WO2022201724A1 - コイル挿入装置 - Google Patents

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WO2022201724A1
WO2022201724A1 PCT/JP2021/048732 JP2021048732W WO2022201724A1 WO 2022201724 A1 WO2022201724 A1 WO 2022201724A1 JP 2021048732 W JP2021048732 W JP 2021048732W WO 2022201724 A1 WO2022201724 A1 WO 2022201724A1
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coil
guide
stator core
axial direction
insertion device
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宏司 丹下
歩 橋本
智哉 上田
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Nidec Corp
Original Assignee
Nidec Corp
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    • H02K15/04Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/12Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots

Definitions

  • the present invention relates to a coil insertion device.
  • a method of manufacturing a stator by inserting coils and wedges into slots of a stator core is known.
  • a wedge pusher is composed of a push rod portion made of a rod-shaped body and a tongue portion, and the tip of the tongue portion protrudes from the tip of the push rod portion.
  • a coil insertion device is disclosed which supports the back surface of the wedge during the final insertion stage and inserts the wedge into place without buckling.
  • the inventor of the present invention has focused on the problem of the coil inserting device of Patent Document 1 that the coil may protrude from the wedge.
  • the present invention provides a coil insertion device that prevents the coil from protruding from the wedge.
  • a coil inserting device inserts a coil, in which a coil wire is annularly wound, into a plurality of slots extending axially through a stator core from one side in the axial direction to the other side.
  • An inserting device comprising: a coil moving mechanism arranged radially inside the stator core and moving axially to move the coil; A plurality of blades arranged and extending in the axial direction of the stator core to hold the coil, and a guide axially passing through the coil on one side of the stator core in the axial direction to guide the axial movement of the coil.
  • the present invention can provide a coil insertion device that prevents the coil from protruding from the wedge.
  • FIG. 1 is a sectional view of a section perpendicular to the axial direction of the stator.
  • FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram of the coil insertion device and method of the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the coil insertion device and method of the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the coil insertion device and method of the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the coil insertion device and method of the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of the coil insertion device and method of the embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of the coil insertion device and method of the embodiment.
  • FIG. 8 is a flow chart of the coil insertion method of the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the problem.
  • the direction in which the central axis of the stator 1 extends that is, the direction in which the slots pass through is referred to as the "axial direction.”
  • the vertical direction is used to specify the positional relationship, and does not limit the actual direction. That is, the downward direction does not necessarily mean the direction of gravity.
  • the axial direction is not particularly limited, and includes a vertical direction, a horizontal direction, a direction crossing these directions, and the like.
  • a direction perpendicular to the central axis of the stator 1 is defined as a "radial direction". Let one side along the radial direction be the inner side and the other side be the outer side. Further, a direction along an arc centered on the central axis of the stator 1 is defined as a "circumferential direction”.
  • stator 1 As shown in FIG. 1, the stator 1 is a component of the motor and interacts with a rotor (not shown) to generate rotational torque.
  • the stator 1 of this embodiment has distributed winding in which the coil 10 is wound over several slots 21 .
  • a stator 1 includes a coil 10 , a stator core 20 , a wedge 30 and insulating paper 40 .
  • the stator core 20 is formed in a hollow cylindrical shape.
  • the stator core 20 is formed by stacking thin silicon steel plates.
  • a plurality of teeth 23 are radially formed on the stator core 20 .
  • Slots 21 are formed between teeth 23 .
  • the teeth 23 extend radially through the slots 21 .
  • a slot opening 22 that is a radial opening is formed in the slot 21 .
  • the stator core 20 of this embodiment is an integrated stator core.
  • the coil 10 is formed by winding a coil wire in a loop.
  • the coil wire of this embodiment is a round wire, but is not particularly limited, and may be a rectangular wire or the like.
  • the coil 10 has two coil side portions and a coil transition portion.
  • the two coil sides are accommodated in slots 21 .
  • the slot 21 in which one coil side portion is accommodated differs from the slot 21 in which the other coil side portion is accommodated.
  • the slot 21 accommodating one coil side portion and the slot 21 accommodating the other coil side portion may be arranged in the circumferential direction via another slot as shown in FIG. (not shown).
  • the wedge 30 is arranged between the coil 10 arranged in the slot 21 and the slot open 22 .
  • Wedge 30 closes slot opening 22 .
  • Wedge 30 insulates stator core 20 and coil 10 .
  • the axial length of wedge 30 is greater than the axial length of slot 21 .
  • the wedge 30 of this embodiment is U-shaped when viewed in the axial direction. Specifically, it includes a circumferential portion extending in the circumferential direction and two radial portions extending radially outward from both ends of the circumferential portion.
  • the circumferential portion and the radial portion may be composed of one member, or different members may be connected to each other.
  • the insulating paper 40 covers the coil 10 inserted into the slot 21 .
  • the insulating paper 40 is arranged along the teeth that define the space in the slot 21 except for the radially inner side.
  • the insulating paper 40 of this embodiment is U-shaped. In FIG. 1, the openings in the insulating paper 40 and the openings in the wedge 30 are in opposite directions.
  • the insulating paper 40 may have a cuff portion (not shown) protruding from the axially one side end surface of the stator core 20 and folded back. It may have cuffs (not shown) that protrude from and are folded back.
  • FIG. 2 to 4 schematically show a state in which the coil insertion device 100 is cut in the axial direction.
  • 5 to 7 schematically show a perspective view of the coil insertion device 100.
  • the coil 10 is inserted into the slot 21 in the order of FIGS. 2, 5, 3 and 6, 4 and 7.
  • FIG. 2 to 4 schematically show a state in which the coil insertion device 100 is cut in the axial direction.
  • 5 to 7 schematically show a perspective view of the coil insertion device 100.
  • FIG. The coil 10 is inserted into the slot 21 in the order of FIGS. 2, 5, 3 and 6, 4 and 7.
