとの位相を合わせた状態で、該ステータコア内に前記挿入治具（１４）を一端側から挿入し、次いで、該挿入治具（１４）を他端側から引き抜くことにより、前記各直線部（３２）を該各スロット内に配置する。これにより、コイルを構成する平角線Ｗを、分布巻きでステータコアに容易に配置できる。

Description

ステータの製造装置

　本発明は、例えば、回転電機用のステータの製造装置に係り、詳しくは、コイルの巻線（マグネットワイヤ）を構成する断面矩形の平角線を、分布巻きでステータコアに配置するステータの製造装置に関する。

　一般に、誘導モータ、直流モータ（ジェネレータを含む）等の回転電機は、産業用又は車輌用の動力源として広く用いられており、そのステータのコイルのレイアウトは、比出力が高い分布巻きが多用されている。近時、ハイブリット駆動車輌及び電気自動車に用いられるモータとして、出力／寸法要求等からスロットの占積率の高い平角線をマグネットワイヤとして用いることが提案されている。

　ステータコアにコイルを配置してステータとする場合、ステータコアの円周方向複数個所に径方向に形成したスロット内にコイルの一部を配置する。コイルのレイアウトとして集中巻きを使用する場合には、予め配置するスロットの形状に合わせてコイルを成形し、成形したコイルを軸方向からステータコア内に挿入した後、コイルの端部を所定の形状に折り曲げる構造が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３－１５３４７８号公報

　上述の特許文献１に記載された発明は、集中巻きのコイルをステータコアに配置する方法であり、分布巻きのコイルに適用することは難しい。即ち、分布巻きのコイルは、複数の直線部、及び、隣り合う各直線部の一端部同士と他端部同士とを交互に連続させる複数の連続部を有する金属線からなり、複数の直線部を各スロット内にそれぞれ配置してステータを構成する。一方、集中巻きのコイルは、２個所の直線部分をそれぞれスロットに配置するだけであり、複数のスロットに各直線部を配置する分布巻きとは、大きく構成が異なる。したがって、このように構成が異なる集中巻きのコイルの配置方法を、分布巻きのコイルに適用することは容易ではない。

　特に、コイルを構成する金属線を断面矩形の平角線とした場合、該平角線はスロットに挿入する際に方向性を有するため、ステータコアへの配置が、断面円形の丸線に比べて難しくなる。即ち、平角線の側面とスロットの内側面とを平行に保ちつつ、該平角線を該スロット内に挿入する必要がある。このため、平角線を分布巻きでスロット内に配置する場合、平角線の方向性を考慮する必要があり、配置作業が難しくなる。これに対して、丸線の場合、方向性がなく自由に変形させつつスロット内への配置が可能であるため、平角線ほど配置作業が難しくなることはない。

　また、ステータコアにコイルを分布巻きで配置する作業を手作業で行うことが考えられる。具体的には、各連続部を弾性変形させつつ各直線部を各スロット内に径方向から順次配置していき、この作業を繰り返すことによりコイルをステータコアに分布巻きで配置することが考えられる。但し、このような作業は時間が掛かり、製造コストが高くなると考えられる。

　また、コイルを予め分布巻きの形状とした後に、手作業で各直線部を該ステーコア内に径方向から配置することは、各連続部の弾性変形量が多くなるため難しい。特に、コイルを平角線により構成した場合、剛性が高いため弾性変形させいにくい。また、コイルの軸方向寸法を短くするために各直線部の一端部を径方向内方に折り曲げる構造が考えられるが、このような構造で、上述のような手作業でコイルをステータコアに配置することは、折り曲げ部分の存在により弾性変形させにくいため、より難しくなる。

