WO2017038570A1 - 電機子の製造方法および電機子 - Google Patents

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WO2017038570A1
WO2017038570A1 PCT/JP2016/074614 JP2016074614W WO2017038570A1 WO 2017038570 A1 WO2017038570 A1 WO 2017038570A1 JP 2016074614 W JP2016074614 W JP 2016074614W WO 2017038570 A1 WO2017038570 A1 WO 2017038570A1
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annular conductor
coil
holding guide
annular
slot
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PCT/JP2016/074614
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宏紀 立木
橋本　昭
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
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    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots

Definitions

  • the present invention relates to an armature manufacturing method and an armature.
  • the distributed winding armature winding is configured by winding the conductor wire in a slot which is separated by two or more slots. That is, the conductor wire extended from a certain slot is wound so as to enter another slot across two or more continuous teeth.
  • each of the two semi-cylindrical main holding parts (combined into a cylindrical shape) is movable.
  • a coil holding device that holds a plurality of annular conductors, moves and combines the main holding portions into a cylindrical shape, holds the annular conductors held in the main holding portions in an overlapped state, and then inserts them into the slots of the iron core. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the placement step S a plurality of annular conductors are overlapped in an inclined state on a coil holder having a plurality of cylindrically arranged blades.
  • This arrangement process has a normal arrangement process and a special arrangement process.
  • the normal annular conductors are sequentially inserted according to the arrangement order defined by the forward arrangement direction as long as the insertion operation is established. When the insertion operation is no longer established, the normal placement process is terminated.
  • the remaining annular conductor annular conductor that cannot be inserted in the same manner as other ordinary annular conductors
  • the special arrangement step it has been proposed that each of the plurality of specific annular conductors is inserted in a state of being inclined in a direction opposite to the normal annular conductor in the normal arrangement step (see, for example, Patent Document 2).
  • the coil holding device as the annular conductor holding device described in Patent Document 1 is configured as described above, and the two semi-cylindrical main holding portions have two annular conductors. Since it must be held separately and then moved and combined to form a cylindrical shape, the coil holding device has a complicated configuration, which increases equipment costs and increases the tact time of coil (annular conductor) insertion, and thus production. There was a problem that the efficiency was lowered.
  • Patent Document 2 a plurality of annular conductors are arranged in a coil holder that has a plurality of blades arranged in a cylindrical shape and does not need to be combined into a cylindrical shape.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an armature manufacturing method capable of improving production efficiency and productivity using a simple annular conductor holding device. It aims at obtaining the armature excellent in.
  • the manufacturing method of the armature according to the present invention is as follows: A method of manufacturing an armature comprising an iron core having a plurality of slots provided on a cylindrical inner peripheral portion and a coil inserted into the slots, A support member and a fixing member, the support member is arranged in a cylindrical shape with a gap in the circumferential direction, and one end portion is fixed to the fixing member to form a cylindrical portion; The cylindrical portion is configured to be fitted with the inner peripheral portion of the iron core, and the holding guide portion configured so that the circumferential position of the gap coincides with the position of the slot of the iron core; An armature manufacturing method including the following steps using an annular conductor insertion device including an engagement portion configured to be movable in an axial direction of the cylindrical portion inside the cylindrical portion.
  • a fitting step in which the holding guide portion and the inner peripheral portion of the iron core are fitted, and the circumferential position of the gap is aligned with the slot position.
  • An armature according to the present invention is an armature including an iron core having a plurality of slots provided in a cylindrical inner peripheral portion, a coil inserted into the slot, and an insulating member.
  • the coil has a slot accommodating portion accommodated in the slot and a coil end connecting the slot accommodating portion,
  • the insulating member includes an insulating portion and a connecting portion, and the insulating portion covers one side in the radial direction of the inner peripheral portion of the iron core of the coil end, and the connecting portion is in the slot. And connecting the insulating portions.
  • a plurality of annular conductors each having a conductor wire wound in an annular shape are arranged in a cylindrical shape with a gap in the circumferential direction, and one end is fixed to a fixing member.
  • the holding guide that is inserted across a plurality of support members into the gap of the annular conductor insertion device having a holding guide portion having a cylindrical portion formed of a support member, and in which the annular conductor is not inserted.
  • An armature according to the present invention is an armature including an iron core having a plurality of slots provided on a cylindrical inner peripheral portion, a coil inserted into the slots, and an insulating member. And the insulating part covers one side in the radial direction of the inner peripheral part of the iron core of the coil end, and the connecting part is in the slot and connects the insulating part. Production efficiency can be improved.
  • FIG. 3 is a detailed cross-sectional view of a slot portion of the armature of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a corresponding relationship between the annular conductor inserted into the slot of the iron core of FIG. 4 and the coil when inserted into the slot to form a coil.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the annular conductor insertion apparatus used for manufacture of the armature of FIG. It is a perspective view of the holding
  • FIG. 6 is a plan view of an armature according to Embodiment 2.
  • FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the order which arrange
  • 6 is a plan view of an armature according to Embodiment 3.
  • FIG. It is a top view of the iron core of the armature of FIG. It is an expanded view of the annular conductor insertion apparatus with which the annular conductor is arrange
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an armature according to a fourth embodiment.
  • FIG. 24 is a detailed cross-sectional view of a slot portion of the armature of FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view around a coil end of an armature according to a fourth embodiment. 10 is a flowchart for explaining an armature manufacturing process according to the fourth embodiment. It is a top view which shows an insulator. It is an expanded view of the annular conductor insertion apparatus by which the insulator and the annular conductor are arrange
  • FIG. 10 is a perspective view around a coil end of an armature according to a fifth embodiment.
  • FIG. 32 is a detailed cross-sectional view of a slot portion of the armature of FIG. 31. It is a top view which shows an insulator. It is a perspective view which shows an insulator. It is a perspective view which shows the corresponding relationship with the said coil when it is inserted in the annular conductor and slot which concern on Embodiment 6, and is made into the coil. It is an expanded view of the annular conductor insertion apparatus by which the insulator and the annular conductor are arrange
  • FIG. 1 to 16 show a first embodiment for carrying out the present invention.
  • FIG. 1 is a partial sectional view of a rotary electric machine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the armature, and FIG. 3 is an axial sectional view of the armature of FIG. 4 is a plan view of the core of the armature of FIG. 2
  • FIG. 5 is a plan view of the main part of the core of the armature of FIG. 2
  • FIG. 6 is a detailed sectional view of the slot portion of the armature of FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing an annular conductor inserted into the slot of the iron core of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of the annular conductor insertion device used for manufacturing the armature of FIG. 2
  • FIG. 9 is a perspective view of the holding guide portion of FIG. 8
  • FIG. 10 is a perspective view of the pusher of FIG.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a combined state of the annular conductor insertion device of FIG. 8 and an iron core
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining an armature manufacturing process.
  • 13 is an explanatory diagram for explaining the order of arranging the annular conductors in the annular conductor insertion device of FIG. 8
  • FIG. 14 is a development view of the annular conductor insertion device in which the annular conductors are arranged
  • FIGS. 15 and 16 are armatures. It is explanatory drawing for demonstrating this manufacturing process.
  • the rotating electrical machine 100 includes an armature 10, a housing 110, a rotor 120, and a bearing 130.
  • the armature 10 (described later in detail) is fixed to the cylindrical portion of the frame 112 in an internally fitted state.
  • the housing 110 has a bottomed cylindrical frame 112 and an end plate 113 that closes an opening of the frame 112.
  • the rotor 120 includes a rotating shaft 121, a rotor core 122 fixed to the rotating shaft 121, and a permanent magnet 125 that is embedded at a predetermined pitch in the circumferential direction on the outer peripheral surface side of the rotor core 122 and forms a magnetic pole.
  • a permanent magnet type rotor provided.
  • the rotor 120 is disposed in the inner periphery of the armature 10 and is rotatably supported by a bottom portion of the frame 112 and the end plate 113 via a bearing 130.
  • the rotor 120 is not limited to a permanent magnet rotor, and a squirrel-cage rotor in which a non-insulated rotor conductor is housed in a slot of a rotor core and both sides are short-circuited by a short-circuit ring, or an insulated conductor wire.
  • a wound rotor in which is inserted into a slot of the rotor core may be used.
  • the armature 10 includes an iron core 4, a coil 21, a slot cell 51, and a wedge 52.
  • the iron core 4 has twelve coils 21 (in FIG. 2, each coil 21 connected to three phases (coils per phase) (coil per phase).
  • the number 21U1 to 21W4 is attached to the equation 4).
  • the iron core 4 is formed into a cylindrical shape by stacking a predetermined number of electromagnetic steel plates punched in a circular shape in the axial direction of the iron core 4, and 24 teeth 42 projecting inward from the cylindrical yoke portion 41. And 24 slots 44 formed by the teeth 42.
  • a cylindrical inner peripheral portion 43 is formed at an inner diameter side end portion of the tooth 42.
  • the yoke portion 41 has a function of passing a magnetic flux generated in the coil 21.
  • a plurality of coils 21 are inserted into two (a pair) of slots 44 across five teeth 42 (four slots 44 from a different viewpoint) in this embodiment.
  • the coil 21 is arranged such that the coil 21 ⁇ / b> U ⁇ b> 4 is the starting point and the coil 21 ⁇ / b> V ⁇ b> 4 is the ending point.
  • FIG. 2 schematically shows the state of the coil end of each coil 21, and does not accurately represent the actual shape.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the armature 10 of FIG. 2 along the AA plane. In FIG. 3, only the arrangement of the coil ends of the coils 21U1, 21W2, 21V4, 21U3, 21V2, and 21W1 is shown for convenience of illustration.
  • each coil 21 of the armature 10 manufactured in the present embodiment has coil ends (indicated by bold lines) of the coil 21 ⁇ / b> U ⁇ b> 1 and the coil 21 ⁇ / b> V ⁇ b> 4 like concentric windings, that is, the central axis of the iron core 4. It is a concentric arrangement located on two central arcs. That is, the coil ends of the coil 21 ⁇ / b> U ⁇ b> 1 and the coil 21 ⁇ / b> V ⁇ b> 4 have an arc shape centered on the central axis of the iron core 4 when viewed from the axial direction of the iron core 4. As for the other coils, the position of the coil end is displaced from the outer diameter side to the inner diameter side in the clockwise direction in FIG. It has a spiral shape.
  • Each slot 44 is provided with a slot cell 51 that electrically insulates the coil 21 from the slot 44 and a wedge 52 that prevents the coil 21 from jumping out of the slot 44.
  • the slot cell 51 and the wedge 52 are made of an insulating material such as a PET film or a meta-aramid fiber sheet. Further, although not shown, both ends of the slot cell 51 in the axial direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 6) may be bent to have a structure generally called a cuff. This prevents a phenomenon in which the slot cell 51 is displaced in the axial direction when the coil is inserted and comes out of the slot.
  • the annular conductor insertion device 500 includes a holding guide portion 520 and a pusher 550 (see also FIGS. 10 and 16) as an engaging portion.
  • the holding guide portion 520 includes a blade 521 as a support member and a base 526 as a fixing member.
  • the blade 521 is a rod having a circular cross section, is arranged in a cylindrical shape with a gap 522, and one end is fixed to the base 526.
  • the holding guide portion 520 includes a cylindrical inner peripheral portion 523 formed by a blade 521, a cylindrical portion 524, and a cylindrical stepped portion 525 in which an upper portion in FIG.
  • the axial length of the stepped portion 525 is substantially the same as the axial length of the iron core 4, the diameter of the stepped portion 525 is slightly smaller than the diameter of the inner peripheral portion 43 of the iron core 4, A slight gap is provided in the radial direction so as to be fitted as shown in FIG.
  • the number of blades 521 is 24, the number of gaps 522 formed by the blades 521 is the same as the number of slots 44 of the iron core 4 (24), and the stepped portion 525 is included in the iron core 4.
  • the pusher 550 has a short columnar shape as shown in FIG. 10, and is provided with a protrusion 551 protruding in a protrusion shape on the outer periphery.
  • the protrusion 551 has a gentle shoulder 552 at the top.