  • the coil inserting device 100 inserts a coil 10 in which a coil wire is annularly wound in a plurality of slots 21 penetrating a stator core 20 in the axial direction from one axial side to the other side ( In FIG. 2, it is inserted from the right side to the left side). Specifically, the coil insertion device 100 inserts the coil 10 from each slot opening 22 so as to straddle the plurality of slots 21 of the stator core 20 .
  • the coil 10 inserted into the slots 21 using the coil insertion device 100 is wound using a winding frame having a circumferential width smaller than the circumferential spacing between the slots 21 .
  • the coil having the targeted dimensions is produced.
  • the coil insertion device 100 includes a plurality of blades 110 shown in FIGS. 2 to 4, a stripper 120 as a coil moving mechanism, a wedge guide 130 shown in FIGS. It comprises a connecting member 143, a guide 150, a changing mechanism 160, and an alignment tool 170 shown in FIGS.
  • the blade 110 holds the coil 10.
  • FIG. The blades 110 are arranged radially inside the stator core 20 and radially outside the stripper 120 in the circumferential direction of the stator core 20 and extend in the axial direction of the stator core 20 . Blades 110 facilitate insertion of coil 10 into slot 21 .
  • Blade 110 moves axially.
  • the blade 110 of this embodiment is a movable blade that moves in the axial direction.
  • Blades 110 are arranged side by side in the circumferential direction of stator core 20 .
  • the blade 110 is arranged via multiple teeth 23 .
  • the plurality of blades 110 are arranged on the same circumference corresponding to the teeth 23 .
  • Two blades 110 hold one coil side.
  • the blade 110 guides the coil 10 hooked on a stripper 120 (to be described later) to the slot 21 along the axial and radial directions.
  • Blade 110 has a shape that is positioned in slot opening 22 .
  • the blade 110 is a rod-shaped member extending in the axial direction.
  • the radially outer edge of the blade 110 of the present embodiment is located radially inward of the radially inner edge of the stator core 20, but may be located radially outward of the radially inner edge of the stator core 20. good.
  • the stripper 120 is a coil moving mechanism that moves the coil 10 .
  • the stripper 120 is arranged radially inside the stator core 20 and moves axially.
  • the stripper 120 inserts the coil 10 from one side in the axial direction to the other side.
  • a stripper 120 contacts the coil 10 .
  • a part of the coil 10 is inserted into the slot 21 through the slot opening 22 while the coil 10 is axially moved inside the stator core 20 in the radial direction by the stripper 120 .
  • the stripper 120 hooks the radially inner side of the coil 10 and pulls up the coil 10 along the blade 110 .
  • the stripper 120 may move along with the blade 110 to the other side in the axial direction, or may not move along with the blade 110 in the other side in the axial direction. In the latter case, the blade 110 moves to the other side in the axial direction before the stripper 120 does.
  • the radial inner side of the annular coil 10 is hooked on the stripper 120 .
  • the diameter of the stripper 120 where the coil is hooked is the distance between the blades 110 that hold the coil 10 .
  • the radially outer edge of the stripper 120 of the present embodiment is located radially inward of the radially inner edge of the stator core 20 , but may be located radially outwardly of the radially inner edge of the stator core 20 . good.
  • Stripper 120 has a shape that is positioned in slot open 22 .
  • the end portion of the stripper 120 on the other side in the axial direction is hemispherical.
  • the end surface of the stripper 120 on the other side in the axial direction is a curved surface.
  • the wedge guide 130 shown in FIGS. 5 to 7 accommodates the wedge 30 .
  • Wedge guide 130 guides wedge 30 into slot 21 .
  • the wedge guide 130 is arranged on one axial side of the stator core 20 and arranged between adjacent slots 21 . Wedge guide 130 extends axially.
  • the ring member 141 is connected to the outer peripheral side of the wedge guide 130 .
  • the ring member 141 is attached to the outer peripheral surface of a holder attached to one axial end of the wedge guide 130 .
  • the holding portion 142 is arranged radially outward of the ring member 141 .
  • the holding portion 142 has a ring shape.
  • the holding portion 142 holds a first guide 151 and a second guide 152, which will be described later. Thereby, the coil insertion device 100 that adjusts the position in the first direction and the position in the second direction of the coil 10 can be easily realized.
  • the holding portion 142 is connected to the ring member 141 by a connecting member 143 .
  • the connecting member 143 connects the outer peripheral portion of the ring member 141 and the inner peripheral portion of the holding portion 142 .
  • a plurality of connecting members 143 radially extend radially outward from the ring member 141 . 5-7, four connecting members 143 are arranged in a cross.
  • the connection member 143 is, for example, a rod-shaped member.
  • the guide 150 is on one side of the stator core 20 in the axial direction, through which the coil 10 passes in the axial direction and guides the movement of the coil 10 in the axial direction.
  • the guide 150 can guide the axial movement of the coil on one axial side of the stator core 20 . Therefore, the position-adjusted coil 10 can be inserted into the slot 21 . Therefore, it is possible to prevent the coil 10 from protruding from the wedge 30 .
  • Guide 150 forms a path for coil 10 to reach slot 21 .
  • the coil 10 passes through the guide 150 .
  • the guide 150 plays a role of adjusting the shape of the coil 10 without plastically deforming it.
  • Guide 150 controls the width and thickness of coil 10 .
  • Guide 150 includes a first guide 151, a second guide 152, and a guide plate.
  • the first guide 151 guides the position of the coil 10 in the first direction.
  • the width of the coil 10 in the first direction can be adjusted by the first guide 151 .
  • the first direction is the circumferential direction.
  • the first guide 151 has a plurality of projections 151a projecting in a second direction intersecting the first direction.
  • the protrusions 151a are arranged in the first direction when viewed from the axial direction. Thereby, the first guide for adjusting the position of the coil in the first direction can be easily realized.
  • the second direction is the radial direction.
  • the projecting portion 151a has a surface normal to the first direction.
  • the width of the coil 10 in the first direction can be easily adjusted by sandwiching the coil in the first direction with the projections 151a.
  • the projecting portion 151a is plate-shaped.