　そこで、本発明は、コイルを構成する平角線を、分布巻きでステータコアに容易に配置できるステータの製造装置を提供することを目的とするものである。

　本発明は、それぞれが内周面に開口するように径方向に形成されたスロット（５）を円周方向複数個所に有するステータコア（２）と、
　コイルの巻線（３）を構成し、前記各スロット（５）内に配置される該各スロット（５）と平行な複数の直線部（３２）と、隣り合う各直線部（３２）の一端部同士と他端部同士とを交互に連続させる複数の連続部（３３ａ，３３ｂ）と、前記各直線部（３２）の一端側を径方向内方に折り曲げた複数の折り曲げ部（３４）とを有し、全体を略円筒状に形成した断面矩形の平角線（Ｗ）と、を備え、該平角線（Ｗ）を前記ステータコア（２）に分布巻きで配置してなるステータの製造装置において、
　全体を略円筒状に形成し、前記平角線（Ｗ）を軸方向に着脱自在とした挿入治具（１４）を備え、
　前記挿入治具（１４）は、外周面の前記各スロット（５）に整合する複数個所に径方向に突出するように設けられた突部（１５）と、円周方向の該各突部（１５）から外れた位置で前記ステータコア（２）の前記各スロット（５）の間部分に存在するティース（６）の内接円よりも内径側に、軸方向一端側にそれぞれ突出するように設けられた一端側規制部材（１６）と、を有し、
　前記平角線（Ｗ）を前記挿入治具（１４）の一端側から配置し、前記各直線部（３２）を前記各突部（１５）に径方向に重ねることにより該各直線部（３２）の径方向位置を規制すると共に、前記各折り曲げ部（３４）を前記各一端側規制部材（１６）の間に配置することにより前記各直線部（３２）の円周方向位置を規制し、該各直線部（３２）と前記各スロット（５）とを整合させた状態で、前記挿入治具（１４）を、一端側から前記ステータコア（２）内に挿入し、該ステータコア（２）から他端側に引き抜くことにより、前記各スロット（５）内の所定位置に前記各直線部（３２）を配置可能としたことを特徴とするものである。

　前記挿入治具（１４）は、軸方向他端側外周面の前記各突部（１５）から外れた位置に、径方向に突出するように着脱自在に設けた他端側規制部材（２７）を備え、
　前記平角線（Ｗ）を前記挿入治具（１４）に配置してから、前記各他端側規制部材（２７）を該挿入治具（１４）に装着し、該各他端側規制部材（２７）により前記各直線部（３２）の他端側の円周方向位置を規制した状態で、前記挿入治具（１４）を前記ステータコア（２）内に挿入し、前記各他端側規制部材（２７）を該挿入治具（１４）から外して、該挿入治具（１４）を該ステータコア（２）から引き抜く。

　前記挿入治具（１４）の軸方向一端側に配置され、前記各直線部（３２）を所定の突部（１５）に案内すると共に、前記各折り曲げ部（３４）を所定の一端側規制部材（１６）の間に案内するガイド部材（２９）を備える。

　なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより各請求項の構成に何等影響を及ぼすものではない。

　請求項１に係る本発明によると、挿入治具に平角線を分布巻きとなるように配置した後、ステータコアに軸方向に挿入することにより、該ステータコア内に前記平角線を分布巻きで配置する作業を容易に行える。特に、前記平角線は方向性を有し、重ねられる方向が限られるため、各直線部を各突部に重ねることにより、各直線部の方向性を容易に定められる。また、該各突部により該各直線部の径方向位置を規制すれば、該各直線部を径方向に突出させることなく各スロットの所定位置に容易に配置できる。また、各折り曲げ部を利用して、各一端側規制部材により前記各直線部の円周方向の位置規制を容易に図れる。さらに、該各折り曲げ部は径方向内方に折り曲げられているため、前記挿入治具を該各折り曲げ部が存在する軸方向一端側から挿入すれば、前記平角線を干渉することなく前記ステータコアに配置できる。

　請求項２に係る本発明によると、各直線部の他端側の円周方向位置を各他端側規制部材により規制しているため、より確実に該各直線部の円周方向位置を軸方向に亙って規制でき、挿入治具のステータコアへの挿入時に、該各直線部と該ステータコアの各スロットが干渉することを防止でき、円滑に挿入作業を行える。また、前記挿入治具の引き抜き時には、前記各他端側規制部材を外すため、平角線の他端側の連続部が該各他端側規制部材に干渉することはない。

　請求項３に係る本発明によると、ガイド部材により各直線部及び各折り曲げ部を所定位置に案内するため、平角線の挿入治具への装着作業を容易、且つ、確実に行える。

本発明により製造されるステータを示す斜視図。そのコイル（Ｕ相）を示す斜視図。本発明の実施の形態に係るステータの製造装置を示す、平面図及びａ－ａ断面図。図３の構造にガイド部材を設けた構造を示す、平面図及びｂ－ｂ断面図。図４の構造にコイルを配置した状態を示す、平面図及びｃ－ｃ断面図。ガイド部材を外し、他端側規制部材であるピンを装着した状態を示す、図５（Ａ）のｃ－ｃ断面に相当する図。本発明の実施の形態に係るステータの製造装置により、コイルをステータコアに配置する第一工程を示す斜視図。同じく第二工程を示す斜視図。同じく第三工程を示す斜視図。同じく第四工程を示す斜視図。同じく第五工程を示す斜視図。同じく第六工程を示す斜視図。同じく第七工程を示す斜視図。同じく第八工程を示す斜視図。同じく第九工程を示す斜視図。

