JP2017221055A - コイルの挿入方法、及び、コイル挿入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの損傷を抑制することができる。
【解決手段】コイルの挿入方法は、回転電機のステータコアの中空部の内面に設けられたスロットに、それぞれがループ状に巻回されたコイルを、相ごとに同じタイミングで挿入するコイルの挿入方法である。このコイルの挿入方法は、コイルを、スロットの一方の端部から挿入し、他方の端部へと貫通させる中間工程と、コイルのうちスロットの端部からの突出部分であるコイルエンドを、ステータコアの端面の面内方向に拡張する拡張工程と、を有する。中間工程において、コイルエンドは、一方の端部側よりも他方の端部側のほうが長い。
【選択図】図６Ｃ

Description

本発明は、コイルの挿入方法、及び、コイル挿入装置に関する。

一般に、同期モータ等のステータコアの中空部の内壁面に設けられたスロットへコイルを挿入する場合には、コイル挿入装置によって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のコイルが、相ごとに同じタイミングで挿入される。具体的には、コイル挿入装置は、ループ状に巻回されたコイルをスロットの一方の端部から挿入し、他方の端部へと貫通させる中間工程と、コイルのうちスロットの端部からの突出部分であるコイルエンドを、ステータコアの端面の面内方向に拡張する拡張工程と、を有する（例えば、特許文献１）。

特開２００５−１１０３４１号公報

一般に、中間工程において、コイルがスロットに挿入されるタイミングで、コイルに対してスロットとの接触部分において負荷がかかってしまい、コイルが傷つくおそれがある。このようなコイルの傷つきはモータの性能に大きく影響する。特に、コイルを挿入する時に、すでに他の相のコイルが挿入されている場合には、他の相のコイルが妨げとなって、コイルに強い負荷がかかるおそれがあり、さらに傷つくおそれが高くなる。

本発明の目的は、コイルの損傷を抑制することである。

本発明の一態様のコイルの挿入方法によれば、コイルの挿入方法は、回転電機のステータコアの中空部の内面に設けられたスロットに、それぞれがループ状に巻回されたコイルを、相ごとに同じタイミングで挿入するコイルの挿入方法である。このコイルの挿入方法は、コイルを、スロットの一方の端部から挿入し、他方の端部へと貫通させる中間工程と、コイルのうちスロットの端部からの突出部分であるコイルエンドを、ステータコアの端面の面内方向に拡張する拡張工程と、を有する。中間工程において、コイルエンドは、一方の端部側よりも他方の端部側のほうが長い。

本実施形態によれば、コイルの損傷を抑制することができる。

図１は、第１実施形態のコイル挿入装置の斜視図である。 図２は、ステータコアの上面図である。 図３Ａは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｂは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｃは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｄは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｅは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｆは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｇは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｈは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｉは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｊは、コイルの挿入工程の説明図である。 図３Ｋは、コイルの挿入工程の説明図である。 図４Ａは、コイル拡張器の下面図である。 図４Ｂは、コイル拡張器の下面図である。 図４Ｃは、コイル拡張器の下面図である。 図５Ａは、Ｕ相コイルが挿入されたステータコアの上面図である。 図５Ｂは、Ｖ相コイルが挿入されたステータコアの上面図である。 図５Ｃは、Ｗ相コイルが挿入されたステータコアの上面図である。 図６Ａは、Ｕ相コイルが挿入されたステータコアの断面図である。 図６Ｂは、Ｖ相コイルが挿入されたステータコアの断面図である。 図６Ｃは、Ｗ相コイルが挿入されたステータコアの断面図である。 図７Ａは、中間工程のステータコアの断面図である。 図７Ｂは、中間工程のステータコアの断面図である。 図７Ｃは、中間工程のステータコアの断面図である。 図８Ａは、第２実施形態の第１例のパレットの上面図である。 図８Ｂは、コイル挿入後のパレットの上面図である。 図９は、第２例のパレットの上面図である。 図１０Ａは、第３例のパレットの上面図である。 図１０Ｂは、コイル挿入後のパレットの上面図である。 図１１Ａは、第４例にて用いられるコイル変形器の上面図である。 図１０Ｂは、第４例のパレットの上面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるコイル挿入装置１００の斜視図である。コイル挿入装置１００は、モータなどの回転電機に用いられるステータコア２００の中空部の側面に設けられたスロット２０１に、ループ状に巻回されたコイル３００を挿入する。