  • the projecting portion 151a has a surface facing the circumferential direction. That is, the projecting portion 151a extends in the radial direction.
  • the protruding portion 151a is arranged at a position 40 mm to 70 mm, preferably 60 mm to 70 mm away from one axial end surface of the stator core 20 .
  • the two protrusions 151a sandwich the coil 10 in the circumferential direction.
  • the first guides 151 sandwich both circumferential sides of one coil side portion.
  • the projecting portion 151 a contacts the coil side portion of the coil 10 .
  • the two projections 151a push the coil 10 radially inward.
  • the second guide 152 guides the position of the coil 10 in the second direction.
  • the radial width of the coil 10 can be adjusted by the second guide 152 .
  • the second guide 152 is connected with the first guide 151 .
  • the second guide 152 is arranged radially outside the first guide 151 . 5 to 7, two projecting portions 151a are attached to both ends of the second guide 152 in the circumferential direction and radially inward. The position of the protrusion 151a relative to the second guide 152 can be adjusted.
  • the guide 150 may open radially, circumferentially, or the like.
  • the guide 150 of this embodiment opens radially inward.
  • two protruding portions 151a and one second guide 152 form a structure that opens radially inward.
  • a coil 10 is passed through the opening.
  • the radial position and axial position of the first guide 151 and the second guide 152 are controlled based on the circumferential position of the first guide 151 and the second guide 152 . That is, the radial and axial positions of the first guide 151 and the second guide 152 are controlled based on the position of the slot 21 . Thereby, the position of the coil 10 to be inserted can be adjusted for each slot 21 . Therefore, when inserting the U-phase, V-phase and W-phase coils 10, the positions of the first guide 151 and the second guide 152 can be set individually.
  • the first guide 151 and the second guide 152 are held by the holding portion 142 . Thereby, the coil insertion device 100 that adjusts the position in the first direction and the position in the second direction of the coil 10 can be easily realized.
  • the guide 150 of this embodiment includes a plurality of first guides 151 and a plurality of second guides 152 . Thereby, the positions of the portions of the coil 10 that are inserted into the slots 21 can be adjusted.
  • the first guide 151 and the second guide 152 are held by the holding section 142 via the changing mechanism 160.
  • the first guide 151 is connected to this second guide 152 .
  • the guide plate 153 extends radially and axially. After the coil 10 is guided to a predetermined position by the guide plate 153, the position of the coil 10 can be adjusted by the first guide 151 and the second guide 152 at the predetermined position. Therefore, the accuracy of adjusting the position of the coil 10 can be improved.
  • the guide plate 153 is a rough guide for roughly determining the position of the coil 10 .
  • a plurality of guide plates 153 are arranged.
  • the guide plate 153 extends radially outward from the ring member 141 .
  • Two adjacent guide plates 153 form a substantially V shape in a cross-sectional view. Two adjacent guide plates 153 sandwich the outer sides of the two coil sides in the circumferential direction.
  • the change mechanism 160 changes the position of the guide 150 .
  • a change mechanism 160 allows the position of the guide 150 to be easily controlled.
  • the change mechanism 160 adjusts the position of the coil 10 by changing, for example, at least one position of the guide 150 in the axial direction, the radial direction, the circumferential direction, and the direction intersecting these directions.
  • the changing mechanism 160 adjusts the position, width, etc. of the first guide 151 and the second guide 152 .
  • the changing mechanism 160 changes the protrusion 151a in the second direction.
  • the changing mechanism 160 changes the radial position of the projection 151 a connected to the second guide 152 by changing the radial position of the second guide 152 .
  • the change mechanism 160 includes a movement mechanism that radially moves the first guide 151 and the second guide 152 .
  • the moving mechanism allows the positions of the first guide 151 and the second guide 152 to be easily controlled.
  • the moving mechanism is, for example, a cylinder and has a rod 161 and a piston 162 .
  • a rod 161 is attached to the second guide 152 .
  • the piston 162 is supplied with air to move the rod 161 radially inward and outward. Therefore, by moving the rod 161 in the radial direction with the piston 162, the radial position of the second guide 152 can be adjusted. Therefore, the moving mechanism moves the projecting portion 151a connected to the second guide 152 in the projecting direction.
  • a change mechanism 160 is connected to the holding portion 142 . 5-7, piston 162 is attached to retainer 142. In FIGS.
  • the alignment tool 170 holds the plurality of blades 110 on the other side in the axial direction. Alignment tool 170 moves along with blade 110 to the other side in the axial direction.
  • FIG. 1 The coil insertion method of this embodiment is a method of inserting the coil 10 using the coil insertion device 100 described above. 2 to 7, illustration of the insulating paper 40 is omitted.
  • the coil 10 is molded (step S1).
  • the coil 10 is formed by winding the coil wire using a winding frame having a circumferential width smaller than the circumferential spacing between the slots 21 .
  • the coil insertion device 100 is installed on the stator core 20 (step S2).
  • step S1 as shown in FIG. 2, the coil 10 and the coil insertion device 100 are arranged on one side of the stator core 20 in the axial direction.
  • the coil 10 is arranged so as to be held between a plurality of blades 110 .
  • a U-phase coil 10 is arranged.
  • a stripper 120 is arranged at the center in the radial direction of the plurality of blades 110 and on one side in the axial direction.
  • the wedge 30 is positioned so as to be supported by the wedge guide 130 and wedge pusher (not shown).
  • the stripper 120 is moved from one side in the axial direction to the other side (step S3).
  • the stripper 120 moves to the other side in the axial direction together with the blade 110.
  • the wedge guide 130 is moved from one side to the other side in the axial direction.
  • the axial movement of the coil 10 is guided on one side of the stator core 20 in the axial direction by the guide 150 through which the coil 10 passes in the axial direction.
  • the guide plates 153 extending in the radial direction and the axial direction sandwich the two sides of the coil 10 in the circumferential direction.
  • the positions of the first guide 151 and the second guide 152 are changed by the changing mechanism 160 attached to the holding portion 142 .
  • the radial position of the second guide 152 is changed by the moving mechanism.