　本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。まず、本発明のステータの製造装置により製造される対象となる回転電機（モータ、ジェネレータ等）のステータの１例について、図１及び図２に沿って説明する。本ステータ１は、ロータと共に電気モータ（ジェネレータを含む）を構成し、該電気モータは、電気自動車及びハイブリッド車輌の駆動源となる電気モータ（含むジェネレータ）、特にブラシレスＤＣモータに適用して好適である。ステータ１は、図１に示すように、多数の珪素鋼板の薄板を積層したステータコア２、及び、所定の素材であるマグネットワイヤ（導体、巻線）３を巻回したコイル４からなる。ステータコア２は、リング状からなり、内径側に開口するスロット５及びティース６が交互に多数形成されている。そして、所定ピッチ離れた２個のスロット５の間を分布巻きにて３相Ｕ，Ｖ，Ｗの各コイル４（４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ）が巻かれている。

　マグネットワイヤ３は、断面矩形状の平角線からなり、銅等からなる導体部の全周に絶縁樹脂等の絶縁被膜が形成されている。上記ワイヤ３からなる３相のコイル４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、同相のスロット５内においては、同相の複数本（例えば４本）のワイヤ３がステータコア２の径方向に並んで配置されており、かつステータコア２の軸方向Ｌの一端面７（図１の上端面）から突出した一端側コイルエンド部８においては、同相の複数本のワイヤ３がステータコア２の径方向内径側に屈曲すると共にステータコア２の径方向に並んで配置され、ステータコア２の軸方向Ｌの他端面９（図１の下端面）から突出した他端側コイルエンド部１０においては、同相の複数本のワイヤ３がステータコア２の径方向（又は軸方向）に並んで配置されている。

　代表してＵ相のコイル４Ｕを示すと、コイル４Ｕは、図２に示すように、隣接する２個のスロット５，５を占めるように、２組４Ｕ１，４Ｕ２がセットとなって、隣接する２個のスロット５，５の近い方同士、遠い方同士が所定間隔隔てて連結するようかつ上記２組が交互に連結するように構成されている。各組のコイル４Ｕ１，４Ｕ２は、スロット５内に配置されるスロット導体部１１と、ステータコア２の一端面７から突出して、所定間隔離れたスロット導体部１１と連結するように、内径方向Ｒ１に屈曲して周方向Ｍに延びる一端側コイルエンド部８（図２の上側のコイルエンド部）と、ステータコア２の他端面９から突出して、所定間隔隔てたスロット導体部１１を連結するように、周方向Ｍに延びる他端側コイルエンド部１０（図２の下側のコイルエンド部）と、からなる。両コイルエンド部８，１０は、それぞれが軸方向Ｌ又は径方向Ｒに互いに干渉することなく並ぶように、周方向に（例えばＹ）又は軸方向に（例えばＸ）複数に屈曲して（折り曲げて）いる。

　上述のコイル４を構成する各平角線Ｗは、複数の直線部３２と、複数の連続部３３ａ，３３ｂと、複数の折り曲げ部３４とを有し、全体を略円筒状に形成している。このうちの各直線部３２は、前述のスロット導体部１１に相当し、ステータコア２の各スロット５内に配置されるもので、それぞれ該各スロット５と平行に形成されている。また、前記各連続部３３ａ，３３ｂは、隣り合う各直線部３２の一端部同士と他端部同士とを交互に連続させるもので、該各直線部３２の各端部から直角に折り曲げることにより形成されている。また、前記各折り曲げ部３４は、前記各直線部３２の一端側を径方向内方に折り曲げることにより形成されている。前記各連続部３３ａ，３３ｂ及び各折り曲げ部３４が、前述のコイルエンド部８，１０に相当する。

　したがって、各折り曲げ部３４の一端部同士は前記一端側の連続部３３ａにより連続しており、該一端側の連続部３３ａは、前記各直線部３２よりも径方向内方に存在する。これに対して、前記他端側の連続部３３ｂは、前記各直線部３２を結ぶ同一円周上に位置するか、該各直線部３２よりも径方向外方に位置する。