  • the number of the protrusions 551 is the same as the number of the gaps 522 (24).
  • the pusher 550 is driven in a vertical direction in FIGS. 8 and 16 that is an axial direction of the holding guide portion 520 by a driving device (not shown), and moves while sliding with the blade 521 of the holding guide portion 520.
  • the iron core 4 (FIG. 4) and the necessary number of annular conductors 30 formed by winding a conductor wire in an annular shape are prepared in advance.
  • a slot cell 51 is inserted in advance into the slot 44 shown in FIG. 4 (see the slot cell 51 in FIGS. 5 and 6).
  • the annular conductor 30 is inserted into the slot 44 of the iron core 4 by the annular conductor insertion device 500 to form the coil 21.
  • the correspondence between the annular conductor 30 and the coil 21 is also shown in FIG. Yes.
  • the linear portion 30a that is two sides facing each other in the left-right direction in FIG. 7 is inserted into the slot 44 to become the slot accommodating portion 21a, and the connecting portion 30b that connects the two opposing sides connects the slot accommodating portions 21a to each other It becomes the end 21b.
  • the insertion arrangement of the annular conductor 30 into the annular conductor insertion device 500 includes the apparatus preparation step (step S11), the simple arrangement step (step S12), the overlapping arrangement step (step S13), and the fitting in the flowchart of FIG.
  • the process (step S14) and the insertion process (step S15) are performed.
  • the device preparation step (step S11) the annular conductor insertion device 500 is prepared.
  • the simple arrangement step (step S12) one annular conductor 30 is arranged on the holding guide portion 520 of the annular conductor insertion device 500. That is, as shown in FIG.
  • the annular conductor 30 in the holding guide portion 520, the annular conductor 30 is inserted and disposed in a pair of gaps 522 across a predetermined number (five in this embodiment) of blades 521.
  • the first inserted annular conductor 30 (for example, the annular conductor 30 as the coil 21V4) moves downward while being guided by the blade 521, and comes into contact with the base 526 and stops (see FIG. 14).
  • the annular conductor 30 (21V4) since the conductor wire constituting the annular conductor 30 is thin and has relatively low rigidity, the interval between the linear portions 30a that are two sides facing each other at the blade 521 when inserted into the gap 522 is slightly narrowed. (The connection portion 30b is slightly deformed) and moves downward, and is held in a substantially horizontal state as shown in FIG.
  • Annular conductor 30 may be started inserted from the holding guide portion 520 gap 522 position of the throat, previously decide starting from the gap 522 in advance which position.
  • the phase of the inserted annular conductor 30 can be determined later, but in the following, for convenience of explanation, the phase code corresponding to the coil is added in parentheses. explain.
  • the annular conductor 30 inserted first is inserted last in the slot 44, and after being inserted into the slot 44, the coil 21V4 is formed. In FIGS.
  • the next annular conductor 30 (21W3) partially overlaps the annular conductor 30 (21V4) previously arranged in the axial direction of the holding guide portion 520 (hereinafter simply referred to as the axial direction).
  • the two blades 521 are shifted counterclockwise) and are inserted into the two gaps 522 and arranged in the holding guide portion 520 (see FIG. 13B).
  • the annular conductor 30 (21W3) is inserted into the gap 522, the facing distance between the linear portions 30a that are the two sides facing each other at the blade 521 is slightly expanded (the connecting portion 30b is slightly deformed).
  • annular conductor 30 (21V4) (on the upper side in the axial direction of the holding guide portion 520 in FIG. 14), and is placed on the holding guide portion 520 in an inclined state as shown in FIG. Is done.
  • the annular conductor 30 (21W3) is inserted into the slot 44 and then becomes the coil 21W3.
  • this overlapping arrangement step (step S13) is repeated to sequentially insert the annular conductors 30 into the gap 522 (FIGS. 13B to 13D), and all 11 annular conductors 30 in the overlapping arrangement step are obtained.
  • the annular conductor 30 (21U1) to be inserted (arranged) lastly is above the annular conductor 30 (21V4) initially arranged in the holding guide portion 520 (the axial direction of the holding guide portion 520) as shown in FIGS. (Upward).
  • the simple arrangement process and the overlapping arrangement process are the arrangement processes in the present invention.
  • the annular conductor 30 (21V4), the annular conductor 30 (21W3),..., The annular conductor 30 (21U1) sequentially inserted into the gap 522 and held by the holding guide portion 520 (blade 521). After being inserted into the slot 44, a coil 21V4, a coil 21W3,..., A coil 21U1 are formed (see FIG. 2).
  • all the annular conductors 30 for forming the predetermined number of coils 21 required for the armature 10 are combined with the simple placement step (step S11) and the overlapping placement step (step S12). 520.
  • the annular conductor 30 (21V4) to the annular conductor 30 (21U1) are illustrated with a slight gap therebetween in the insertion direction (vertical direction in FIG. 14). However, they are actually in contact with each other.
  • step S14 When the arrangement of the annular conductor 30 on the holding guide portion 520 is finished, the holding guide portion 520 and the iron core 4 are fitted in the fitting step (step S14). That is, as shown in FIG. 15, the iron core 4 is positioned above the holding guide portion 520 where the annular conductor 30 is arranged, and the iron core 4 is moved downward to step the inner peripheral portion 43 of the iron core 4 and the holding guide portion 520.
  • the portion 525 is fitted into the state shown in FIG.
  • the stepped portion 525 is fitted to the inner peripheral portion 43 of the iron core 4 in a gap fitting state with a slight gap in the radial direction.
  • the pusher 550 is driven upward in FIG. 16 (upward in the axial direction of the holding guide portion 520) by a driving device (not shown) to connect the annular conductor 30 at the shoulder portion 552 of the pusher 550.
  • the annular conductor 30 is inserted into each slot 44 while hooking the portion 30b (FIG. 7) and moving it upward.
  • the pusher 550 is moved upward, the annular conductor 30 is pushed upward while being guided by the blade 521 and is pushed outward in the radial direction of the holding guide portion 520 and inserted into the corresponding slot 44.
  • the annular conductor 30 inserted into the slot 44 in this way is the coil 21 (see FIGS. 7 and 2).
  • the annular conductor 30 (21U1) disposed last in the holding guide portion 520 is first inserted into the slot 44 to form a coil 21U1, and its coil end (represented by a thick line, symbol 21U1 of the coil).
  • ) Has an arc shape centered on the axis of the iron core 4 when viewed from the axial direction of the iron core 4, and any other coil that overlaps the coil 21 ⁇ / b> U ⁇ b> 1 in the radial direction of the iron core 4. It exists in the radial direction outer side of the iron core 4 rather than the coil end of the coil 21 (coils 21V3, 21W2, 21V4, 21W3).
  • the coil end of each coil 21 is denoted by the symbol of each coil, for example, the coil end of the coil 21 ⁇ / b> U ⁇ b> 1 is denoted by the symbol 21 ⁇ / b> U ⁇ b> 1.
  • the annular conductor 30 (21V4) first arranged in the holding guide portion 520 is finally inserted into the slot 44 to form a coil 21V4, and its coil end (indicated by a bold line in FIG. 2 and denoted by a coil reference numeral 21V4).
  • a coil reference numeral 21V4 Has an arc shape centered on the axis of the iron core 4 when viewed from the axial direction of the iron core 4, and any other coil (coil 21W2, coil 21W2, overlapping the coil 21V4 in the radial direction of the iron core 4) 21 U 1, 21 W 3, 21 U 2) on the inner side in the radial direction of the iron core 4.
  • the coil ends of the coils other than the coils 21U1 and 21V4 have a spiral shape whose diameter gradually decreases in the clockwise direction when viewed from the axial direction of the iron core 4.
  • the plurality of (in this embodiment, 12) coils 21 constitute an armature winding.
  • the wedge 52 shown in FIG. 6 is inserted into the opening of the slot 44, and the coil as shown in FIG.
  • the armature 10 having 21 and the iron core 4 is completed.
  • the armature is completed by performing the three-phase connection with the coil 21 of each phase with the crossover, but the description and illustration of the three-phase connection are omitted.
  • FIG. 17 to 19 show the second embodiment
  • FIG. 17 is a plan view of the armature
  • FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining the order of arranging the annular conductors in the annular conductor insertion device
  • FIG. FIG. 3 is a development view of an annular conductor insertion device in which an annular conductor is arranged.
  • the coil 21 of the armature 210 has a total of four coils 21 having two concentric arcuate shapes whose coil ends are centered on the axis of the iron core 4 in two circumferential directions. Specifically, the coil 21U1 and the coil 21V4 (these coils 21 are represented by thick solid lines), the coil 21U3 and the coil 21V2 (these coils 21 are represented by thick dotted lines).
  • the annular conductor as shown in FIGS. 30 can be arranged in a double spiral shape, and the volume of the annular conductor 30 (the axial dimension of the holding guide portion 620) is larger when the annular conductor 30 is arranged in the holding guide portion 620 than in the first embodiment. It becomes half.
  • the holding guide portion 620 is similar to the holding guide portion 520 except that the length of the blade 621 and the gap 622 is shorter than the length of the blade 521 and the gap 522 of the holding guide portion 520 shown in FIG. It is the same thing.
  • the annular conductor insertion device in this embodiment is the same as the annular conductor insertion device 500 shown in FIG. 8 except that the holding guide portion 620 is different.
  • one annular conductor 30 (21V4) is inserted into an arbitrary pair of gaps 622 across the five blades 621 (four gaps 622) of the holding guide portion 620, It arrange
  • the next annular conductor 30 (21V2) is disposed in a pair of gaps 622 that are axially symmetric with respect to the position where the annular conductor 30 (21V4) is first inserted and the central axis of the holding guide portion 620 (FIG. 18).
  • A) (Simple placement step).
  • the annular conductor 30 (21V4) and the annular conductor 30 (21V2) may be arranged at the same time (simple arrangement process), which reduces the overall arrangement time.
  • the annular conductor 30 (21W3) is arranged so as to partially overlap the annular conductor 30 (21V4) in the axial direction of the holding guide portion 620 (overlapping arrangement step), and a part of the annular conductor 30 (21W3) is arranged.
  • the annular conductor 30 (21U2) is arranged so as to overlap.
  • the annular conductor 30 (21W1) is disposed so as to partially overlap the annular conductor 30 (21V2)
  • the annular conductor 30 (21U4) is disposed so as to partially overlap the annular conductor 30 (21W1).
  • the annular conductors 30 are arranged in order on the holding guide portion 620 (FIG. 18B) (repeating the overlapping arrangement process).
  • the last annular conductor 30 overlaps the annular conductor 30 (21V2) arranged first in the axial direction of the holding guide portion 620.
  • the last annular conductor 30 ( The annular conductor 30 is arranged up to the position where the holding guide portion 620 overlaps the annular conductor 30 (21V4) into which a part of 21U1) is first inserted (FIG. 18C). If this overlapping arrangement process is also performed in parallel work, the arrangement time can be halved.
  • the annular conductors 30 for forming the predetermined number of coils 21 required for the armature 210 are all arranged in the holding guide portion 620 by combining the simple arrangement process and the overlapping arrangement process.
  • the annular conductor 30 (21W3) to the annular conductor 30 (21U3) and the annular conductor 30 (21W1) to the annular conductor 30 (21U1) that are arranged in the overlapping arrangement step are inserted into the gap 522, as in the first embodiment.
  • the facing distance between the straight portions 30a, which are the two sides facing each other is slightly expanded and moved downward.
  • FIG. 19 is a side development view of the holding guide portion 620 in a state where the annular conductor 30 is arranged around the holding guide portion 620 in this way. Also in this case, the annular conductor 30 (21V4) and the annular conductor 30 (21V2) that are initially arranged are in a substantially horizontal state, and the annular conductor 30 that is arranged in the subsequent overlapping arrangement process is inclined and supported by the blade 621. Two sets are arranged spirally in the direction. In FIG. 19, the annular conductor 30 (21V4) to the annular conductor 30 (21U3) and the annular conductor 30 (21V2) to the annular conductor 30 (21U1) are illustrated with a slight gap therebetween in the insertion direction. However, they are actually in contact with each other.