  • a moving mechanism changes the radial position of the second guide 152 .
  • One coil side portion of the coil 10 is sandwiched in the circumferential direction by the two projecting portions 151 a of the first guide 151 connected to the second guide 152 .
  • the radial position and the circumferential position of the coil 10 can be adjusted by the first guide 151 and the second guide 152 .
  • the position of the guide 150 is controlled according to the movement of the coil 10 to the other side in the axial direction by the stripper 120 .
  • the piston 162 of the changing mechanism 160 moves the rod 161 radially inward.
  • the first guide 151 and the second guide 152 are moved radially inward.
  • the radial positions of the first guide 151 and the second guide 152 can be adjusted according to the axial position of the coil 10 .
  • coil 10 is moved from the axial position shown in FIG. 5 to the axial position shown in FIGS. 3 and 6 and to the axial position shown in FIGS. Moving. Thereby, the U-phase coil 10 can be inserted into the slot 21 of the stator core 20 (step S4). Also, the wedge 30 can be inserted into the slot 21 by moving a wedge pusher (not shown).
  • steps S1 to S4 are performed for the V-phase coil 10 and the W-phase coil 10 in the same manner as described above.
  • the radial and axial positions of the first guide 151 and the second guide 152 are set in the circumferential direction of the first guide 151 and the second guide 152. Controlled based on position. That is, the positions of the first guide 151 and the second guide 152 can be adjusted for each slot 21 of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 10 . Thereby, the position of the coil 10 inserted in each slot 21 of each phase can be adjusted. In this manner, the V-phase coil 10 and the W-phase coil 10 are inserted into the slots 21 .
  • step S5 the coil insertion device 100 is removed from the stator core 20. Specifically, the stripper 120 is moved toward one side in the axial direction.
  • step S5 By performing the above steps (steps S1 to S5), the coils 10 and the wedges 30 can be inserted into the plurality of slots 21 penetrating the stator core 20 in the axial direction. As a result, the stator 1 shown in FIG. 1 can be manufactured.
  • a step of covering the coil 10 inserted into the slot 21 with the insulating paper 40 is further included.
  • the insulating paper 40 may be placed in the slot 21 in advance, and the coil 10 may be inserted into the slot 21 .
  • the coil 10 covered with insulating paper 40 may be inserted into the slot 21 .
  • the large and small coils mean having a small annular coil and a large annular coil including the small coil.
  • the coil insertion device 100 of the present embodiment can guide the axial movement of the coil 10 on one side of the stator core 20 in the axial direction by the guide 150 . Therefore, the position-adjusted coil 10 can be inserted into the slot 21 . Therefore, it is possible to prevent the coil 10 from protruding from the wedge 30 in the slot 21 .
  • the bulge of the coil 10 in the width direction can be suppressed by the first guide. Therefore, it is possible to effectively prevent the coil 10 from protruding from the wedge 30 in the slot 21 as shown in FIG.