　上述のようなコイル４をステータコア２に配置するステータの製造装置１２について、図３ないし図６により説明する。製造装置１２は、基板１３上に、例えばステンレス鋼等の十分な剛性を有する材料製の挿入治具１４を固定してなる。該挿入治具１４は、全体を略円筒状に形成し、前述のコイル４の巻線（マグネットワイヤ３）を構成する平角線Ｗを軸方向に着脱自在としている（後述する図５ないし１５参照）。また、前記挿入治具１４は、外周面の複数個所に径方向に突出するように設けられた複数の突部１５と、円周方向の該各突部１５から外れた部分から軸方向一端側｛図３（Ｂ）、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６の上側｝に突出する一端側規制部材である、突出ピン１６とを備える。

　このうちの各突部１５は、挿入すべきステータコア２のスロット５に整合する位置に設けられている。このため、該各突部１５は、該各スロット５と円周方向に関して同位相且つ同数存在する。また、該各突部１５は、前記挿入治具１４の軸方向｛図３（Ｂ）、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６の上下方向｝に亙って、軸方向に直交する断面が矩形となるように形成されている。また、前記各突部１５の外径側の側面の向きを、前記各スロット５の形成方向と対応させている。即ち、該各スロット５の形成方向は、前記ステータコア２の径方向であるため、前記各突部１５の外径側の側面は、該径方向と直交する面となる。なお、外径側の側面（外周面）を、表面粗さを良好にすることなどにより前記ステータコア２の各スロット５の表面よりも滑り易くして、後述するように、平角線Ｗの直線部３２の着脱を容易にすることが好ましい。

　また、前記各突部１５の突出量は、前記ステータコア２の各ティース６の内接円の直径よりも僅かに大きくなるようにしている。そして、後述するように、各突部１５に重ねて配置した平角線Ｗのうち最内径の平角線Ｗを構成する各直線部３２の径方向内側面を、前記各スロット５内に配置した状態で前記各ティース６の先端面よりも径方向外方に位置させる。これにより、例えば、各スロット５の開口部に磁性ウェッジを配置したり、各直線部３２と各ティース６の先端面との沿面距離を確保する。このため、前記各突部１５の突出量は、コイル４の最内径に存在する平角線Ｗの各スロット５内の径方向位置に応じて調整する。また、前記各突部１５の円周方向の幅は、該各スロット５の円周方向の幅よりも僅かに小さくしている。

　また、前記挿入治具１４の外周面のうち、前記各突部１５から外れた部分は、凹部１７としている。該各凹部１７の底面の外接円の直径は、前記各ティース６の内接円の直径よりも僅かに小さくし、該各凹部１７の円周方向の幅は、該各ティース６の円周方向の幅よりも僅かに大きくしている。そして、該各凹部１７内に該各ティース６を配置可能としている。このように、前記挿入治具１４の外周面に突部１５及び凹部１７を形成することにより、該挿入治具１４の外周面に円筒状に形成された平角線Ｗとステータコア２とを配置した場合に、該平角線Ｗの円筒中心と該ステータコア２の内周面の円筒中心とを精度良く一致させることができ、該平角線Ｗを、該ステータコア２の各スロット５内に、径方向にばらつくことなく均等に配置できる。

　また、前記各突出ピン１６は、前記挿入治具１４の軸方向一端面で、前記各ティース６の内接円よりも内径側に配置されている。即ち、前記各突出ピン１６は、前記各凹部１７と整合する位置に、その外接円が該各凹部１７の底面の内接円と同一或は該内接円よりも小さい直径を有するように、それぞれ設けられている。また、前記各突出ピン１６の軸方向の突出量は、後述する図１１ないし図１５に示すように、全ての平角線Ｗを前記挿入治具１４に配置してコイル４とした状態で、該各平角線Ｗの各折り曲げ部３４が軸方向に重なった状態（軸方向高さ）よりも突出する量とする。なお、本実施の形態の場合、前記各突出ピン１６の突出量は、後述するように、ガイド部材２９を固定する部分を見込んだ量としている。

　また、本実施の形態の場合、前記各突出ピン１６の直径を前記各凹部１７の円周方向の幅よりも小さくしているため、円周方向に関する位置を該各凹部１７のそれぞれの円周方向中央位置から片側にずらして、平角線Ｗを装着した場合に該平角線Ｗの各折り曲げ部３４の円周方向側面が前記各突出ピン１６に当接或は近接するようにしている。例えば、該各突出ピン１６を、それぞれ前記各凹部１７の円周方向中央位置から、図３（Ａ）の反時計方向にずらし、該各突出ピン１６の外周面の反時計方向側が、前記各突部１５の同図の時計方向側の側面に当接或は近接するように配置する。なお、前記各突出ピン１６に代えて、前記各ティース６の円周方向の幅と同じ幅を有する部材を設けても良い。