コイル挿入装置１００は、図面において下方に位置する挿入部１０と、挿入部１０の上方に位置するステータ保持部２０と、さらに上方に位置するアライメントツール３０とを有する。そして、挿入部１０の一部に、コイル３００の一端が掛けられている。また、ステータ保持部２０はステータコア２００を保持している。なお、挿入部１０及びアライメントツール３０は、上下方向に移動可能である。

挿入部１０は、ベース１１、固定ブレード１２、及び、可動ブレード１３により構成されている。ベース１１は、上面側に開口部が形成された有底円筒状の部材である。そして、ベース１１の内周に沿って、固定ブレード１２と、固定ブレード１２よりも幅が狭い可動ブレード１３とが交互に配置されている。固定ブレード１２と可動ブレード１３とは離間しており、それらの間をコイル３００が通る。

なお、ベース１１の内周は、ステータコア２００の中空部の径よりもわずかに小さい。そのため、挿入部１０がステータコア２００に向かって上昇すると、ステータコア２００の中空部に、固定ブレード１２及び可動ブレード１３が挿入される。なお、固定ブレード１２、及び、可動ブレード１３は、それぞれベース１１に対して上下方向に摺動可能に構成されている。

ステータ保持部２０は、複数の脚を備える支持台２１の上にパレット２２が設けられている。パレット２２は、円盤状の上部材２２Ａ及び下部材２２Ｂと、これらの部材を接続する柱部２２Ｃとにより構成される。パレット２２の上部材２２Ａ及び下部材２２Ｂには略同径の保持孔が設けられており、その保持孔にてステータコア２００が保持される。パレット２２は、ステータコア２００を保持した状態で、支持台２１上に配置されている。

また、パレット２２には、ステータコア２００の周方向の位置を決めるマーカ２３が設けられている。また、ステータコア２００の上面には、ステータコア２００のティースの端面を覆うようにカフスサポータ２４が設けられている。そして、カフスサポータ２４は、固定部２５により固定されている。なお、不図示であるが、ステータコア２００の下面においても、カフスサポータ２４が固定部２５により固定されている。ステータコア２００の上面に設けられるカフスサポータ２４は、上面側に角がない丸みを帯びた形状であるため、カフスサポータ２４がステータコア２００上に設けられることにより、コイル３００がスロット２０１に滑らかに挿入される。ステータコア２００の下面に設けられるカフスサポータ２４も同様に下面側に角がない丸みを帯びた形状である。

アライメントツール３０は、２つの径の円柱部により構成されており、大径部と大径部の下方に設けられる小径部との境界に段差面３１が設けられている。アライメントツール３０は、下方に移動されると、ステータコア２００の開口部を通り、小径部が固定ブレード１２及び可動ブレード１３の内側に挿入され、段差面３１と固定ブレード１２及び可動ブレード１３の先端とが当接する。

図２は、コイル３００が挿入されたステータコア２００の上面図である。なお、この図においては、コイル３００のうち、スロット２０１の上側の端部から突出するコイルエンド３０１が示されている。なお、図面の可読性を考慮して、一部のコイルエンド３０１のみが記載されている。

スロット２０１には、その内壁を覆うとともに内径側の開口は覆わないように絶縁紙２０２が設けられている。また、一部のスロット２０１においては、絶縁紙２０２に覆われるように、コイル３００が充填されている。そして、スロット２０１の内径側の開口には、コイル３００を係止するウェッジ２０３が設けられている。

絶縁紙２０２は、コイル３００のスロット２０１への挿入前からスロット２０１内に挿入されている。また、ウェッジ２０３は、コイル挿入装置１００によって、コイル３００とともにスロット２０１に挿入される。

次に、図３Ａから図３Ｉを用いて、コイル挿入装置１００によるステータコア２００へのコイル３００の挿入について説明する。図３Ａから図３Ｉのそれぞれは、コイル３００をステータコア２００に挿入する挿入工程の説明図である。