  • the holding guide portion 620 in which the annular conductor 30 of FIG. 19 is disposed is fitted to the iron core 4 (fitting process) in the same manner as in the first embodiment (fitting process), and the pusher similar to the pusher 550 shown in FIG. Then, each annular conductor 30 is pushed upward and inserted into the slot 44 of the iron core 4 to form each coil 21 (21U1 to 21W4) shown in FIG. 17 (insertion step).
  • the coil end (indicated by a thick solid line) of the annular conductor 30 (21U1) and the coil end (indicated by a thick dotted line) of the annular conductor 30 (21U3) which are finally arranged in the holding guide portion 620 are In this embodiment, they are located at different positions in the circumferential direction so as not to overlap each other in the axial direction of the iron core 4 (in this embodiment, symmetrical positions with respect to the axis of the iron core 4).
  • the coil end (shown by a thick solid line) of the annular conductor 30 (21V4) and the coil end (shown by a thick dotted line) of the annular conductor 30 (21V2) that are initially arranged in the holding guide portion 620 are in the axial direction of the iron core 4. So as not to overlap each other (in this embodiment, the positions are symmetrical with respect to the axis of the iron core 4).
  • the number of the annular conductors 30 initially arranged in the holding guide portion 620 is one in each of two places, but three are arranged at an angle of 120 degrees simultaneously (simple arrangement step).
  • the annular conductors 30 are arranged so as to overlap each other in the axial direction of the holding guide portion 620, and the annular conductors 30 are successively arranged at the three locations on the basis of the individual annular conductors 30. It can also be made to complete
  • the annular conductor 30 is arranged (held) in a double or multiple spiral shape as shown in FIG. 19.
  • the volume of the annular conductor 30 is less than half, so that there is an advantage that the length of the blade 621 can be shortened.
  • the annular conductors 30 are arranged one after the other with a plurality of (two or three) annular conductors 30 arranged first as a reference, the arrangement time of the annular conductors 30 is halved. Can be shortened to / 3, and the manufacturing time can also be shortened.
  • FIG. 20 to 22 show the third embodiment.
  • FIG. 20 is a plan view of the armature
  • FIG. 21 is a plan view of the iron core of the armature of FIG. 20
  • FIG. 22 is an annular shape in which an annular conductor is arranged. It is an expanded view of a conductor insertion apparatus.
  • two coils 21 are inserted into the same slot 44 as the coil 21 of the armature 310.
  • the arrangement relationship of the coil ends of the coil 21 on the back side of the slot 44 (the outer diameter side of the iron core 4) is the same as that in the first embodiment shown in FIG.
  • the arrangement relationship of the coil ends of the coil 21 on the inlet side (inner diameter side of the iron core 4) of the slot 44 is rotated 180 degrees counterclockwise from the arrangement relationship of the coil ends of the coil 21 on the inner side (outer diameter side of the iron core 4). It has become a relationship.
  • the shape of the coil end is viewed from the axial direction of the iron core 4, there are four coils 21 having a concentric arc shape centering on the axis of the iron core 4 in the circumferential direction. This is the case with the coil 21U1 and the coil 21V4 (indicated by a thick solid line) and the coil 21U3 and the coil 21V2 (indicated by a thick dotted line).
  • the holding guide portion 720 is the same as the holding guide portion 520 except that the length of the blade 721 and the gap 722 is shorter than the length of the blade 521 and the gap 522 of the holding guide portion 520 shown in FIG. It is the same thing.
  • the annular conductor insertion device in this embodiment is the same as the annular conductor insertion device 500 shown in FIG. 8 except that the holding guide portion 720 is different. First, as shown in FIG.
  • one annular conductor 30 (21V2) is inserted and arranged in an arbitrary pair of gaps 522 across five blades 721 of the holding guide portion 720 (simple arrangement step in the first round).
  • the annular conductor 30 (21W1) is disposed so as to partially overlap the annular conductor 30 (21V2) in the axial direction of the holding guide portion 720 (first overlapping process), and the annular conductor 30 (21W1).
  • the annular conductor 30 (21U4) is arranged on the holding guide part 720 so as to partially overlap with (a repetition of the first overlapping arrangement process).
  • annular conductor 30 is arranged until a part of the last annular conductor 30 (21U3) overlaps the annular conductor 30 (21V2) arranged first in the axial direction.
  • the annular conductor 30 is arranged over the entire circumference of the holding guide portion 720, and the arrangement of the annular conductor 30 in the first round is completed.
  • the second round conductor 30 is arranged.
  • the starting position is a position shifted in the circumferential direction of the holding guide portion 720 so as not to overlap the annular conductor 30 (21V2) initially arranged in the axial direction of the holding guide portion 720 (in this embodiment, the annular conductor 30 ( 21V2) and the annular conductor 30 (21V4) are arranged at positions that are axially symmetric with respect to the axis of the holding guide portion 720 (simple arrangement step in the second round). Thereafter, the annular conductors 30 are sequentially arranged in the same manner as in the first round (repetition of the overlapping arrangement process in the second round), and the annular conductors 30 are spirally arranged in the holding guide portion 720 as shown in FIG.
  • annular conductor 30 (21W1) to the annular conductor 30 (21U3) and the annular conductor 30 (21V4) to the annular conductor 30 (21U1) arranged in the overlapping arrangement step are similar to the case in the first embodiment in the gap 522.
  • the facing distance between the straight portions 30 a that are the two sides facing each other at the blade 521 is slightly expanded and moved downward.
  • the annular conductor 30 (21V2) to the annular conductor 30 (21U3) and the annular conductor 30 (21V4) to the annular conductor 30 (21U1) are illustrated with a slight gap in the insertion direction. However, they are actually in contact with each other.
  • the annular conductors 30 for forming the predetermined number of coils 21 required for the armature 310 are all arranged in the holding guide portion 720 by combining the simple arrangement process and the overlapping arrangement process. Subsequent operations are the same as those in the first and second embodiments, and the armature 310 shown in FIG. 20 is manufactured.
  • the coils 21 are arranged in two layers in the radial direction.
  • the coil end of the coil 21U3 and the coil 21V2 (indicated by a thick solid line) is compared to the coil 21U1 and the coil 21V4 (shown by a thick solid line) having concentric arc shapes that increase the interference of the coil end.
  • the position of the coil end can be dispersed in the circumferential direction of the iron core 4, the radial dimension of the coil end can be reduced, and the armature 310 can be downsized. Further, as shown in FIG.
  • the annular conductor 30 (21V4) arranged at the beginning of the second circumference which is a coil of the outer diameter side layer of the iron core 4 is arranged. Since it can be started from a position in the middle of the arrangement of the annular conductor 30 on the first round (annular conductor 30 (21V4) in FIG. 22), the length of the blade 721 is longer than that of the arrangement of the annular conductor 30 of the first embodiment. Can be shortened.
  • FIG. FIGS. 23 to 30 show the fourth embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the armature
  • FIG. 24 is a detailed cross-sectional view of the slot portion of the armature
  • FIG. It is a perspective view.
  • FIG. 26 is a flowchart for explaining an armature manufacturing process
  • FIG. 27 is a plan view showing an insulator.
  • FIG. 28 is a development view of the annular conductor insertion device in which the insulator and the annular conductor are arranged
  • FIG. 29 is an explanatory diagram for explaining the process of arranging the insulator and the annular conductor in the annular conductor insertion device
  • the armature 410 has an insulating member 19.
  • the insulating member 19 includes an insulating portion 191 and a connecting portion 192 that are integrally formed.
  • the plate-like insulator 29 shown in FIG. 27 is inserted into the slot 44 (FIG. 23) of the iron core 4 by the annular conductor insertion device 500 (FIG. 8) together with the annular conductor 30 (FIG. 7). It is formed by being deformed (details will be described later).
  • the first member 291 of the insulator 29 is arranged at a predetermined interval in the vertical direction (the axial direction of the armature) in FIG. 27, and the two second members 292 on the left and right sides. It is connected by.
  • the distance between the second members 292 in the left-right direction is the same as the distance between the straight portions 30 a (FIG. 7) of the annular conductor 30.
  • the material is preferably a film formed of an insulating material such as a polyethylene terephthalate film or a polyphenylene sulfide resin film.
  • the insulator 29 as described above is inserted into the slot 44 together with the annular conductor 30 and deformed to become the insulating member 19, and the first member 291 insulates the coil ends 21b having different phases shown in FIG.
  • the second member 292 is arranged in the slot 44 and inside the wedge 52 with almost no deformation, and is used as a connecting portion 192 (see FIG. 24).
  • the process of manufacturing the armature 410 includes an insulator placement first process (step S21) as an insulator placement process, and a spiral placement process (step S22) in addition to the process shown in FIG. ).
  • the spiral arrangement process (step S22) includes an insulator arrangement second process (step S221) as an insulator arrangement process and an overlapping arrangement process (step S13).
  • the insulator placement first step (step S21) straddles a predetermined number of blades 521 so as to be positioned at the same position as the annular conductor 30 (21V4) to be placed later, An insulator 29 is inserted and disposed in the pair of gaps 522 (FIGS. 29A and 28).
  • the first annular conductor 30 is placed on the holding guide portion 520 so as to overlap the insulator 29 placed earlier (FIGS. 29B and 28).
  • the facing distance between the second members 292, which are the two sides facing each other at the blade 521 is slightly narrowed (the bending of the first member 291 is slightly changed) downward. It moves and is held in a substantially horizontal state as shown in FIG.
  • the annular conductor 30 (21V4) is inserted into the gap 522, the opposing distance between the linear portions 30a, which are the two sides facing each other at the blade 521, is slightly narrowed and moves downward, and is substantially horizontal as shown in FIG. Held in a stable state.
  • the predetermined number of blades 521 are straddled so as to be located at the same position as the annular conductor 30 (21W3) placed in the subsequent overlapping placement step (step S13).
  • the insulator 29 is inserted and disposed in the pair of gaps 522 (FIGS. 29C and 28).
  • the annular conductor 30 (21W3) is overlapped with the insulator 29 previously arranged in the insulator arrangement second step (step S2211) in the overlapping arrangement step (step S13). (FIG. 29D, FIG. 28).
  • the second insulator placement step (step S221) and the overlapping placement step (step S13) are repeated, and all the remaining annular conductors 30 are placed on the holding guide portion 520 of the annular conductor insertion device 500 as shown in FIG. It arrange
  • the armature 410 is required by combining the first insulator placement step (step S21), the simple placement step (step S11), the second insulator placement step (step S221), and the overlapping placement step (step S12). All the annular conductors 30 for forming a predetermined number of coils 21 are arranged in the holding guide portion 620.
  • the annular conductor 30 (21W3) to annular conductor 30 (21U1) arranged in the overlapping arrangement process are straight lines that are two sides facing each other at the blade 521 when inserted into the gap 522, as in the first embodiment.
  • the facing interval of the portion 30a is slightly expanded and moves downward.
  • the holding guide portion 520 and the iron core 4 are fitted in the fitting step (step S14) in the same manner as in FIG. 12, and the annular conductor 30 and the insulator 29 are placed in the iron core by the pusher 550 in the insertion step (step S15). 4 into the slot 44.
  • the insulator 29 is also pushed by the pusher 550 (FIG. 10) and attached to the iron core 4 to form the coil 21 and the insulating member 19.
  • the first member 291 is bent into an arc shape to be an insulating portion 191, and the second member 292 is hardly deformed and is disposed in the slot 44 and inside the wedge 52, and is connected to the connecting portion 192.
  • the insulating portion 191 covers one side of the coil end 21b, that is, one side (inner side) of the inner peripheral portion 43 of the iron core 4, and the coil end 21b of the adjacent (inner) coil 21 Insulation can be ensured.
  • FIG. 31 to FIG. 34 show the fifth embodiment
  • FIG. 31 is a perspective view around the coil end of the armature
  • FIG. 32 is a detailed sectional view showing the slot portion
  • FIG. 33 is a plan view showing the insulator.
  • FIG. 34 is a perspective view showing an insulator.
  • the armature 510 has an insulating member 39.
  • the insulating member 39 includes an insulating portion 191, a wedge portion 392, and a narrow portion 393.