　また、前記挿入治具１４の軸方向一端面中央部には、軸方向に突出する円筒状の突出円筒部１８を固定している。即ち、該挿入治具１４の軸方向一端面中央部に設けた円柱部１９に、該突出円筒部１８の内周面を嵌合し、ボルト等により該突出円筒部１８と前記挿入治具１５の軸方向一端面とを固定している。該突出円筒部１８の外周面の直径は、前記コイル４の一端側コイルエンド部８の内接円（最内径の連続部３３ａの内接円）の直径と同じか該内接円よりも僅かに小さくしている。そして、後述するように、コイル４を構成する平角線Ｗを前記挿入治具１４に装着する際に、該平角線Ｗの一端側の径方向位置を規制する。なお、前記突出円筒部１８の一端面には、外周面を部分円錐状に形成した案内板２１をボルト等により固定している。そして、該案内板２１の外周面により、前記平角線Ｗの一端側を所定位置に案内する。

　なお、図示の例の場合、挿入治具１４は、外周面に各突部１５を形成した円筒状の本体部２３と、前記突出円筒部１８を固定する蓋部２４とを、ボルト等により固定してなるが、これらを一体的に形成しても良い。更に、該各部材２３，２４，１８を一体に形成しても良い。

　また、前記挿入治具１４の外周面の軸方向他端側外周面で、前記各凹部１７と整合する位置に、後述する他端側規制部材であるピン２７（例えば、図６参照）を嵌合固定するための嵌合孔２８を、それぞれ形成している。該各ピン２７を固定する軸方向位置（即ち、嵌合孔２８の軸方向位置）は、後述するように、挿入治具１４にステータコア２を配置した状態で、該ステータコア２の他端面９よりも他端側で、該挿入治具１４に平角線Ｗを配置した状態で、該平角線Ｗを構成する他端側の連続部３３ｂよりも一端側とする。前記各嵌合孔２８は、有底円筒状で前記各ピン２７を締まり嵌めで固定する。但し、締め代を小さくして該各ピン２７の着脱を容易にしている。なお、該各ピン２７の直径は、前記各凹部１７の周方向の幅と同じか該幅よりも小さくする。

　また、図４に示すように、前記挿入治具１４の軸方向一端側の複数個所に、ガイド部材２９を配置する。該各ガイド部材２９は、図４（Ａ）に示すように、前記挿入治具１４の円周方向に８個並べて配置される。そして、円周方向両側に、配置された状態で内径側に向かう程円周方向の幅が小さくなる傾斜面３０を形成している。また、図４（Ｂ）に示すように、内径側側面と軸方向一端面とを円弧により連続させている。前記各傾斜面３０により、後述するように、前記平角線Ｗの装着の案内をする。

　また、前記各ガイド部材２９の軸方向他端面には、位置決め突部３１をそれぞれ２個所、軸方向他側に突出するように形成している。該各位置決め突部３１は、それぞれの円周方向の幅を、前記各突出ピン１６の円周方向に関する間隔とほぼ同じとしている。そして、前記各位置決め突部３１を該各突出ピン１６の間に配置することにより、該各ガイド部材２９の円周方向に関する位置決めを図っている。また、該各ガイド部材２９の軸方向他端面の複数個所に、前記各突出ピン１６を嵌合固定する、有底円筒状の嵌合孔を設け、該各嵌合孔に該各突出ピン１６の先端部を嵌合固定することにより、前記各ガイド部材２９を前記挿入治具１４の所定位置に固定している。なお、前記各嵌合孔と前記各突出ピン１６との締め代も小さくして、前記各ガイド部材２９の着脱を容易にしている。そして、後述するように、各ガイド部材２９を平角線Ｗの挿入位置に適合した位置への固定、及び、適合した位置から外れた部分の分離を交互に繰り返して、該平角線Ｗを前記挿入治具１４に装着する。

　上述の挿入治具１４に、図５に示すように、平角線Ｗを分布巻きとなるように、順次装着したら、図６に示すように、各ガイド部材２９を分離すると共に、前記ピン２７を嵌合孔２８にそれぞれ嵌合固定する。これにより、前記平角線Ｗの一端側の円周方向位置を前記各突出ピン１６により、他端側の円周方向位置を前記各ピン２７により規制すると共に、径方向位置を前記各突部１５により規制する。