図３Ａを参照して、コイル挿入装置１００の詳細な構成について説明する。

まず、挿入部１０に関連する構成について説明する。

挿入部１０のベース１１は、ステータ保持部２０と対向する面に開口部が設けられており、その内周面に沿って、固定ブレード１２、及び、可動ブレード１３が設けられている。

固定ブレード１２は、ベース１１の開口部と径が略等しい円盤部１２Ａと、円盤部１２Ａと垂直に設けられるブレード部１２Ｂとにより構成されている。可動ブレード１３は、円盤部１２Ａの上面に隣接する円盤部１３Ａと、円盤部１３Ａの上方に位置するコイル支持部１３Ｂと、コイル支持部１３Ｂと垂直に設けられるブレード部１３Ｃとにより構成されている。なお、円盤部１３Ａには、ブレード部１２Ｂを貫通させる貫通孔が設けられている。

ブレード部１２Ｂ及びブレード部１３Ｃと、ベース１１の開口部の内周との間には、ステータコア２００のスロット２０１と対向するガイドが設けられており、このガイドにウェッジ２０３が設けられている。また、固定ブレード１２及び可動ブレード１３は、それぞれ、不図示の駆動手段によって、ベース１１に対して上下方向に摺動可能に構成されている。また、ブレード部１２Ｂにコイル３００の一部が掛けられている。なお、ブレード部１３Ｃにはコイル３００の一部は掛けられていない。

次に、ステータ保持部２０に関する構成について説明する。

パレット２２は、上部材２２Ａ、下部材２２Ｂ、及び、柱部２２Ｃを有しており、上部材２２Ａ及び下部材２２Ｂの開口部によって保持孔２２Ｄ内が構成されている。ステータコア２００は、この保持孔２２Ｄ内に保持されている。また、ステータコア２００の上面及び下面には、カフスサポータ２４が固定部２５によって固定されている。また、パレット２２は、ステータコア２００の周方向の位置を決めるマーカ２３を備える。なお、ステータコア２００のスロット２０１には、絶縁紙２０２が設けられている。

次に、アライメントツール３０について説明する。

アライメントツール３０は、大径部と小径部とにより構成され、大径部と小径部との境界には段差面３１が設けられている。

次に、図３Ｂに示すように、アライメントツール３０が下降すると、アライメントツール３０の小径部が固定ブレード１２及び可動ブレード１３の内側に挿入された状態になるとともに、段差面３１と、固定ブレード１２及び可動ブレード１３の先端とが当接する。このようにして、挿入部１０とアライメントツール３０とは一体となる。

次に、図３Ｃに示すように、一体となった挿入部１０とアライメントツール３０とを上昇させる。このように上昇させることにより、一体となった挿入部１０及びアライメントツール３０が、ステータコア２００の中空部に達する。

次に、図３Ｄに示すように、さらに、挿入部１０とアライメントツール３０とを一体となって上昇させる。この上昇は、ブレード部１２Ｂ及びブレード部１３Ｃの上端が、カフスサポータ２４の上方に位置するまで行われる。なお、この上昇の過程において、コイル３００は、スロット２０１の下面側の一方の端部から挿入される。

次に、図３Ｅに示すように、固定ブレード１２を固定させた状態で、可動ブレード１３、及び、アライメントツール３０を上昇させる。このようにすることで、コイル３００は、スロット２０１内に挿入された状態となる。このような状態において、スロット２０１の端部から突出するコイル３００はコイルエンドと称されている。以下では、スロット２０１の上面の端部から突出するコイルエンドをコイルエンド３０１と称し、スロット２０１の下面の端部から突出するコイルエンドをコイルエンド３０２と称するものとする。また、ウェッジ２０３が、スロット２０１の内面の開口部の所定の位置に挿入される。

そして、ブレード部１２Ｂに掛けられたコイル３００は、自身を支持するコイル支持部１３Ｂの上昇により、ブレード部１２Ｂの端部よりも上方に到達すると、コイル３００自身の重みによってブレード部１２Ｂよりも径方向外側に移動する。そして、コイル３００は、ステータコア２００の上面に落下して、スロット２０１に完全に挿入される。

なお、この図３Ｅに示した工程において、コイル３００がステータコア２００のスロット２０１に挿入される中間成形が行われる。そのため、この工程が中間工程と称される。

次に、図３Ｆに示すように、アライメントツール３０を固定させた状態で、可動ブレード１３のみを下方向に移動させる。このようにすることで、アライメントツール３０と可動ブレード１３とが分離する。

次に、図３Ｇに示すように、ベース１１を固定ブレード１２及び可動ブレード１３と一体となって下方向に移動させる。このようにすることで、挿入部１０とステータ保持部２０とが分離する。