  • the insulating portion 191 and the wedge portion 392 are integrally formed, and narrow portions 393 are provided at both ends in the vertical direction of the wedge portion 392 in the drawing.
  • the insulating portion 191 is the same as that shown in FIG. 25 and covers one side of the coil end 21 b, that is, one side in the radial direction of the inner peripheral portion 43 of the iron core 4.
  • the wedge part 392 has the same function as the wedge 52 of FIG. 6 and prevents the coil 21 from jumping out, but also serves as a connecting part for connecting the insulating part 191.
  • the insulator 49 having the first member 491 and the second member 492 is attached to the slot 44 of the iron core 4 in the same manner as the insulator 29 of FIG.
  • the insulating member 39 having the insulating portion 391 and the wedge portion 392 is formed.
  • the first member 491 is the insulating portion 391
  • the second member 492 is the wedge portion 392.
  • the width of the second member 492 (the dimension in the circumferential direction of the inner peripheral portion 43 of the iron core 4) is large, it interferes with the blade 521 when the insulator 49 is inserted into the gap of the blade 521 of the holding guide portion 520.
  • the notch part 493 which notched the part near the 1st member 491 of the 2nd member 492 is provided.
  • the notch 493 becomes a narrow portion 393 when the insulator 49 is attached to the slot 44 of the iron core 4 to form the insulating member 39.
  • the wedge portion 392 also serves as the connecting portion, the number of parts and man-hours can be reduced, and the slot space factor (refer to the coil 21 (see FIG. 6) with respect to the effective portion area of the slot 44) can be reduced. Reduction in the ratio) can also be prevented.
  • FIG. FIGS. 35 and 36 show the sixth embodiment.
  • FIG. 35 is a perspective view showing the corresponding relationship between the annular conductor and the coil when inserted into the slot
  • FIG. 36 shows the insulator and It is an expanded view of the annular conductor insertion apparatus with which the annular conductor is arrange
  • the annular conductor 80 has a straight portion 30a that is two sides facing each other in the left-right direction in FIG. 35, and a connection portion 80b that connects the two straight portions 30a that are opposite to each other.
  • the annular conductor 80 is inserted into the slot 44 (see FIG. 4) of the iron core 4 by an annular conductor insertion device (not shown) to form a coil 71.
  • the straight portion 30a is the same as the straight portion 30a of FIG. 7, and is inserted into the slot 44 (FIG. 4) to become the slot accommodating portion 21a, and the connecting portion 80b connects the slot accommodating portions 21a to each other.
  • the annular conductor 80 has the same insertion depth (insertion dimension) of the left and right straight portions 30a, and the annular conductor 80 (71V4) to the annular conductor 80 (71U1) are substantially horizontal in FIG. That is, they are arranged stepwise and spirally in a state orthogonal to a blade 821 (see FIG. 36) described later.
  • Insulators 79 are disposed below the annular conductor 80 (71V4) to the annular conductor 80 (71U1) in FIG.
  • the insulator 79 is the same as the insulator 29 in FIG. 27, but the horizontal dimension in FIG. 27 is equal to the interval between the linear portions 30 a (FIG. 35) that are two opposite sides of the annular conductor 80. It is a little narrower.
  • the holding guide portion 820 is the same as the holding guide portion except that the length of the blade 821 and the gap 822 is longer than the length of the blade 521 and the gap 522 of the holding guide portion 520 shown in FIG. It is the same as 520.
  • the annular conductor insertion device in this embodiment is the same as the annular conductor insertion device 500 shown in FIG. 8 except that the holding guide portion 820 is different. Then, the insulator 79 and the annular conductor 80 are inserted and held in the holding guide portion 820 in the same procedure as described in the fourth embodiment (see step S11 to step S22 in FIG. 26). Also in FIG.
  • the annular conductor 80 and the insulator 79 to be inserted next are illustrated with a gap in the insertion direction, but actually contact each other.
  • the subsequent fitting process (step S14) and insertion process (step S15) are the same as those in FIG. According to this embodiment, the length of the connecting portion 80b of the annular conductor 80, that is, the length of the coil end 71b of the coil 71 can be shortened.
  • the armature manufactured by each of the above embodiments is the most in FIG. 2 when viewed from the axial direction of the cylindrical inner peripheral portion 43 of the iron core 4.
  • the coil 21V4 located on the inner circumference and the coil 21U1 located on the outermost circumference in FIG. 17, the coil 21V4 and the coil 21V2 located on the innermost circumference, the coil 21U1 and the coil 21U3 located on the outermost circumference, and the innermost circumference in FIG.
  • the coil ends of the coil 21V2, the coil 21V4 and the coil 21U3 positioned in the middle, and the coil 21U1 positioned at the outermost periphery are on a circle concentric with the inner peripheral portion 43.
  • the coil ends of the other coils are on a spiral concentric with the inner peripheral portion 43.
  • the annular conductor 30 in the first to fifth embodiments described above has a relatively low rigidity wound with a thin conductor wire, and is opposed to the linear portion 30a that is two sides opposed by the blade when placed on the holding guide portion.
  • the annular conductor arranged in the simple arrangement process for example, the annular conductor 30 (21V4) in FIG. 7) is inserted to a position deeper than the straight line portion 30a on the left side, and is inserted in a state inclined to the right side.