　次に、前述の挿入治具１４にコイル４を構成する平角線Ｗを装着し、該平角線Ｗをステータコア２内に配置する工程について、図７ないし図１５により説明する。本実施の形態の場合、コイル４を構成する平角線Ｗを、１周する毎に分断し、図７ないし図１５に示すように、各平角線Ｗを順次、挿入治具１４の一端側（図７ないし図１５の上側）から他端側（図７ないし図１５の下側）に向けて軸方向に装着する。

　このような平角線Ｗを、順次、挿入治具１４に装着すべく、図７に示すように、該挿入治具１４の一端側の所定位置に、まず４個のガイド部材２９を配置する。該各ガイド部材２９を配置する位置は、各ガイド部材２９の円周方向両側に、前記平角線Ｗの直線部３２を装着すべき突部１５が存在する位置で、且つ、該平角線Ｗの他端側の各連続部３３ｂと円周方向の位相がずれた位置とする。言い換えれば、前記各ガイド部材２９と一端側の各連続部３３ａとの円周方向の位相を一致させる。

　そして、図８に示すように、該平角線Ｗの他端側の連続部３３ｂを前記各ガイド部材２９の間に位置させた状態で、該平角線Ｗを前記挿入治具１４の一端側から他端側に向けて軸方向に移動させる。この際、前記各直線部３２が、前記各ガイド部材２９の傾斜面３０により案内されて、所定の突部１５の外径側の側面上を移動し、該側面に径方向に重なるように配置される。

　次いで、前記他端側の連続部３３ｂが前記挿入治具１４の一端側に設けられた各突出ピン１６を越えてから、図９に示すように、残りの４個のガイド部材２９も該挿入治具１４の一端側に配置する。該残りの各ガイド部材２９も、両側に前記各直線部３２を装着すべき突部１５が存在するように配置する。これにより、各ガイド部材２９同士の間に前記各直線部３２が配置された状態となり、該各直線部３２が該各ガイド部材２９に案内されつつ、前記挿入治具１４に装着される。そして、前記平角線Ｗを該挿入治具１４の所定位置まで移動させ、前記各折り曲げ部３４を前記各突出ピン１６同士の間に配置する。なお、前記平角線Ｗの装着位置は、前記各折り曲げ部３４が前記挿入治具１４の一端面に当接する位置とする。即ち、該各折り曲げ部３４と該挿入治具１４の一端面とを当接させることにより、前記平角線Ｗの該挿入治具１４に対する軸方向の位置を規制している。

　このように、各折り曲げ部３４を各突出ピン１６同士の間に配置すると共に、各直線部３２を各突部１５に径方向に重ねたら、図１０に示すように、各ガイド部材２９を挿入治具１４から取り外す。

　上述のような作業を、コイル４の巻線を構成する各平角線Ｗについて、順次繰り返す。この際、各平角線Ｗを構成する各直線部３２の外径側の側面に、次に装着すべき平角線Ｗの各直線部３２の内径側の側面を重ねるように当接させる。また、各ガイド部材２９の位置を、該各直線部３２を装着すべき各突部１５の位置に合わせて移動させる。これにより、図１１に示すように、平角線Ｗを挿入治具１４に分布巻きとなるように配置し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなるコイル４とする。そして、図１２に示すように、該挿入治具１４の他端側外周面の各凹部１７に形成された嵌合孔２８に、ピン２７を嵌合固定する。これにより、各直線部３２の軸方向他端側が該各ピン２７同士の間に配置され、該各直線部３２の軸方向他端側の円周方向位置が規制される。

　この状態で、図１３に示すように、ステータコア２を前記挿入治具１４の一端側に配置し、前記各直線部３２と該ステータコア２の各スロット５とを整合させた状態で、図１３→図１４に示すように、該ステータコア２を前記挿入治具１４の一端側から他端側に向けて移動させ、該ステータコア２を該挿入治具１４に外嵌する。言い換えれば、該挿入治具１４を、一端側から該ステータコア２内に挿入する。そして、前記各直線部３２を前記各スロット５内に配置する。