  • the two slots 21 into which the coil is inserted are one slot 21 and the other slot 21 sandwiching four slots 21. Not limited.
  • Stator 10 Coil 20: Stator core 21: Slot 22: Slot open 30: Wedge 40: Insulating paper 100: Coil insertion device 110: Blade 120: Stripper 130: Wedge guide 141: Ring member 142: Holding portion 150: Guide 151 : First guide 151a : Protruding part 152 : Second guide 153 : Guide plate 160 : Change mechanism

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Abstract

ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロットに、コイル線が環状に巻き付けられたコイルを、軸方向一側から他側に向けて挿入するコイル挿入装置であって、ステータコアの径方向内側に配置され、軸方向に移動し、コイルを移動させるコイル移動機構と、ステータコアの径方向内側かつコイル移動機構の径方向外側に、ステータコアの周方向に配置され、ステータコアの軸方向に延び、コイルを保持する複数のブレードと、ステータコアの軸方向一側で、前記コイルが軸方向に通過し、コイルの軸方向移動を案内するガイドと、を備える。

Description

コイル挿入装置
本発明は、コイル挿入装置に関する。
従来、ステータコアのスロットにコイル及びウエッジを挿入してステータを製造する方法が知られている。例えば、国際公開第2012/117535号(特許文献1)には、ウェッジプッシャを棒状体からなるプッシュロッド部と舌片部とから構成し、舌片部先方をプッシュロッド部の先端部より突出させて、最終挿入段階のウエッジ背面を支えてウエッジを座屈させないで、所定の位置まで挿入する、コイル挿入装置が開示されている。
国際公開第2012/117535号
本発明者は、上記特許文献1のコイル挿入装置では、ウエッジからコイルがはみ出す場合があるという問題に着目した。 
本発明は、上記問題に鑑み、コイルがウエッジからはみ出すことを抑制する、コイル挿入装置を提供する。
本発明の第1の観点からのコイル挿入装置は、ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロットに、コイル線が環状に巻き付けられたコイルを、軸方向一側から他側に向けて挿入するコイル挿入装置であって、ステータコアの径方向内側に配置され、軸方向に移動し、コイルを移動させるコイル移動機構と、ステータコアの径方向内側かつコイル移動機構の径方向外側に、ステータコアの周方向に配置され、ステータコアの軸方向に延び、コイルを保持する複数のブレードと、ステータコアの軸方向一側で、コイルが軸方向に通過し、コイルの軸方向移動を案内するガイドと、を備える。
本発明は、コイルがウエッジからはみ出すことを抑制する、コイル挿入装置を提供することができる。
図1は、ステータの軸方向に垂直な断面の断面図である。 図2は、実施形態のコイル挿入装置及び方法の断面模式図である。 図3は、実施形態のコイル挿入装置及び方法の断面模式図である。 図4は、実施形態のコイル挿入装置及び方法の断面模式図である。 図5は、実施形態のコイル挿入装置及び方法の斜視模式図である。 図6は、実施形態のコイル挿入装置及び方法の斜視模式図である。 図7は、実施形態のコイル挿入装置及び方法の斜視模式図である。 図8は、実施形態のコイル挿入方法のフローチャートである。 図9は、課題を示す図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。 
また、以下の説明において、ステータ1の中心軸が延びる方向、すなわちスロットの貫通方向を「軸方向」とする。軸方向に沿った一側を下側、他側を上側とする。上下方向は、位置関係を特定するために用いるためであって、実際の方向を限定するものではない。すなわち、下方向は重力方向を必ずしも意味するものではない。軸方向は、特に限定されず、鉛直方向、水平方向、これらの方向に交差する方向などを含む。 
また、ステータ1の中心軸に直交する方向を「径方向」とする。径方向に沿った一側を内側、他側を外側とする。さらに、ステータ1の中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とする。 
また以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示す場合がある。よって、各構成要素の寸法および比率は実際のものと必ずしも同じではない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示する場合がある。 
(ステータ) 図1に示すように、ステータ1は、モータの構成部品であって、図示しないロータと相互作用して回転トルクを発生させる。本実施形態のステータ1は、いくつかのスロット21を跨いでコイル10を巻きつける分布巻きとされる。ステータ1は、コイル10と、ステータコア20と、ウエッジ30と、絶縁紙40と、を備える。 
<ステータコア> ステータコア20は、中空の円柱形状に形成される。ステータコア20は、薄い珪素鋼鈑を重ねて形成される。ステータコア20には、複数のティース23が放射状に形成される。ティース23同士の間には、スロット21が形成される。ティース23は、スロット21を介して径方向に延びる。スロット21には、径方向開口部であるスロットオープン22が形成される。本実施形態のステータコア20は、一体型のステータコアである。 
<コイル> コイル10は、コイル線が環状に巻きけられてなる。本実施形態のコイル線は、丸線であるが、特に限定されず、平角線などでもよい。 
コイル10は、二つのコイル辺部と、コイル渡り部と、を有する。二つのコイル辺部は、スロット21内に収容される。具体的には、一方のコイル辺部が収納されるスロット21と、他方のコイル辺部が収納されるスロット21とは、異なる。一方のコイル辺部が収納されるスロット21と、他方のコイル辺部が収納されるスロット21とは、図1に示すように別のスロットを介して周方向に配置されてもよく、隣り合っていてもよい(図示せず)。 
<ウエッジ> ウエッジ30は、スロット21内に配置されたコイル10と、スロットオープン22との間に配置される。ウエッジ30は、スロットオープン22を塞ぐ。ウエッジ30は、ステータコア20とコイル10とを絶縁する。ウエッジ30の軸方向長さは、スロット21の軸方向長さよりも大きい。 
本実施形態のウエッジ30は、軸方向視においてU字形状である。詳細には、周方向に延びる周方向部と、周方向部の両端部から径方向外側に向けて延びる2つの径方向部と、を含む。周方向部及び径方向部は、1つの部材で構成されてもよく、互いに異なる部材が接続されてもよい。 