  • the remaining eleven annular conductors 30 (21W3) to 30 (21U1) are also annular conductors 30.
  • the gap 522 (FIG.

Abstract

装置準備工程（ステップＳ１１）で、ブレードが周方向に間隙を設けて円筒状に配置された保持案内部を有する環状導体保持装置を用意する。単純配置工程（ステップＳ１２）で環状導体を複数の前記ブレードを跨ぐようにして二つの間隙に挿入配置し、重畳配置工程（ステップＳ１３）で先に配置された環状導体に一部が重なるようにして次の環状導体を間隙に挿入し、以下ステップＳ１３を繰り返してステップＳ１３において配置される環状導体を螺旋状に保持案内部に配置する。嵌合工程（ステップＳ１４）で環状導体が配置された保持案内部と鉄心の内周部とを嵌合させ、かつ間隙と鉄心のスロットとの周方向の位置を合わせ、挿入工程（ステップＳ１５）で保持案内部の内周部にプッシャーを挿入して環状導体を引っ掛けて保持案内部の軸方向に移動させ鉄心のスロットに挿入してコイルとする。

Description

電機子の製造方法および電機子
　本発明は、電機子の製造方法および電機子に関する。
　近年、電動機や発電機などの回転電機において、小型高出力、および高品質が求められている。そのためトルク脈動を抑制でき、高出力化が可能な分布巻構造の電機子巻線を用いた電機子が要望されている。さらに、磁石価格の高騰により、磁石を用いない回転電機の要求も高まっており、より高効率の分布巻の電機子巻線を用いた電機子が求められている。なお、導体線を１つのティースに巻回して構成された集中巻の巻線に対し、分布巻の電機子巻線は導体線を２スロット以上離れたスロットに巻回して構成されている。すなわち、あるスロットから延出した導体線が連続する２つ以上のティースを跨いで他のスロットに入るように巻回される。
　従来、分布巻の電機子巻線を有する電機子の製造方法としては、インサータと呼ばれるコイルを挿入する装置を用いて量産されているが、この方法で製造される電機子はコイルエンドが同心状に配置される同心巻と呼ばれる構造となり、コイルエンドの干渉が大きく、電機子の大型化を招く。一方、コイルエンドが渦巻状に配置される分布巻の一方法である重ね巻は、コイルエンドの干渉が小さく、同心巻と比べてコイルエンドを小さくし、小型化が可能となるが、その構成上、一方向から組み立てることができず、自動化が困難であった。そこで、コイルとすべき環状導体を環状導体保持装置としてのコイル保持装置に重ね巻状に保持させる際、移動可能な二つの半円筒状の主保持部（合体して円筒状になる）にそれぞれ複数の環状導体を保持させ、主保持部を移動させ合体させて円筒状にして各主保持部に保持された環状導体を重ねた状態に保持させてから鉄心のスロットに挿入するコイル保持装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、別の従来の電機子の製造方法におけるコイル配置方法として、配置工程Ｓにおいて、円筒状に配置された複数のブレードを有するコイル保持器に、複数の環状導体を傾斜した状態で重なり合うように配置する。この配置工程は、通常配置工程と特別配置工程を有し、通常配置工程においては順配置方向により規定される配置順に従い、挿入操作が成立する限りにおいて通常環状導体を順次挿入していき、次の挿入操作が成立しなくなった時点で通常配置工程を終了する。そして、残余の環状導体（他の通常環状導体と同様の態様では挿入し得ない環状導体）を、特定環状導体として、その後の特別配置工程に供する。特別配置工程では、複数の特定環状導体のそれぞれについて通常配置工程における通常環状導体とは逆向きに傾斜する状態で、挿入されるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１３－１２３３３９号公報 特開２０１４－１９２９７１号公報
　従来の電機子の製造方法においては、特許文献１に記載された環状導体保持装置としてのコイル保持装置は以上のように構成され、二つの半円筒状の主保持部に環状導体を二つに分けて保持させてから移動させ合体させて円筒状にしなければならず、コイル保持装置が複雑な構成となり、設備コストの増加や、コイル（環状導体）挿入のタクトタイムの増加を招き、ひいては生産効率の低下を来すという問題点があった。特許文献２に記載されたものは、円筒状に配置された複数のブレードを有し合体させて円筒状にする必要のないコイル保持器に複数の環状導体を配置して、コイル押出器にてスロットに挿入可能であるが、環状導体として通常環状導体と特定環状導体とを用いなければならず、また特定工程においては通常工程で配置された通常環状導体とは逆向きに傾斜する状態で複数の特定環状導体を挿入しなければならないので、製造工程が複雑になり生産効率が低下するという問題点があった。
　この発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡易な環状導体保持装置を用いて、生産効率を向上させることのできる電機子の製造方法を提供することおよび生産性に優れた電機子を得ることを目的とする。
　この発明に係る電機子の製造方法は、
円筒状の内周部に設けられた複数のスロットを有する鉄心と前記スロットに挿入されるコイルとを備えた電機子の製造方法であって、
支持部材と固定部材とを有し、前記支持部材が周方向に間隙を設けて円筒状に配置されかつ一方の端部が前記固定部材に固定されて円筒状部を形成するものであって、前記円筒状部は前記鉄心の前記内周部と嵌合可能にされるとともに前記間隙の前記周方向の位置が前記鉄心の前記スロットの位置と合致するように構成された保持案内部と、
前記円筒状部の内側を前記円筒状部の軸方向に移動可能に構成された係合部と
を備えた環状導体挿入装置を用いた次の工程を有する電機子の製造方法。
・導体線が環状に巻回された複数の環状導体を前記環状導体が挿入されていない前記間隙に複数の前記支持部材を跨いで挿入し前記保持案内部に配置する単純配置工程と、先に挿入された前記環状導体に前記軸方向に一部が重なるようにして別の前記環状導体を別の前記間隙に複数の前記支持部材を跨いで挿入し前記保持案内部に配置する重畳配置工程と、を組み合わせて必要数の前記環状導体を前記保持案内部に配置する配置工程。
・前記保持案内部と前記鉄心の前記内周部とを嵌合させるとともに前記間隙の前記周方向の位置と前記スロットの位置とを合わせる嵌合工程。
・前記係合部を前記保持案内部の軸方向に移動させ前記保持案内部に配置された前記環状導体に係合させて前記環状導体を前記スロットに挿入し前記コイルとする挿入工程。
　この発明に係る電機子は、円筒状の内周部に設けられた複数のスロットを有する鉄心と前記スロットに挿入されるコイルと絶縁部材とを備えた電機子であって、
前記コイルは、前記スロットに収容されたスロット収容部と前記スロット収容部を接続するコイルエンドとを有するものであり、
前記絶縁部材は、絶縁部と連結部とを有し、前記絶縁部は前記コイルエンドの前記鉄心の前記内周部の径方向の一方の側を覆うものであり、前記連結部は前記スロット内にあって前記絶縁部を連結するものである。
　この発明に係る電機子の製造方法は、導体線が環状に巻回された複数の環状導体を、周方向に間隙を設けて円筒状に配置されかつ一方の端部が固定部材に固定された支持部材にて形成された円筒状部を有する保持案内部を備えた環状導体挿入装置の前記間隙であって環状導体が挿入されていない間隙に、複数の支持部材を跨いで挿入し前記保持案内部に配置する単純配置工程と、先に挿入された環状導体に円筒状部の軸方向に一部が重なるようにして別の環状導体を別の間隙に複数の支持部材を跨いで挿入し保持案内部に配置する重畳配置工程と、を組み合わせて必要数の環状導体を保持案内部に配置する配置工程を有するので、簡易な環状導体保持装置を用いて、生産効率を向上させることのできる。
　この発明に係る電機子は、円筒状の内周部に設けられた複数のスロットを有する鉄心とスロットに挿入されるコイルと絶縁部材とを備えた電機子であって、絶縁部材は、絶縁部と連結部とを有し、絶縁部はコイルエンドの鉄心の内周部の径方向の一方の側を覆うものであり、連結部はスロット内にあって絶縁部を連結するものであるので、生産効率を向上させることができる。
この発明の実施の形態１に係る回転電機の一部断面図である。 図１の電機子の平面図である。 図１の電機子の軸方向断面図である。 図２の電機子の鉄心の平面図である。 図２の電機子の鉄心の要部平面図である。 図２の電機子のスロット部の詳細断面図である。 図４の鉄心のスロットに挿入される環状導体およびスロットに挿入されコイルとされたときの当該コイルとの対応関係を示す斜視図である。 図２の電機子の製造に用いられる環状導体挿入装置の斜視図である。 図８の保持案内部の斜視図である。 図８のプッシャの斜視図である。 図８の環状導体挿入装置と鉄心とを組み合わせ状態を示す斜視図である。 電機子の製造工程を説明するためのフローチャートである。 図８の環状導体挿入装置に環状導体を配置する順番を説明するための説明図である。 環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図である。 電機子の製造工程を説明するための説明図である。 電機子の製造工程を説明するための説明図である。 実施の形態２に係る電機子の平面図である。 環状導体挿入装置に環状導体を配置する順番を説明するための説明図である。 環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図である。 実施の形態３に係る電機子の平面図である。 図２０の電機子の鉄心の平面図である。 環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図である。 実施の形態４に係る電機子の断面図である。 図２３の電機子のスロット部の詳細断面図である。 実施の形態４に係る電機子のコイルエンド周辺の斜視図である。 実施の形態４に係る電機子の製造工程を説明するためのフローチャートである。 絶縁体を示す平面図である。 絶縁体および環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図である。 環状導体挿入装置に絶縁体および環状導体を配置する工程を説明するための説明図である。 絶縁体および環状導体がスロットに挿入されるときの状態を説明するための説明図である。 実施の形態５に係る電機子のコイルエンド周辺の斜視図である。 図３１の電機子のスロット部の詳細断面図である。 絶縁体を示す平面図である。 絶縁体を示す斜視図である。 実施の形態６に係る環状導体およびスロットに挿入されコイルとされたときの当該コイルとの対応関係を示す斜視図である。 絶縁体および環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図である。
実施の形態１．
　図１～図１６は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の一部断面図、図２は図１の電機子の平面図、図３は図１の電機子の軸方向断面図である。図４は図２の電機子の鉄心の平面図、図５は図２の電機子の鉄心の要部平面図、図６は図２の電機子のスロット部の詳細断面図である。図７は図４の鉄心のスロットに挿入される環状導体およびスロットに挿入されコイルとされたときの当該コイルとの対応関係を示す斜視図である。図８は図２の電機子の製造に用いられる環状導体挿入装置の斜視図、図９は図８の保持案内部の斜視図、図１０は図８のプッシャの斜視図である。図１１は図８の環状導体挿入装置と鉄心とを組み合わせ状態を示す斜視図、図１２は電機子の製造工程を説明するためのフローチャートである。図１３は図８の環状導体挿入装置に環状導体を配置する順番を説明するための説明図、図１４は環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図、図１５および図１６は電機子の製造工程を説明するための説明図である。
　図１において、回転電機１００は、電機子１０とハウジング１１０と回転子１２０とベアリング１３０とを有する。電機子１０（詳細後述）は、フレーム１１２の円筒部に内嵌状態に固着されている。ハウジング１１０は、有底円筒状のフレーム１１２およびフレーム１１２の開口部を塞口する端板１１３を有する。回転子１２０は、回転軸１２１と回転軸１２１に固着された回転子鉄心１２２と、回転子鉄心１２２の外周面側に周方向に所定のピッチで埋設され、磁極を構成する永久磁石１２５とを備えた永久磁石型回転子である。回転子１２０は、電機子１０の内周部内に配設され、フレーム１１２の底部および端板１１３にベアリング１３０を介して回転可能に支持されている。
　なお、回転子１２０は、永久磁石式回転子に限定されず、絶縁しない回転子導体を回転子鉄心のスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形回転子や、絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに挿入した巻線形回転子を用いてもよい。