　次いで、図１５に示すように、前記各ピン２７を前記挿入治具１４から外す。そして、前記ステータコア２を、平角線Ｗから構成されるコイル４と共に、該挿入治具１４から一端側に持ち上げることにより、言い換えれば、該挿入治具１４を前記ステータコア２から他端側に引き抜くことにより、前記コイル４が配置されたステータコア２と前記挿入治具１４とを分離する。これにより、前記各直線部３２が前記各スロット５内の所定位置に配置され、図１に示したようなステータ１を得る。

　上述の本実施の形態によると、挿入治具１４に平角線Ｗを分布巻きとなるように配置した後、ステータコア２に軸方向に挿入することにより、該ステータコア２内に前記平角線Ｗを分布巻きで配置する作業を容易に行える。即ち、予め、前記挿入治具１４に分布巻きとなるように平角線Ｗを配置し、しかも、各スロット５内に挿入する各直線部３２の径方向位置を各突部１５により、円周方向位置を各突出ピン１６及びピン２７によりそれぞれ規制しているため、前記挿入治具１４を前記ステータコア２内に軸方向に挿入する際に、前記各直線部３２が円周方向にずれることがなく、該各直線部３２を前記各スロット５の径方向所定位置に、容易に配置できる。

　特に、前記平角線Ｗは方向性を有し、重ねられる方向が限られるため、前記各直線部３２を前記各突部１５に重ねることにより、各直線部３２の方向性を容易に定められる。即ち、前記平角線Ｗは断面矩形状であるため、該各突部１５の外径側の側面上に該各直線部３２の内径側の側面を重ねるように当接させることにより、該各直線部３２の方向が自ずと定まる。また、該各直線部３２の外径側の側面に、次に装着すべき平角線Ｗの各直線部３２の内径側の側面を重ねるように当接させれば、該次に装着すべき各直線部３２の方向も自ずと定まる。したがって、前記各突部１５の外径側の側面の向きを各スロット５の形成方向と対応させれば、前記各直線部３２の方向を容易に規制でき、該各直線部３２の側面と前記各スロット５の内側面とを平行にできる。

　また、前記各突部１５により前記各直線部３２の径方向位置を規制すれば、該各直線部３２を径方向に突出させることなく各スロット５の所定位置に容易に配置できる。また、各折り曲げ部３４を利用して、各突出ピン１６により前記各直線部３２の円周方向の位置規制を容易に図れる。即ち、該各直線部３２の一端側を折り曲げることにより前記各折り曲げ部３４を形成しているため、該各折り曲げ部３４の円周方向の位置を規制すれば、前記各直線部３２の円周方向の位置も、容易に規制できる。なお、本実施の形態の場合、前記挿入治具１４を軸方向一端側から前記ステータコア２内に挿入するため、前記各直線部３２の一端側の円周方向の位置規制を、例えば、他端側のピン２７と同様に行えば、挿入時にステータコア２と干渉する。このため、他端側と同様の構成は採用できない。これに対して、前記各折り曲げ部３４を利用すれば、ステータコア２との干渉を生じることなく、前記挿入治具１４の挿入を行える。

　また、本実施の形態の場合、前記各直線部３２の他端側の円周方向位置を各ピン２７により規制しているため、より確実に該各直線部３２の円周方向位置を軸方向に亙って規制でき、前記挿入治具１４のステータコア２への挿入時に、該各直線部３２と該ステータコア２の各スロット５が干渉することを防止でき、円滑に挿入作業を行える。即ち、前記平角線Ｗは、連続部３３ａ，３３ｂの存在により円周方向の剛性が高い。したがって、各直線部３２が各スロット５に対して円周方向に傾斜して配置された場合、該各直線部３２の傾斜が戻りにくい。そして、該各直線部３２が傾斜したまま挿入作業を行った場合、該各直線部３２と前記各スロット５とが干渉し、円滑に挿入作業が行えないばかりか、該各直線部３２に損傷が生じる可能性がある。これに対して、本実施の形態のように、該各直線部３２を軸方向一端側と他端側とで円周方向位置を規制すれば、該各直線部３２の傾斜を生じにくくし、上述のような問題を生じにくくできる。

　また、前記挿入治具１４の前記ステータコア２からの引き抜き時には、前記各ピン２７を該挿入治具１４から外すため、前記平角線Ｗの他端側の連続部３３ｂが該各ピン２７に干渉することはない。また、各ガイド部材２９により各直線部３２及び各折り曲げ部３４を所定位置に案内するため、前記平角線Ｗの挿入治具１４への装着作業を容易、且つ、確実に行える。即ち、前記各ガイド部材２９同士の間に各直線部３２を案内しつつ、前記平角線Ｗの装着作業を行うため、該各直線部３２を装着すべき各突部１５との位相を容易に合わせることができ、更に、装着時に、該各直線部３２が傾斜する等して該各突部１５から外れることを防止できる。