<絶縁紙> 図1に示すように、絶縁紙40は、スロット21に挿入されるコイル10を被覆する。絶縁紙40は、スロット21において径方向内側を除く空間を区画するティースに沿って配置される。本実施形態の絶縁紙40は、U字形状である。図1では、絶縁紙40の開口とウエッジ30の開口とは、互いに反対の方向である。 
なお、絶縁紙40は、ステータコア20の軸方向一側の端面から突出して折り返されたカフス部(図示せず)を有してもよく、絶縁紙40は、ステータコア20の軸方向他側の端面から突出して折り返されたカフス部(図示せず)を有してもよい。 
(コイル挿入装置) 図1~図7を参照して、コイル挿入装置100について説明する。図2~図4は、コイル挿入装置100を軸方向に切断した状態を模式的に示す。図5~図7は、コイル挿入装置100を斜視的に見た状態を模式的に示す。図2、図5、図3及び図6、図4及び図7の順にコイル10がスロット21に挿入される。 
図1~図7に示すように、コイル挿入装置100は、ステータコア20の軸方向に貫通する複数のスロット21に、コイル線が環状に巻き付けられたコイル10を、軸方向一側から他側(図2では、右側から左側)に向けて挿入する。詳細には、コイル挿入装置100は、ステータコア20の複数のスロット21を跨ぐようにそれぞれのスロットオープン22からコイル10を挿入する。 
コイル挿入装置100を用いてスロット21に挿入されるコイル10は、スロット21間の周方向間隔よりも小さい周方向幅の巻枠を用いて巻き付けられる。ここでは、コイル10の復元力(スプリングバック)を見込んで、狙った寸法のコイルを作製する。 
コイル挿入装置100は、図2~図4に示す複数のブレード110と、コイル移動機構としてのストリッパ120と、図5~図7に示すウエッジガイド130と、リング部材141と、保持部142と、接続部材143と、ガイド150と、変更機構160と、図2~図4に示すアライメントツール170と、を備える。 
<ブレード> 図2~図4に示すように、ブレード110は、コイル10を保持する。ブレード110は、ステータコア20の径方向内側かつストリッパ120の径方向外側に、ステータコア20の周方向に配置され、ステータコア20の軸方向に延びる。ブレード110により、コイル10をスロット21に容易に挿入できる。 
ブレード110は、軸方向に移動する。本実施形態のブレード110は、軸方向に移動する可動ブレードである。 
ブレード110は、ステータコア20の周方向に並んで配置される。ここでは、ブレード110は、複数のティース23を介して配置される。詳細には、複数のブレード110は、ティース23に対応して、同一円周上に配設される。 
2つのブレード110で、1つのコイル辺部を保持する。ブレード110は、後述するストリッパ120に引っ掛けられたコイル10を軸方向及び径方向に沿ってスロット21まで導く。 
ブレード110は、スロットオープン22に配置される形状を有する。ブレード110は、軸方向に延びる棒状の部材である。 
本実施形態のブレード110の径方向外側端縁は、ステータコア20の径方向内側端縁よりも径方向内側に位置するが、ステータコア20の径方向内側端縁よりも径方向外側に位置してもよい。 
<ストリッパ> ストリッパ120は、コイル10を移動させるコイル移動機構である。ストリッパ120は、ステータコア20の径方向内側に配置され、軸方向に移動する。ストリッパ120は、コイル10を軸方向一側から他側に向けて挿入する。ストリッパ120は、コイル10に接触する。ストリッパ120により、コイル10がステータコア20の径方向内側を軸方向に移動しつつ、コイル10の一部がスロットオープン22からスロット21内部に挿入される。具体的には、ストリッパ120は、コイル10の径方向の内側を引っ掛けて、ブレード110に沿ってコイル10を引き上げる。ストリッパ120は、ブレード110とともに軸方向他側に移動してもよく、ブレード110とともに軸方向他側に移動しなくてもよい。後者の場合、ブレード110がストリッパ120よりも先に軸方向他側に移動する。 
ストリッパ120には、環状のコイル10の径方向の内側が引っ掛けられる。ストリッパ120においてコイルが引っ掛けられる部分の径は、コイル10を保持するブレード110間の距離である。 
本実施形態のストリッパ120の径方向外側端縁は、ステータコア20の径方向内側端縁よりも径方向内側に位置するが、ステータコア20の径方向内側端縁よりも径方向外側に位置してもよい。 
ストリッパ120は、スロットオープン22に配置される形状を有する。本実施形態では、ストリッパ120の軸方向他側の端部は、半球状である。ストリッパ120の軸方向他側の端面は、曲面である。 
<ウエッジガイド> 図5~図7に示すウエッジガイド130は、ウエッジ30を収容する。ウエッジガイド130は、ウエッジ30をスロット21に案内する。 
ウエッジガイド130は、ステータコア20の軸方向一側に配置され、隣り合うスロット21間に配置される。ウエッジガイド130は、軸方向に延びる。 
<リング部材> リング部材141は、ウエッジガイド130の外周側に接続される。ここでは、リング部材141は、ウエッジガイド130の軸方向一側端部に取り付けられたホルダの外周面に取り付けられる。 
<保持部> 保持部142は、リング部材141の径方向外側に配置される。保持部142は、リング形状を有する。 
保持部142は、後述する第1ガイド151及び第2ガイド152を保持する。これにより、コイル10の第1方向位置及び第2方向位置を
調整するコイル挿入装置100を容易に実現できる。 
保持部142は、接続部材143により、リング部材141と接続される。接続部材143は、リング部材141の外周部と保持部142の内周部とを接続する。複数の接続部材143が、リング部材141から径方向外側に放射状に延びる。図5~図7では、4つの接続部材143が十字に配置される。接続部材143は、例えば棒状の部材である。 
<ガイド> ガイド150は、ステータコア20の軸方向一側で、コイル10が軸方向に通過し、コイル10の軸方向移動を案内する。ガイド150によって、ステータコア20の軸方向一側でコイルの軸方向移動を案内することができる。このため、位置が調整されたコイル10をスロット21に挿入することができる。したがって、コイル10がウエッジ30からはみ出すことを抑制することができる。 
ガイド150は、コイル10をスロット21に到達するまでの経路を形成する。ガイド150には、コイル10が通過する。ガイド150は、コイル10を塑性変形させずに、形状を整える役割を担う。ガイド150は、コイル10の幅及び厚みを制御する。ガイド150は、第1ガイド151と、第2ガイド152と、案内板と、を含む。 
第1ガイド151は、コイル10の第1方向位置を案内する。第1ガイド151により、コイル10の第1方向幅を調整できる。本実施形態では、第1方向は、周方向である。 
第1ガイド151は、第1方向と交差する第2方向に突出する複数の突出部151aを有する。突出部151aは、軸方向から見て第1方向に並ぶ。これにより、コイルの第1方向位置を調整する第1ガイドを容易に実現できる。本実施形態では、第2方向は、径方向である。 
突出部151aは、第1方向に法線を有する面を有する。突出部151aでコイルを第1方向に挟むことにより、コイル10の第1方向幅を容易に調整できる。 