　次に電機子１０の構成について説明する。図２～図６において、電機子１０は、鉄心４とコイル２１と、スロットセル５１とウェッジ５２とを有する。鉄心４には、絶縁被膜が施された導体線を環状に複数回巻回して形成された１２個のコイル２１（図２においては、三相に結線される各コイル２１（各相当たりのコイル数４）に符号２１Ｕ１～２１Ｗ４を付している）が挿入されている。鉄心４は、図４に示すように円形に打ち抜いた電磁鋼板を鉄心４の軸方向に所定枚数積み重ねて円筒状に形成され、円筒状のヨーク部４１から内方に突出する２４個のティース４２とこのティース４２にて形成される２４個のスロット４４を有する。なお、ティース４２の内径側の端部にて円筒状の内周部４３が形成されている。ヨーク部４１は、コイル２１にて発生する磁束を通す機能を有する。
　コイル２１は、図２に示すように複数、この実施の形態においては５個のティース４２（観点を変えれば４個のスロット４４）を跨いで二つ（一対）のスロット４４に挿入されており、Ｕ相を構成するコイル２１Ｕ１，２１Ｕ２，２１Ｕ３，２１Ｕ４と、Ｖ相を構成するコイル２１Ｖ１，２１Ｖ２，２１Ｖ３，２１Ｖ４と、Ｗ相を構成するコイル２１Ｗ１，２１Ｗ２，２１Ｗ３，２１Ｗ４とがあり、これにより三相４極のステータとなる。コイル２１の配置は図２のようにコイル２１Ｕ１を起点としてコイル２１Ｖ４が終点となるように配置されている。なお、図２は、各コイル２１のコイルエンドの状態を模式的に示すものであり、実際の形状を正確に表すものではない。図３は図２の電機子１０のＡ－Ａ面における断面を模式的に示す断面図である。なお、図３では図示の都合上コイル２１Ｕ１，２１Ｗ２，２１Ｖ４，２１Ｕ３，２１Ｖ２，２１Ｗ１のコイルエンドの配置だけを示している。
　本実施の形態において製造された電機子１０の各コイル２１は、図２に示すように、コイル２１Ｕ１およびコイル２１Ｖ４のコイルエンド（太線で示す）は同心巻のようにすなわち鉄心４の中心軸を中心とする二つの円弧の上にそれぞれ位置する同心配置となっている。つまり、当該コイル２１Ｕ１およびコイル２１Ｖ４のコイルエンドは、鉄心４の軸方向から見たとき鉄心４の中心軸を中心とする円弧状の形状を有している。その他のコイルは、それぞれ重ね巻のようにコイルエンドを鉄心４の軸方向から見たとき鉄心４の中心軸を中心としてコイルエンドの位置が図２における時計方向に外径側から内径側に変位する渦巻状の形状を有している。
　各スロット４４には、コイル２１とスロット４４とを電気的に絶縁するスロットセル５１と、コイル２１のスロット４４からの飛出しを防止するウェッジ５２とが設けられている。スロットセル５１、ウェッジ５２はたとえばＰＥＴフィルムやメタ系アラミド繊維シートのような絶縁材料で造られる。また、図示していないが、スロットセル５１の軸方向（図６における紙面に直角な方向）の両端を折り曲げて、一般的にカフスと呼ばれる構造を備えていてもよい。これにより、コイル挿入時にスロットセル５１が軸方向にずれて、スロットから出てしまう現象を防止する。
　次に、環状導体挿入装置５００について図８～図１０により説明する。環状導体挿入装置５００は、図８に示すように、保持案内部５２０と係合部としてのプッシャ５５０（図１０、図１６も参照）とを有する。保持案内部５２０は、支持部材としてのブレード５２１と固定部材としてのベース５２６を有する。ブレード５２１は断面円形の棒状のものであり、間隙５２２を設けて円筒状に配置され、一方の端部がベース５２６に固定されている。保持案内部５２０は、ブレード５２１にて形成された円筒状の内周部５２３と円筒状部５２４と図９における上部が所定寸法径方向に切り欠かれた円筒状の段付部５２５を有する。
　段付部５２５の軸方向の長さは、鉄心４の軸方向の長さとほぼ同じにされ、段付部５２５の径は鉄心４の内周部４３の径よりも僅かに小さくされ、両者は径方向に僅かな隙間を設けて図１１に示すように嵌合可能にされている。なお、ブレード５２１の数は２４本であり、ブレード５２１にて形成される間隙５２２の数は鉄心４のスロット４４と同じ数（２４個）にされており、段付部５２５が鉄心４の内周部４３に挿入されたとき、間隙５２２の保持案内部５２０の周方向の位置が鉄心４のスロット４４の開口部の位置と一致するようにされている。このような保持案内部５２０は、その間隙５２２に図７に示す環状導体３０が挿入され保持されるものである（詳細後述）。
　プッシャ５５０は、図１０に示すように短い円柱状のものであり、外周部に突条状に突出された突条部５５１が設けられている。突条部５５１は、上部になだらかな肩状の肩部５５２を有している。突条部５５１の数は、間隙５２２の数（２４個）と同じにされ、突条部５５１が保持案内部５２０の内周部５２３に挿入されたとき突条部５５１が間隙５２２に嵌りこむようにされている（図１５、図１６を参照）。プッシャ５５０は、図示しない駆動装置により保持案内部５２０の軸方向である図８、図１６における上下方向に駆動され、保持案内部５２０のブレード５２１と摺動しながら移動する。
　次に、図２および図３に示した電機子１０の製造方法を図１２～図１６を参照しながら説明する。まず前もって鉄心４（図４）と、導体線を環状に巻回して形成された環状導体３０を必要個数用意しておく。鉄心４は、予め図４に示されるスロット４４にスロットセル５１を挿入しておく（図５および図６のスロットセル５１を参照）。環状導体３０は、後述するように環状導体挿入装置５００にて鉄心４のスロット４４に挿入され、コイル２１とされるが、環状導体３０と当該コイル２１との対応関係を図７に併記している。すなわち、図７における左右方向に対向する２辺である直線部３０ａがスロット４４に挿入されてスロット収容部２１ａとなり、対向する２辺を接続する接続部３０ｂがスロット収容部２１ａ同士を接続するコイルエンド２１ｂとなる。
　次に、環状導体挿入装置５００への環状導体３０の挿入配置は、図１２のフローチャートにおける、装置準備工程（ステップＳ１１）、単純配置工程（ステップＳ１２）、重畳配置工程（ステップＳ１３）、嵌合工程（ステップＳ１４）、挿入工程（ステップＳ１５）により行われる。まず、装置準備工程（ステップＳ１１）において、環状導体挿入装置５００を準備する。次に、単純配置工程（ステップＳ１２）において、環状導体挿入装置５００の保持案内部５２０に一つの環状導体３０を配置する。すなわち、図１３（ａ）に示すように保持案内部５２０において、所定個数（この実施の形態においては５個）のブレード５２１を跨いで、一対の間隙５２２に環状導体３０を挿入し配置する。この最初に挿入された環状導体３０（例えば、コイル２１Ｖ４とされる環状導体３０）は、ブレード５２１に案内されながら下方に移動し、ベース５２６に当接して停止する（図１４参照）。環状導体３０（２１Ｖ４）は、環状導体３０を構成する導体線が細く比較的剛性が低いので間隙５２２に挿入されるときブレード５２１にて対向する２辺である直線部３０ａの対向間隔が若干狭められて（接続部３０ｂが若干変形することになる）下方へ移動し、図１４に示されるようなほぼ水平な状態にて保持される。
　環状導体３０は、保持案内部５２０のどの位置の間隙５２２から挿入を開始してもよいが、予めどの位置の間隙５２２から始めるかを決めておく。また、挿入された環状導体３０は、最終的にどの相のコイルとされるかは、後で決定できるが、以下では、説明の便宜上、コイルに対応する相の符号を括弧内に付加して説明する。なお、この最初に挿入された環状導体３０はスロット４４に最後に挿入されることになり、スロット４４に挿入された後、コイル２１Ｖ４とされるものとし、図１３、図１４においては環状導体３０（２１Ｖ４）なる符号を付している。
　続いて、重畳配置工程（ステップＳ１３）において、次の環状導体３０（２１Ｗ３）を先に配置された環状導体３０（２１Ｖ４）に一部が保持案内部５２０の軸方向に重なる（以下単に軸方向に重なると記載する）ようにして（この場合、反時計方向にブレード５２１の２個分をずらして）二つの間隙５２２に挿入し、保持案内部５２０に配置する（図１３（ｂ）参照）。環状導体３０（２１Ｗ３）は、間隙５２２に挿入されるときブレード５２１にて対向する２辺である直線部３０ａの対向間隔が若干押し広げられて（接続部３０ｂが若干変形することになる）下方へ移動し、先に配置された環状導体３０（２１Ｖ４）の上（図１４における保持案内部５２０の軸方向上側）になり、図１４に示すように傾いた状態にて保持案内部５２０に配置される。この環状導体３０（２１Ｗ３）は、スロット４４に挿入された後、コイル２１Ｗ３とされる。
　以下、この重畳配置工程（ステップＳ１３）を繰り返して、順次、環状導体３０を間隙５２２に挿入し（図１３（ｂ）～図１３（ｄ））、重畳配置工程における１１個全ての環状導体３０を保持案内部５２０に螺旋状に配置する。最後に挿入（配置）される環状導体３０（２１Ｕ１）は図１３および図１４に示すように最初に保持案内部５２０に配置された環状導体３０（２１Ｖ４）の上方（保持案内部５２０の軸方向上方）に位置することになる。なお、前記単純配置工程と重畳配置工程とがこの発明における配置工程である。なお、後述するが、これら間隙５２２に順次挿入され保持案内部５２０（ブレード５２１）に保持された環状導体３０（２１Ｖ４）、環状導体３０（２１Ｗ３）、・・・・、環状導体３０（２１Ｕ１）は、スロット４４に挿入された後、コイル２１Ｖ４、コイル２１Ｗ３、・・・・、コイル２１Ｕ１とされる（図２参照）。このように、単純配置工程（ステップＳ１１）と重畳配置工程（ステップＳ１２）とを組み合わせて、電機子１０に必要とされる所定数のコイル２１を形成するための環状導体３０を全て保持案内部５２０へ配置する。なお、図１４において、分かりやすくするために環状導体３０（２１Ｖ４）～環状導体３０（２１Ｕ１）は、その挿入される方向（図１４における上下方向）に互いに若干の間隙を設けて図示されているが、実際は相互に当接している。
　保持案内部５２０への環状導体３０の配置が終わったならば、嵌合工程（ステップＳ１４）において、保持案内部５２０と鉄心４と嵌合させる。すなわち、図１５のように環状導体３０が配置された保持案内部５２０の上方に鉄心４を位置させ、鉄心４を下方に移動させて鉄心４の内周部４３と保持案内部５２０の段付部５２５とを嵌合させ、図１６に示す状態にする。段付部５２５は、鉄心４の内周部４３に径方向に僅かの隙間がある隙間嵌め状態で嵌合される。このとき、鉄心４のスロット４４の周方向の位置と保持案内部５２０の間隙５２２の周方向の位置とを合わせる。結果として、ブレード５２１の周方向の位置とティース４２（図４）の位置とが一致することになる。なお、図１４、図１５は、保持案内部５２０に保持（配置）された環状導体３０の状態を模式的に示したものである。
　しかる後、挿入工程（ステップＳ１５）において、プッシャ５５０を図示しない駆動装置により図１６の上方（保持案内部５２０の軸方向上方）へ駆動してプッシャ５５０の肩部５５２にて環状導体３０の接続部３０ｂ（図７）を引っ掛けて上方へ移動させながら環状導体３０を各スロット４４に挿入する。プッシャ５５０の上方への移動にともない、環状導体３０はブレード５２１に案内されつつ上方へ移動しながら保持案内部５２０の径方向外側に向かって押し出されて対応するスロット４４に挿入される。このようにしてスロット４４に挿入された環状導体３０は、コイル２１とされる（図７、図２参照）。
　そして、先に説明したように保持案内部５２０に最後に配置された環状導体３０（２１Ｕ１）が最初にスロット４４に挿入されてコイル２１Ｕ１とされ、そのコイルエンド（太線で表し、コイルの符号２１Ｕ１を付している）は、鉄心４の軸方向から見たとき、鉄心４の軸を中心とする円弧状の形状を有しており、鉄心４の径方向にコイル２１Ｕ１と重なる他のいずれのコイル２１（コイル２１Ｖ３，２１Ｗ２，２１Ｖ４，２１Ｗ３）のコイルエンドよりも鉄心４の径方向外側にある。なお、図２においては、各コイル２１のコイルエンドに各コイルの符号、例えばコイル２１Ｕ１のコイルエンドには符号２１Ｕ１を付している。
　保持案内部５２０に最初に配置された環状導体３０（２１Ｖ４）が最後にスロット４４に挿入されてコイル２１Ｖ４とされ、そのコイルエンド（図２において太線で表し、コイルの符号２１Ｖ４を付している）は、鉄心４の軸方向から見たとき、鉄心４の軸を中心とする円弧状の形状を有しており、鉄心４の径方向にコイル２１Ｖ４と重なる他のいずれのコイル（コイル２１Ｗ２，２１Ｕ１，２１Ｗ３，２１Ｕ２）のコイルエンドよりも鉄心４の径方向内側にある。前記コイル２１Ｕ１、コイル２１Ｖ４以外のコイルのコイルエンドは、鉄心４の軸方向から見たときに時計方向に緩やかに径が小さくなる渦巻状の形状を有している。なお、これら複数（この実施の形態においては１２個）のコイル２１にて、電機子の巻線が構成されている。
　以上のようにして、鉄心４のスロット４４に環状導体３０を挿入してコイル２１とした後、図６に示されるウェッジ５２をスロット４４の開口部に挿入して、図２に示すようなコイル２１および鉄心４を有する電機子１０ができあがる。なお、この後各相のコイル２１を渡り線にて三相結線を行って電機子が完成するが、三相結線については説明および図示を省略する。
実施の形態２．
　図１７～図１９は、実施の形態２を示すものであり、図１７は電機子の平面図、図１８は環状導体挿入装置に環状導体を配置する順番を説明するための説明図、図１９は環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図である。図１７において、電機子２１０のコイル２１は、コイルエンドが鉄心４の軸を中心とする同心配置の円弧状の形状を有するコイル２１が周方向に２か所に計４個ある。具体的にはコイル２１Ｕ１とコイル２１Ｖ４（これらコイル２１を太実線で表している）、コイル２１Ｕ３とコイル２１Ｖ２（これらコイル２１を太点線で表している）がそうである。