　なお、上述の実施の形態では、挿入治具１４に他端側規制部材であるピン２７とガイド部材２９とを設けた構造について説明したが、これら各部材の少なくとも一方を省略しても良い。また、各突出ピン１６、各ピン２７及び各ガイド部材２９の形状は、上述の実施の形態で示した構造に限定されるものではなく、同様の効果を得られる他の形状としても良い。例えば、突出ピン１６及びピン２７は、略矩形状として側面を各折り曲げ部３４或は各直線部３２の側面に沿わせるようにしても良い。また、コイル４を構成する各平角線Ｗは、複数巻回させたものを使用しても良いし、例えば、２／３周させたもの等、１周に満たないものとしても良い。但し、半周よりも大きくして挿入治具１４に外嵌装着可能とする。

　本発明に係るステータの製造装置は、モータのステータを製造するために用いることが可能であり、特に、ハイブリッド自動車用のモータのステータのように平角線を分布巻きで配置した構造に好適である。

１　　　ステータ
２　　　ステータコア
３　　　巻線（マグネットワイヤ）
４　　　コイル
５　　　スロット
６　　　ティース
７　　　一端面
８　　　一端側コイルエンド部
９　　　他端面
１０　　他端側コイルエンド部
１１　　スロット導体部
１２　　製造装置
１３　　基板
１４　　挿入治具
１５　　突部
１６　　一端側規制部材（突出ピン）
１７　　凹部
１８　　突出円筒部
１９　　円柱部
２０　　ボルト
２１　　案内板
２３　　本体部
２４　　蓋部
２７　　他端側規制部材（ピン）
２８　　嵌合孔
２９　　ガイド部材
３０　　傾斜面
３１　　位置決め突部
３２　　直線部
３３ａ，３３ｂ　　連続部
３４　　折り曲げ部
Ｗ　　　平角線

Claims

　それぞれが内周面に開口するように径方向に形成されたスロットを円周方向複数個所に有するステータコアと、
　コイルの巻線を構成し、前記各スロット内に配置される該各スロットと平行な複数の直線部と、隣り合う各直線部の一端部同士と他端部同士とを交互に連続させる複数の連続部と、前記各直線部の一端側を径方向内方に折り曲げた複数の折り曲げ部とを有し、全体を略円筒状に形成した断面矩形の平角線と、を備え、該平角線を前記ステータコアに分布巻きで配置してなるステータの製造装置において、
　全体を略円筒状に形成し、前記平角線を軸方向に着脱自在とした挿入治具を備え、
　前記挿入治具は、外周面の前記各スロットに整合する複数個所に径方向に突出するように設けられた突部と、円周方向の該各突部から外れた位置で前記ステータコアの前記各スロットの間部分に存在するティースの内接円よりも内径側に、軸方向一端側にそれぞれ突出するように設けられた一端側規制部材と、を有し、
　前記平角線を前記挿入治具の一端側から配置し、前記各直線部を前記各突部に径方向に重ねることにより該各直線部の径方向位置を規制すると共に、前記各折り曲げ部を前記各一端側規制部材の間に配置することにより前記各直線部の円周方向位置を規制し、該各直線部と前記各スロットとを整合させた状態で、前記挿入治具を、一端側から前記ステータコア内に挿入し、該ステータコアから他端側に引き抜くことにより、前記各スロット内の所定位置に前記各直線部を配置可能としたことを特徴とするステータの製造装置。
　前記挿入治具は、軸方向他端側外周面の前記各突部から外れた位置に、径方向に突出するように着脱自在に設けた他端側規制部材を備え、
　前記平角線を前記挿入治具に配置してから、前記各他端側規制部材を該挿入治具に装着し、該各他端側規制部材により前記各直線部の他端側の円周方向位置を規制した状態で、前記挿入治具を前記ステータコア内に挿入し、前記各他端側規制部材を該挿入治具から外して、該挿入治具を該ステータコアから引き抜く、請求項１に記載したステータの製造装置。
　前記挿入治具の軸方向一端側に配置され、前記各直線部を所定の突部に案内すると共に、前記各折り曲げ部を所定の一端側規制部材の間に案内するガイド部材を備えた、請求項１又は２に記載のステータの製造装置。