本実施形態では、突出部151aは、板状である。突出部151aは、周方向に向く面を有する。すなわち、突出部151aは、径方向に延びる。 
突出部151aは、ステータコア20の軸方向一側の端面から一側に40mmから70mm、好ましくは60mmから70mm離れた位置に配置される。 
本実施形態では、2つの突出部151aは、コイル10を周方向に挟む。言い換えると、第1ガイド151は、1つのコイル辺部の周方向両側を挟む。ここでは、突出部151aは、コイル10のコイル辺部と接触する。そして、2つの突出部151aは、コイル10を径方向外側から内側に押す。 
第2ガイド152は、コイル10の第2方向位置を案内する。第2ガイド152により、コイル10の径方向幅を調整できる。 
第2ガイド152は、第1ガイド151と接続される。第2ガイド152は第1ガイド151の径方向外側に配置される。図5~図7では、第2ガイド152の周方向両端部かつ径方向内側に、2つの突出部151aが取り付けられる。突出部151aの第2ガイド152に対する位置は、調整することができる。 
ガイド150は、径方向、周方向などに向けて開口してもよい。本実施形態のガイド150は、径方向内側に向けて開口する。具体的には、2つの突出部151aと、1つの第2ガイド152とで、径方向内側に向けて開口する構造をなす。開口には、コイル10が通される。 
第1ガイド151及び第2ガイド152の径方向位置及び軸方向位置は、第1ガイド151及び第2ガイド152の周方向位置に基づいて制御される。すなわち、第1ガイド151及び第2ガイド152の径方向位置及び軸方向位置は、スロット21の位置に基づいて制御される。これにより、スロット21ごとに、挿入されるコイル10の位置を調整できる。このため、U相、V相及びW相のコイル10を挿入する際に、第1ガイド151及び第2ガイド152の位置を個別に設定することもできる。 
第1ガイド151及び第2ガイド152は、保持部142に保持される。これにより、コイル10の第1方向位置及び第2方向位置を調整するコイル挿入装置100を容易に実現できる。 
本実施形態のガイド150は、複数の第1ガイド151と、複数の第2ガイド152と、を含む。これにより、スロット21に挿入されるコイル10の複数の部分の位置を調整できる。 
図5~図7では、第1ガイド151及び第2ガイド152は、変更機構160を介して保持部142に保持される。詳細には、第2ガイド152は、保持部142に接続された変更機構160に接続される。この第2ガイド152に第1ガイド151が接続される。 
案内板153は、径方向及び軸方向に延びる。案内板153により、所定位置にコイル10を案内した後に、所定位置において第1ガイド151及び第2ガイド152によってコイル10の位置を調整できる。このため、コイル10の位置の調整の精度を向上できる。 
案内板153は、コイル10の位置をおおまかに決めるためのラフガイドである。案内板153は、複数配置される。本実施形態では、案内板153は、リング部材141から径方向外側に延びる。隣り合う2つの案内板153は、断面視において略V字形状をなす。隣り合う2つの案内板153は、2つのコイル辺部の周方向外側を挟む。 
<変更機構> 変更機構160は、ガイド150の位置を変更する。変更機構160により、ガイド150の位置を容易に制御できる。 
変更機構160は、例えば、ガイド150の軸方向、径方向、周方向及びこれらの方向と交差する方向の少なくともいずれか1つの位置を変更して、コイル10の位置を調整する。 
具体的には、変更機構160は、第1ガイド151及び第2ガイド152の位置、幅などを調整する。ここでは、変更機構160は、突出部151aを第2方向に変更させる。本実施形態では、変更機構160は、第2ガイド152の径方向位置を変更させることで、第2ガイド152に接続された突出部151aの径方向位置を変更させる。 
変更機構160は、第1ガイド151及び第2ガイド152を径方向に移動させる移動機構を含む。移動機構により、第1ガイド151及び第2ガイド152の位置を容易に制御できる。 
移動機構は、例えば、シリンダであり、ロッド161と、ピストン162とを有する。ロッド161は、第2ガイド152に取り付けられる。ピストン162は、空気が供給されることで、ロッド161を径方向内側及び外側に向けて移動する。このため、ピストン162でロッド161を径方向に移動することで、第2ガイド152の径方向位置を調整できる。したがって、移動機構は、第2ガイド152と接続された突出部151aを突出方向に移動する。 
変更機構160は、保持部142に接続される。図5~図7では、ピストン162が保持部142に取り付けられる。 
<アライメントツール> 図2~図4に示すように、アライメントツール170は、複数のブレード110の軸方向他側を保持する。アライメントツール170は、ブレード110とともに軸方向他側に移動する。 
(コイル挿入方法) 続いて、図1~図8を参照して、本実施形態のコイル挿入方法を説明する。本実施形態のコイル挿入方法は、上述したコイル挿入装置100を用いたコイル10の挿入方法である。なお、図2~図7では、絶縁紙40の図示を省略している。 
まず、コイル10を成形する(ステップS1)。このステップS1では、スロット21間の周方向間隔よりも小さい周方向幅の巻枠を用いて、コイル線を巻き付けることによって、コイル10を形成する。 
次に、図8に示すように、コイル挿入装置100をステータコア20に設置する(ステップS2)。このステップS1では、図2に示すように、ステータコア20の軸方向一側にコイル10及びコイル挿入装置100を配置する。 
詳細には、複数のブレード110間に保持されるようにコイル10を配置する。ここでは、U相のコイル10を配置する。また、複数のブレード110の径方向の中央であって軸方向一側に、ストリッパ120を配置する。さらに、ウエッジガイド130及びウエッジプッシャ(図示せず)に支持されるようにウエッジ30を配置する。 
次に、図8に示すように、ストリッパ120を軸方向一側から他側に向けて移動する(ステップS3)。このステップS3では、ストリッパ120は、ブレード110とともに軸方向他側に移動する。また、ストリッパ120の移動に伴って、ウエッジガイド130を軸方向一側から他側に向けて移動する。 
このステップS3では、図5に示すように、コイル10が軸方向に通過するガイド150によって、ステータコア20の軸方向一側で、コイル10の軸方向移動を案内する。具体的には、径方向及び軸方向に延びる案内板153によって、コイル10の2つのコイル辺部の周方向両側を挟む。そして、保持部142に取り付けられた変更機構160によって、第1ガイド151及び第2ガイド152の位置を変更する。ここでは、移動機構により第2ガイド152の径方向位置を変更する。移動機構により第2ガイド152の径方向位置を変更する。そして、第2ガイド152に接続された第1ガイド151の2つの突出部151aによって、コイル10の1つのコイル辺部を周方向に挟む。このように、第1ガイド151及び第2ガイド152で、コイル10の径方向位置及び周方向位置を調整できる。 
ストリッパ120によりコイル10の軸方向他側への移動に応じて、ガイド150の位置は制御される。例えば、コイル10が図5の位置から図6の位置に移動すると、変更機構160のピストン162でロッド161を径方向内側に移動する。これにより、第1ガイド151及び第2ガイド152を径方向内側に移動する。このように、コイル10の軸方向位置に応じて、第1ガイド151及び第2ガイド152の径方向位置を調整できる。 