　このようにコイルエンドが同心の円弧状の形状を有するようなコイル２１の配置とすることで、保持案内部６２０に環状導体３０を配置保持させるとき、図１８、図１９に示すように環状導体３０を２重の螺旋状に配置することができ，実施の形態１と比べて保持案内部６２０に環状導体３０を配置したとき環状導体３０の嵩（保持案内部６２０の軸方向の寸法）が半分となる。なお、保持案内部６２０は、ブレード６２１および間隙６２２の長さが図９に示された保持案内部５２０のブレード５２１および間隙５２２の長さに比して短い点以外は、保持案内部５２０と同様のものである。そして、この実施の形態における環状導体挿入装置は、前記保持案内部６２０が異なる点以外は図８に示した環状導体挿入装置５００と同様のものである。
　次に、前記のような保持案内部６２０に、環状導体３０を配置する方法を説明する。まず、図１８（ａ）に示すように保持案内部６２０の５個のブレード６２１（４個の間隙６２２）を跨いで任意の一対の間隙６２２に一つの環状導体３０（２１Ｖ４）を挿入し、保持案内部６２０に配置する。次に、先に環状導体３０（２１Ｖ４）が挿入された位置と保持案内部６２０の中心軸に関して軸対称の位置にある一対の間隙６２２に次の環状導体３０（２１Ｖ２）を配置する（図１８（ａ））（以上、単純配置工程）。なお、環状導体３０（２１Ｖ４）と環状導体３０（２１Ｖ２）とを同時に配置してもよいし（単純配置工程）、この方が全体の配置時間が短縮される。
　次に、環状導体３０（２１Ｖ４）に保持案内部６２０の軸方向に一部が重なるようにして環状導体３０（２１Ｗ３）を配置し（重畳配置工程）、環状導体３０（２１Ｗ３）に一部が重なるようにして環状導体３０（２１Ｕ２）を配置する。また、並行して環状導体３０（２１Ｖ２）に一部が重なるようにして環状導体３０（２１Ｗ１）を配置し、環状導体３０（２１Ｗ１）に一部が重なるようにして環状導体３０（２１Ｕ４）を配置し、順に環状導体３０を保持案内部６２０に配置する（図１８（ｂ））（重畳配置工程の繰り返し）。このような配置動作を続けて、最後の環状導体３０（２１Ｕ３）の一部が最初に配置された環状導体３０（２１Ｖ２）に保持案内部６２０の軸方向に重なり、同じく最後の環状導体３０（２１Ｕ１）の一部が最初に挿入された環状導体３０（２１Ｖ４）に保持案内部６２０の軸方向に重なる位置まで環状導体３０を配置する（図１８（ｃ））。この重畳配置工程も並行作業にて行えば、配置時間を半分にできる。このように、単純配置工程と重畳配置工程とを組み合わせて、電機子２１０に必要とされる所定数のコイル２１を形成するための環状導体３０を全て保持案内部６２０へ配置する。重畳配置工程において配置される環状導体３０（２１Ｗ３）～環状導体３０（２１Ｕ３）、環状導体３０（２１Ｗ１）～環状導体３０（２１Ｕ１は、実施の形態１における場合と同様に、間隙５２２に挿入されるときブレード５２１にて対向する２辺である直線部３０ａの対向間隔が若干押し広げられて下方へ移動する。
　このようにして、保持案内部６２０を一周して環状導体３０が配置された状態の保持案内部６２０の側面展開図を図１９に示す。この場合も、最初に配置された環状導体３０（２１Ｖ４）および環状導体３０（２１Ｖ２）はほぼ水平状態に、それ以後の重畳配置工程において配置された環状導体３０は傾いてブレード６２１に支持され周方向に２組が螺旋状に配置されている。なお、図１９において、環状導体３０（２１Ｖ４）～環状導体３０（２１Ｕ３）、環状導体３０（２１Ｖ２）～環状導体３０（２１Ｕ１）は、その挿入される方向に互いに若干の間隙を設けて図示されているが、実際は相互に当接している。この図１９の環状導体３０が配置された保持案内部６２０を実施の形態１の場合と同様に鉄心４と嵌合させて（嵌合工程）、図１０に示したプッシャ５５０と同様のプッシャにて各環状導体３０を上方へ押し上げ、鉄心４のスロット４４に挿入して、図１７に示した各コイル２１（２１Ｕ１～２１Ｗ４）とする（挿入工程）。
　この場合、図１７のように最後に保持案内部６２０に配置された環状導体３０（２１Ｕ１）のコイルエンド（太実線で示す）および環状導体３０（２１Ｕ３）のコイルエンド（太点線で示す）は、鉄心４の軸方向に互いが重ならないように周方向の異なる位置（この実施の形態では鉄心４の軸に関して対称な位置）に位置している。また、最初に保持案内部６２０に配置された環状導体３０（２１Ｖ４）のコイルエンド（太実線で示す）および環状導体３０（２１Ｖ２）のコイルエンド（太点線で示す）は、鉄心４の軸方向に互いに重ならないように周方向の異なる位置（この実施の形態では鉄心４の軸に関して対称な位置）に位置している。
　なお、前記では、保持案内部６２０に最初に配置する環状導体３０の数を２箇所に各１個としたが、３個を１２０度の角度に同時に配置して（単純配置工程）、この３個の環状導体３０を基準にして３箇所同時進行で次々と環状導体３０を先に配置された環状導体３０に一部が保持案内部６２０の軸方向に重なるようにして配置して、最初に配置した環状導体３０に一部が軸方向に重なる位置まで配置したら終了するようにすることもできる（以上、重畳配置工程）。
　このような環状導体３０の配置とすることで、保持案内部６２０に環状導体３０を配置する際、図１９に示すように環状導体３０を２重あるいは多重の螺旋状に配置する（保持させる）ことができ，実施の形態１と比べて環状導体３０の嵩が半分以下となるため、ブレード６２１の長さを短くすることができるという利点がある。また、最初に配置された複数（２個あるいは３個）の環状導体３０を基準にして同時進行で次々と環状導体３０を配置して行けば、環状導体３０の配置時間を１／２なり１／３に短縮することができ、ひいては製造時間も短縮できる。
実施の形態３．
　図２０～図２２は、実施の形態３を示すものであり、図２０は電機子の平面図、図２１は図２０の電機子の鉄心の平面図、図２２は環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図である。図２０において、電機子３１０のコイル２１は、同じスロット４４に二つのコイル２１が挿入されている。スロット４４の奥側（鉄心４の外径側）のコイル２１のコイルエンドの配列関係は、図２の実施の形態１と同じ配列関係にされている。スロット４４の入口側（鉄心４の内径側）のコイル２１のコイルエンドの配列関係は、奥側（鉄心４の外径側）のコイル２１のコイルエンドの配列関係を１８０度反時計方向に回転させた関係となっている。この場合は、コイルエンドの形状が鉄心４の軸方向から見たとき鉄心４の軸を中心とする同心の円弧状になっているコイル２１が、周方向に４個ある。コイル２１Ｕ１とコイル２１Ｖ４（太実線で示す）、およびコイル２１Ｕ３とコイル２１Ｖ２（太点線で示す）とがそうである。
　次に、環状導体挿入装置の保持案内部７２０（図２２）に、環状導体３０を配置する方法を説明する。なお、保持案内部７２０は、ブレード７２１および間隙７２２の長さが図８に示された保持案内部５２０のブレード５２１および間隙５２２の長さに比して短い点以外は、保持案内部５２０と同様のものである。また、この実施の形態における環状導体挿入装置は、前記保持案内部７２０が異なる点以外は図８に示した環状導体挿入装置５００と同様のものである。まず、図２２に示すように保持案内部７２０のブレード７２１を５個跨いで任意の一対の間隙５２２に一つの環状導体３０（２１Ｖ２）を挿入し配置する（１周目の単純配置工程）。次に、環状導体３０（２１Ｖ２）に保持案内部７２０の軸方向に一部が重なるようにして環状導体３０（２１Ｗ１）を配置し（１周目の重畳配置工程）、環状導体３０（２１Ｗ１）に一部が重なるようにして保持案内部７２０に環状導体３０（２１Ｕ４）を配置する（１周目の重畳配置工程の繰り返し）。
　このような動作を続けて、最後の環状導体３０（２１Ｕ３）の一部が最初に配置された環状導体３０（２１Ｖ２）に軸方向に重なるところまで環状導体３０を配置する。これで保持案内部７２０の全周にわたって環状導体３０が配置されたことになり、１周目の環状導体３０の配置が終了する。続いて、２周目の環状導体３０の配置を行う。開始位置は、最初に配置された環状導体３０（２１Ｖ２）と保持案内部７２０の軸方向に重ならないように保持案内部７２０の周方向にずらした位置に（この実施の形態では環状導体３０（２１Ｖ２）と保持案内部７２０の軸に関して軸対称な位置）に環状導体３０（２１Ｖ４）を配置する（２周目の単純配置工程）。以下、１周目と同様に順次環状導体３０を配置し（２周目の重畳配置工程の繰り返し）、図２２に示されるように保持案内部７２０に環状導体３０が２周にわたって螺旋状に配置された状態とする。なお、重畳配置工程において配置される環状導体３０（２１Ｗ１）～環状導体３０（２１Ｕ３）、環状導体３０（２１Ｖ４）～環状導体３０（２１Ｕ１）は、実施の形態１における場合と同様に、間隙５２２に挿入されるときブレード５２１にて対向する２辺である直線部３０ａの対向間隔が若干押し広げられて下方へ移動する。また、図２２において、環状導体３０（２１Ｖ２）～環状導体３０（２１Ｕ３）、環状導体３０（２１Ｖ４）～環状導体３０（２１Ｕ１）は、その挿入される方向に互いに若干の間隙を設けて図示されているが、実際は相互に当接している。このように、単純配置工程と重畳配置工程とを組み合わせて、電機子３１０に必要とされる所定数のコイル２１を形成するための環状導体３０を全て保持案内部７２０へ配置する。以後の作業は、実施の形態１や実施の形態２と同様であり、図２０に示す電機子３１０が製造される。
　コイル２１は、図２０に示すように、径方向に２層に配置されている。このような配置とすることで、コイルエンドの干渉が大きくなってしまう同心の円弧状の形状を有するコイル２１Ｕ１およびコイル２１Ｖ４（太実線で示す）に対して、コイル２１Ｕ３およびコイル２１Ｖ２のコイルエンド（太実線で示す）の位置をずらして、鉄心４の周方向に分散させることができ、コイルエンドの径方向寸法を小さくでき、ひいては電機子３１０を小型化することができる。
　また、図２２に示すように保持案内部７２０に環状導体３０を配置する際，鉄心４の外径側の層のコイルとされる２周目の最初に配置される環状導体３０（２１Ｖ４）を１周目の環状導体３０の配置の途中の位置（図２２の環状導体３０（２１Ｖ４））から開始することができるため，実施の形態１の環状導体３０の配置と比べ、ブレード７２１の長さを短くすることができる。
実施の形態４．
　図２３～図３０は、実施の形態４を示すものであり、図２３は電機子の断面図、図２４は、電機子のスロット部の詳細断面図、図２５は電機子のコイルエンド周辺の斜視図である。図２６は電機子の製造工程を説明するためのフローチャート、図２７は絶縁体を示す平面図である。図２８は、絶縁体および環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図、図２９は環状導体挿入装置に絶縁体および環状導体を配置する工程を説明するための説明図、図３０は絶縁体および環状導体がスロットに挿入されるときの状態を説明するための説明図である。図２３～図２５において、電機子４１０は、絶縁部材１９を有する。絶縁部材１９は、図２５に示されるように一体に形成された絶縁部１９１と連結部１９２とを有する。このような絶縁部材１９は、図２７に示す板状の絶縁体２９が環状導体３０（図７）とともに環状導体挿入装置５００（図８）により鉄心４のスロット４４（図２３）に挿入されて変形されて形成されたものである（詳細後述）。
　絶縁体２９の第１部材２９１は、図２７に示されるように、図２７における上下方向（電機子の軸方向である）に所定の間隔を設けて配置され、左右２個の第２部材２９２により連結されている。第２部材２９２の左右方向の間隔は環状導体３０の直線部３０ａ（図７）の間隔と同じにされている。材質はポリエチレンテレフタレートのフィルムや、ポリフェニレンサルファイド樹脂のフィルムなど、絶縁材で形成されたフィルムが好ましい。
　前記のような絶縁体２９が環状導体３０とともにスロット４４に挿入されて変形されて絶縁部材１９となり、第１部材２９１が図２５に示す隣接する相の異なるコイルエンド２１ｂ同士を絶縁する絶縁部１９１とされ、第２部材２９２は殆ど変形することなくスロット４４内であってかつウェッジ５２の内側に配置され、連結部１９２とされる（図２４参照）。
　次に、このような電機子４１０の製造方法を図２６～図３０により説明する。電機子４１０を製造する工程は、図２６に示されるように、図１２に示される工程に加えて絶縁体配置工程としての絶縁体配置第１工程（ステップＳ２１）、螺旋状配置工程（ステップＳ２２）を有する。螺旋状配置工程（ステップＳ２２）は、絶縁体配置工程としての絶縁体配置第２工程（ステップＳ２２１）と重畳配置工程（ステップＳ１３）とを有する。絶縁体配置第１工程（ステップＳ２１）は、単純配置工程（ステップＳ１２）に先立ち、後に配置される環状導体３０（２１Ｖ４）と同じ位置に位置するようにして所定個数のブレード５２１を跨いで、一対の間隙５２２に絶縁体２９を挿入し配置する（図２９（ａ）、図２８）。次に単純配置工程（ステップＳ１２）において、最初の環状導体３０を先に配置された絶縁体２９に重ねて保持案内部５２０に配置する（図２９（ｂ）、図２８）。絶縁体２９は、間隙５２２に挿入されるときブレード５２１にて対向する２辺である第２部材２９２の対向間隔が若干狭められて（第１部材２９１の曲がり方が若干変化して）下方へ移動し、図２８に示されるようなほぼ水平な状態にて保持される。環状導体３０（２１Ｖ４）は、間隙５２２に挿入されるときブレード５２１にて対向する２辺である直線部３０ａの対向間隔が若干狭められて下方へ移動し、図２８に示されるようなほぼ水平な状態にて保持される。
　さらに、絶縁体配置第２工程（ステップＳ２２１）において、後の重畳配置工程（ステップＳ１３）にて配置される環状導体３０（２１Ｗ３）と同じ位置に位置するようにして所定個数のブレード５２１を跨いで、一対の間隙５２２に絶縁体２９を挿入し配置する（図２９（ｃ）、図２８）。続いて重畳配置工程（ステップＳ１３）にて環状導体３０（２１Ｗ３）を先に絶縁体配置第２工程（ステップＳ２２１１）にて配置された絶縁体２９と重なるようにして、環状導体３０（２１Ｗ３）を配置する（図２９（ｄ）、図２８）。以後のこの絶縁体配置第２工程（ステップＳ２２１）および重畳配置工程（ステップＳ１３）を繰り返し、残りの全ての環状導体３０を環状導体挿入装置５００の保持案内部５２０に図２８に示されるように保持案内部５２０に配置する。すなわち、この螺旋状配置工程（ステップＳ２２）において配置される環状導体３０（２１Ｗ３～２１Ｕ１）は、図２８に示されるように保持案内部５２０に螺旋状に配置されている。また、環状導体３０の直下に絶縁体２９が配置された状態となる。このように、絶縁体配置第１工程（ステップＳ２１）、単純配置工程（ステップＳ１１）、絶縁体配置第２工程（ステップＳ２２１）、重畳配置工程（ステップＳ１２）を組み合わせて、電機子４１０に必要とされる所定数のコイル２１を形成するための環状導体３０を全て保持案内部６２０へ配置する。重畳配置工程において配置される環状導体３０（２１Ｗ３）～環状導体３０（２１Ｕ１）は、実施の形態１における場合と同様に、間隙５２２に挿入されるときブレード５２１にて対向する２辺である直線部３０ａの対向間隔が若干押し広げられて下方へ移動する。
　以後、図１２におけるのと同様に嵌合工程（ステップＳ１４）において保持案内部５２０と鉄心４とを嵌合させ、挿入工程（ステップＳ１５）において、プッシャ５５０で環状導体３０および絶縁体２９を鉄心４のスロット４４に挿入する。このとき、図３０に示されるように環状導体３０と一緒に絶縁体２９もプッシャ５５０（図１０）に押されて鉄心４に装着され、コイル２１および絶縁部材１９とされる。そして、第１部材２９１は円弧状に曲げられた形になり絶縁部１９１とされ、第２部材２９２は殆ど変形しないでスロット４４内であってかつウェッジ５２の内側に配置され、連結部１９２とされる。このように、コイルエンド２１ｂの片側すなわち鉄心４の内周部４３の径方向の一方の側（内側）を絶縁部１９１が覆うような構成となり、隣（内側）のコイル２１のコイルエンド２１ｂとの絶縁を確保することができる。
実施の形態５．
　図３１～図３４は、実施の形態５を示すものであり、図３１は電機子のコイルエンド周辺の斜視図、図３２はスロット部を示す詳細断面図、図３３は絶縁体を示す平面図、図３４は絶縁体を示す斜視図である。図３１において、電機子５１０は絶縁部材３９を有する。絶縁部材３９は、図３１および図３２に示すように、絶縁部１９１、ウェッジ部３９２、幅狭部３９３を有する。絶縁部１９１とウェッジ部３９２とは一体に形成され、ウェッジ部３９２の図における上下方向両端部に幅狭部３９３が設けられている。絶縁部１９１は、図２５に示されたものと同様のものであり、コイルエンド２１ｂの片側すなわち鉄心４の内周部４３の径方向の一方の側を覆っている。ウェッジ部３９２は、図６のウェッジ５２と同様の機能を有し、コイル２１の飛出しを防止するものであるが、絶縁部１９１を連結する連結部を兼ねている。
　絶縁体４９は、図３３、図３４に示されるように第１部材４９１および第２部材４９２を有する絶縁体４９を、図２７の絶縁体２９と同様にして鉄心４のスロット４４に装着して、絶縁部３９１およびウェッジ部３９２を有する絶縁部材３９が形成される。このとき、第１部材４９１が絶縁部３９１とされ、第２部材４９２がウェッジ部３９２とされる。この場合、第２部材４９２の幅（鉄心４の内周部４３の周方向の寸法）が大きいと、保持案内部５２０のブレード５２１の隙間に絶縁体４９を挿入するときにブレード５２１と干渉するので、第２部材４９２の第１部材４９１に近い部分を切り欠いた切欠部４９３を設けている。この切欠部４９３は、絶縁体４９が鉄心４のスロット４４に装着されて絶縁部材３９とされたとき、幅狭部３９３となる。
　このように、ウェッジ部３９２が連結部を兼ねるようにすれば、部品数および工数を削減できるとともに、スロット占積率（スロット４４の有効部面積に対するコイル２１（図６）参照）の導体面積の比率）の低下も防止できる。
実施の形態６．
　図３５、図３６は、実施の形態６を示すものであり、図３５は環状導体およびスロットに挿入されコイルとされたときの当該コイルとの対応関係を示す斜視図、図３６は絶縁体および環状導体が配置された環状導体挿入装置の展開図である。図３５において、環状導体８０は、図３５における左右方向に対向する２辺である直線部３０ａおよびこの対向する２辺である直線部３０ａを接続する接続部８０ｂを有する。環状導体８０は、図示しない環状導体挿入装置にて、鉄心４のスロット４４（図４参照）に挿入され、コイル７１とされるが、環状導体８０と当該コイル７１との対応関係を図３５に併記している。すなわち、直線部３０ａは図７の直線部３０ａと同様のものであり、スロット４４（図４）に挿入されてスロット収容部２１ａとなり、接続部８０ｂがスロット収容部２１ａ同士を接続するコイルエンド７１ｂとなる。図３６において、環状導体８０は、左右の直線部３０ａの挿入される深さ（挿入寸法）が同じで、各環状導体８０（７１Ｖ４）～環状導体８０（７１Ｕ１）が図３６におけるほぼ水平な状態すなわち後述のブレード８２１（図３６参照）と直交する状態で階段状にかつ螺旋状に配置されている。また、絶縁体７９が、環状導体８０（７１Ｖ４）～環状導体８０（７１Ｕ１）の図３６における下方にそれぞれ配置されている。なお、絶縁体７９は、図２７の絶縁体２９と同様のものであるが、図２７における左右方向の寸法が環状導体８０の対向する２辺である直線部３０ａ（図３５）の対向間隔に合わせて若干狭くされている。
　図３６において、保持案内部８２０は、ブレード８２１および間隙８２２の長さが図９に示された保持案内部５２０のブレード５２１および間隙５２２の長さに比して長い点以外は、保持案内部５２０と同様のものである。そして、この実施の形態における環状導体挿入装置は、前記保持案内部８２０が異なる点以外は図８に示した環状導体挿入装置５００と同様のものである。そして、このような保持案内部８２０に、実施の形態４で説明したのと同様の手順（図２６のステップＳ１１～ステップＳ２２参照）で、絶縁体７９および環状導体８０が挿入され保持される。なお、図３６においても、環状導体８０と次に挿入される絶縁体７９とは、その挿入方向に間隙を設けて図示されているが、実際は相互に当接している。以後の嵌合工程（ステップＳ１４）、挿入工程（ステップＳ１５）も、図２６におけるのと同様である。この実施の形態によれば、環状導体の８０の接続部８０ｂの長さ、つまりコイル７１のコイルエンド７１ｂの長さを短くできる。
　以上の各実施の形態によって製造された電機子は、図２、図１７、図２０に示されるように、鉄心４の円筒状の内周部４３の軸方向から見て、図２においては最内周に位置するコイル２１Ｖ４および最外周に位置するコイル２１Ｕ１、図１７においては最内周に位置するコイル２１Ｖ４およびコイル２１Ｖ２並びに最外周に位置するコイル２１Ｕ１およびコイル２１Ｕ３、図２０においては最内周に位置するコイル２１Ｖ２、中間に位置するコイル２１Ｖ４およびコイル２１Ｕ３、最外周に位置するコイル２１Ｕ１の各コイルのコイルエンドが、内周部４３と同心の円上にある。前記以外のコイルのコイルエンドは、内周部４３と同心の渦巻線上にある。
　また、以上の実施の形態１～５における環状導体３０は、細い導体線が巻回され剛性が比較的低く、保持案内部に配置されるときブレードにより対向する２辺である直線部３０ａの対向間隔が変化させられるものを示したが、剛性の高い環状導体を用いる場合は、単純配置工程で配置される環状導体、例えば図１４における環状導体３０（２１Ｖ４）も右方の直線部３０ａ（図７参照）が左方の直線部３０ａよりも深い位置まで挿入され、右方に傾いた状態で挿入され、残りの１１個の環状導体３０（２１Ｗ３）～環状導体３０（２１Ｕ１）も環状導体３０（２１Ｖ４）と同じように傾いた状態で配置され、かつ全体が螺旋状に配置されるように、ブレード５２１の間隙５２２（図１４）と環状導体３０（２１Ｖ４）～環状導体３０（２１Ｕ１）との寸法関係を定めると、環状導体３０（２１Ｖ４）～環状導体３０（２１Ｕ１）を間隙５２２に挿入するとき変形させるための大きな力を必要としないので、挿入が容易である。
　なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。

Claims (8)

  1. 円筒状の内周部に設けられた複数のスロットを有する鉄心と前記スロットに挿入されるコイルとを備えた電機子の製造方法であって、
    支持部材と固定部材とを有し、前記支持部材が周方向に間隙を設けて円筒状に配置されかつ一方の端部が前記固定部材に固定されて円筒状部を形成するものであって、前記円筒状部は前記鉄心の前記内周部と嵌合可能にされるとともに前記間隙の前記周方向の位置が前記鉄心の前記スロットの位置と合致するように構成された保持案内部と、
    前記円筒状部の内側を前記円筒状部の軸方向に移動可能に構成された係合部と
    を備えた環状導体挿入装置を用いた次の工程を有する電機子の製造方法。
    ・導体線が環状に巻回された複数の環状導体を前記環状導体が挿入されていない前記間隙に複数の前記支持部材を跨いで挿入し前記保持案内部に配置する単純配置工程と、先に挿入された前記環状導体に前記軸方向に一部が重なるようにして別の前記環状導体を別の前記間隙に複数の前記支持部材を跨いで挿入し前記保持案内部に配置する重畳配置工程と、を組み合わせて必要数の前記環状導体を前記保持案内部に配置する配置工程。
    ・前記保持案内部と前記鉄心の前記内周部とを嵌合させるとともに前記間隙の前記周方向の位置と前記スロットの位置とを合わせる嵌合工程。
    ・前記係合部を前記保持案内部の軸方向に移動させ前記保持案内部に配置された前記環状導体に係合させて前記環状導体を前記スロットに挿入し前記コイルとする挿入工程。
  2. 前記単純配置工程は、複数の前記環状導体を互いに前記軸方向に重ならないように前記保持案内部の周方向に分散して同時にまたは時間的間隔を置いて前記間隙に挿入し前記保持案内部に配置するものである請求項１に記載の電機子の製造方法。
  3. 前記配置工程は、前記単純配置工程と前記重畳配置工程とを組み合わせて前記保持案内部の全周にわたって前記環状導体を前記保持案内部に配置する１周目配置工程と、前記１周目配置工程にて前記環状導体が配置された後さらに前記単純配置工程と前記重畳配置工程とを組み合わせて前記保持案内部の全周にわたって前記環状導体を前記保持案内部に配置する２周目配置工程であって前記２周目配置工程の前記単純配置工程は前記１周目配置工程の前記単純配置工程において配置された前記環状導体に前記保持案内部の軸方向に重ならないように前記保持案内部の周方向に位置をずらして別の前記環状導体を別の前記間隙に挿入し前記保持案内部に配置するものである２周目配置工程とを有する請求項１または請求項２に記載の電機子の製造方法。
  4. 前記コイルは、前記スロットに収容されるスロット収容部と前記スロット収容部を接続するコイルエンドとを有するものであり、
    前記単純配置工程および前記重畳配置工程の前に、所定の間隔を設けて配置された第１部材と前記第１部材を連結する第２部材とを有する絶縁体を後から配置される前記環状導体と同じ位置に位置するようにして前記間隙に複数の前記支持部材を跨いで挿入し前記保持案内部に配置する絶縁体配置工程が設けられたものであり、
    前記挿入工程は、前記係合部を前記保持案内部の軸方向に移動させ前記保持案内部に配置された前記絶縁体および前記環状導体に係合させて前記絶縁体および前記環状導体を前記スロットに挿入し、前記絶縁体が前記コイルエンドの前記鉄心の前記内周部の径方向の一方の側を覆う絶縁部と前記スロット内にあって前記絶縁部を連結する連結部とを有する絶縁部材とされるものであって、前記第１部材が前記絶縁部とされ前記第２部材が前記連結部とされ、前記環状導体が前記スロット収容部と前記コイルエンドとを有する前記コイルとされるものである
    請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電機子の製造方法。
  5. 前記絶縁部材は、前記連結部が前記スロット内にあって前記コイルの前記スロットからの飛び出しを防止するウェッジ部を兼ねるものである
    請求項４に記載の電機子の製造方法。
  6. 前記絶縁体は、前記第２部材が幅狭部を有するものであって、
    前記幅狭部は、前記支持部材の前記間隙に挿入しうる寸法にされたものであり、
    前記絶縁体を前記支持部材に配置するときに前記幅狭部を前記支持部材の前記間隙に挿入して前記保持案内部に配置するものである
    請求項５に記載の電機子の製造方法。
  7. 円筒状の内周部に設けられた複数のスロットを有する鉄心と前記スロットに挿入されるコイルと絶縁部材とを備えた電機子であって、
    前記コイルは、前記スロットに収容されたスロット収容部と前記スロット収容部を接続するコイルエンドとを有するものであり、
    前記絶縁部材は、絶縁部と連結部とを有し、前記絶縁部は前記コイルエンドの前記鉄心の前記内周部の径方向の一方の側を覆うものであり、前記連結部は前記スロット内にあって前記絶縁部を連結するものである
    電機子。
  8. 前記絶縁部材は、前記連結部が前記コイルの前記スロットからの飛び出しを防止するウェッジ部を兼ねるものである
    請求項７に記載の電機子。
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