また、コイル10が図6の位置から図7の位置に移動すると、変更機構160のピストン162でロッド161を径方向外側に移動する。これにより、第1ガイド151及び第2ガイド152に通過するコイル10を外す。 
ブレード110及びストリッパ120を移動することによって、コイル10を、図5に示す軸方向位置から、図3及び図6に示す軸方向位置に移動し、さらに図4及び図7に示す軸方向位置に移動する。これにより、ステータコア20のスロット21にU相のコイル10を挿入することができる(ステップS4)。またウエッジプッシャ(図示せず)を移動することによって、スロット21にウエッジ30を挿入することができる。 
次に、V相のコイル10及びW相のコイル10について、上記と同様にステップS1~S4を実施する。V相のコイル10及びW相のコイル10をスロット21に挿入する際、第1ガイド151及び第2ガイド152の径方向位置及び軸方向位置は、第1ガイド151及び第2ガイド152の周方向位置に基づいて制御される。すなわち、U相、V相及びW相のコイル10のスロット21毎に、第1ガイド151及び第2ガイド152の位置を調整することができる。これにより、各相の各スロット21に、挿入されるコイル10の位置を調整できる。このようにして、V相のコイル10及びW相のコイル10をスロット21に挿入する。 
次に、コイル挿入装置100をステータコア20から取り外す(ステップS5)。具体的には、ストリッパ120を軸方向一側に向かって移動する。 
以上の工程(ステップS1~S5)を実施することにより、ステータコア20の軸方向に貫通する複数のスロット21に、コイル10及びウエッジ30を挿入することができる。その結果、図1に示すステータ1を製造できる。 
 なお、図2~図7において絶縁紙40を図示していないが、スロット21に挿入されるコイル10を絶縁紙40で被覆する工程をさらに備える。この工程では、スロット21に予め絶縁紙40を配置して、コイル10をスロット21に挿入してもよい。また、絶縁紙40を被覆したコイル10をスロット21に挿入してもよい。 
(作用効果) 本発明者は、図9に示すように、コイル10がウエッジ30からはみ出すという問題に着目した。そして、本発明者は、この問題は、挿入前のコイル10の形状が、成形時の形状から変わることに起因していることを見出した。 
具体的には、高占積率のコイル10を挿入する時に、図9の領域Rに示すように、コイル10がウエッジ30からはみ出すという問題が生じる頻度が高い。より具体的には、挿入したコイル10の他側、2つの大小コイルを挿入する際の大コイルの外側、U相のコイルを挿入する際等に、この問題が生じる頻度が高い。なお、大小コイルとは、環状の小コイルと、この小コイルを包含する環状の大コイルと、を有することを意味する。 
この問題に対して、本実施形態のコイル挿入装置100は、ガイド150によって、ステータコア20の軸方向一側でコイル10の軸方向移動を案内することができる。このため、位置が調整されたコイル10をスロット21に挿入することができる。したがって、スロット21において、コイル10がウエッジ30からはみ出すことを抑制することができる。 
また、本実施形態では、第1ガイドでコイル10の幅方向の膨らみを押さえることができる。このため、図9のようにスロット21においてコイル10がウエッジ30からはみ出すことを効果的に抑制できる。 
(変形例) 上述した実施形態では、図1に示すように、コイルを挿入する2つのスロット21は、スロット21を4つ挟んだ一のスロット21と他のスロット21とされるが、これに限定されない。 
また、上述した実施形態では、2つのスロット21に1つのコイル10を挿入する方法を例に挙げて説明した。4以上のスロット21に、複数のコイル10を同時に挿入してもよい。 
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1    :ステータ10   :コイル20   :ステータコア21   :スロット22   :スロットオープン30   :ウエッジ40   :絶縁紙100  :コイル挿入装置110  :ブレード120  :ストリッパ130  :ウエッジガイド141  :リング部材142  :保持部150  :ガイド151  :第1ガイド151a :突出部152  :第2ガイド153  :案内板160  :変更機構

Claims (14)

  1. ステータコアの軸方向に貫通する複数のスロットに、コイル線が環状に巻き付けられたコイルを、軸方向一側から他側に向けて挿入するコイル挿入装置であって、 前記ステータコアの径方向内側に配置され、軸方向に移動し、前記コイルを移動させるコイル移動機構と、 前記ステータコアの径方向内側かつ前記コイル移動機構の径方向外側に、前記ステータコアの周方向に配置され、前記ステータコアの軸方向に延び、前記コイルを保持する複数のブレードと、 前記ステータコアの軸方向一側で、前記コイルが軸方向に通過し、前記コイルの軸方向移動を案内するガイドと、を備える、コイル挿入装置。
  2. 前記ガイドは、前記コイルの第1方向位置を案内する第1ガイドを含む、請求項1に記載のコイル挿入装置。
  3. 前記第1ガイドは、前記第1方向と交差する第2方向に突出する複数の突出部を有し、 前記突出部は、軸方向から見て前記第1方向に並ぶ、請求項2に記載のコイル挿入装置。
  4. 前記突出部は、前記第1方向に法線を有する面を有する、請求項3に記載のコイル挿入装置。
  5. 前記ガイドの位置を変更する変更機構をさらに備える、請求項1~4のいずれか1項に記載のコイル挿入装置。
  6. 前記変更機構は、前記突出部を前記第2方向に変更させる、請求項3または4に従属する請求項5に記載のコイル挿入装置。
  7. 前記ガイドは、前記コイルの前記第2方向位置を案内する第2ガイドを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のコイル挿入装置。
  8. 前記ガイドは、 請求項2~4のいずれか1項に記載の第1ガイドと、 請求項7に記載の第2ガイドと、を含む、コイル挿入装置。
  9. 前記ガイドは、  複数の前記第1ガイドと、  複数の前記第2ガイドと、を含む、請求項8に記載のコイル挿入装置。
  10. 前記第1ガイド及び前記第2ガイドの径方向位置及び軸方向位置は、前記第1ガイド及び前記第2ガイドの周方向位置に基づいて制御される、請求項8または9に記載のコイル挿入装置。
  11. 前記変更機構は、前記第1ガイド及び前記第2ガイドを径方向に移動させる移動機構を含む、請求項5または6の従属する請求項8~10のいずれか1項に記載のコイル挿入装置。
  12. 前記第1ガイド及び前記第2ガイドを保持する保持部をさらに備える、請求項8~11のいずれか1項に記載のコイル挿入装置。
  13. 前記ガイドは、径方向及び軸方向に延びる案内板を含む、請求項1~12のいずれか1項に記載のコイル挿入装置。
  14. 前記スロットに挿入されるコイルは、前記スロット間の周方向間隔よりも小さい周方向幅の巻枠を用いて巻き付けられる、請求項1~13のいずれか1項に記載のコイル挿入装置。
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