次に、図３Ｈに示すように、挿入部１０及びアライメントツール３０に代わり、コイル拡張器４０が配置される。コイル拡張器４０は、拡張器本体４１と拡張部４２を有しており、拡張部４２がステータコア２００の上面と対向するように設けられる。コイル拡張器４０の詳細な構成は、図４Ａから図４Ｃを用いて後に説明する。

次に、図３Ｉに示すように、拡張部４２がステータコア２００の径方向外側に移動することにより、コイルエンド３０１が、径方向外側に拡張される。そして、コイル拡張器４０によって、コイルエンド３０１は、ステータコア２００の周方向にも拡張される。

なお、この図３Ｉに示した工程において、コイルエンド３０１が径方向に拡張される拡張工程が実行される。

このようなコイル３００の挿入は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相ごとに行われる。コイル３００の挿入順序は任意であるが、本実施形態では、最初にＵ相が挿入され、次にＶ相が挿入され、最後にＷ相が挿入されるものとする。それぞれの相のコイル３００の挿入は、図３Ａから図３Ｉまでの工程を経て行われる。また、各相のコイル３００は同じタイミングで挿入されるように、図３Ａの挿入工程においては同じ相のコイル３００の全てが固定ブレード１２にかけられている。

このように、ステータコア２００にＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３００が挿入されると、次に、図３Ｊに示すように、ステータコア２００の上面及び下面に設けられていたカフスサポータ２４及び固定部２５が取り外される。この状態においては、パレット２２の保持孔２２Ｄの周方向に複数設けられた爪部２６が露出する。この爪部２６は、図３Ａよりも前工程において保持孔２２Ｄにステータコア２００を挿入する際に、ステータコア２００を係止し、高さ方向の位置決めをするものである。

次に、図３Ｋに示すように、パレット２２の保持孔２２Ｄの開口部のうち、爪部２６が設けられていない保持孔２２Ｄの下方の開口部からステータコア２００を取り出す。このようにして、ステータコア２００へのコイル３００の挿入が完了する。

なお、図３Ｉに示した拡張工程において、コイルエンド３０１をステータコア２００の径方向に爪部２６に達しない程度に拡張する。このようにすることで、パレット２２からステータコア２００を取り出す時に、コイルエンド３０１と爪部２６との接触を抑制できる。

ここで、コイル拡張器４０の詳細な構成を、図４Ａから図４Ｃまでを用いて説明する。このコイル拡張器４０は、図３Ｈ、及び、図３Ｉに示したコイル３００の拡張工程にて用いられる装置である。図４Ａから図４Ｃまでの図は、コイル拡張器４０をステータコア２００の側から見た下面図である。図４Ａは、図３Ｈにおける状態と対応し、図４Ｂ及び図４Ｃは、図３Ｉにおける状態と対応する。

図４Ａを参照すれば、拡張器本体４１には、周方向に等間隔にＴ字状の溝４３が設けられる。溝４３は、拡張器本体４１の径方向に延在する溝４３Ａと、溝４３Ａとその外周方向の端部にて直行する溝４３Ｂとにより構成される。また、拡張部４２は、２つの拡張部４２Ａ、４２Ｂにより構成され、それぞれが溝４３に沿って移動可能に構成されている。図３Ｈに示されるように、これらの拡張部４２がステータコア２００と対向するので、この拡張部４２によってコイルエンド３０１を拡張することができる。なお、溝４３Ａがコイルエンド３０１の周方向の概中点に配置されるように、拡張器本体４１が配置される。

次に、図４Ｂを参照すれば、拡張部４２Ａ、４２Ｂは、一体となって溝４３Ａに沿って径方向外側に移動して、溝４３Ａの端部に到達する。図３Ｉに示されるように、拡張部４２の径方向の移動に伴って、コイルエンド３０１が、ステータコア２００の径方向に拡張される。

次に、図４Ｃを参照すれば、拡張部４２Ａ、４２Ｂは、それぞれ、溝４３Ｂに沿って、互いに周方向の反対方向に移動する。溝４３Ａがコイルエンド３０１の周方向の概中点に位置するようにコイル拡張器４０が配置されるので、拡張部４２Ａ、４２Ｂによって、コイルエンド３０１がステータコア２００の周方向に拡張される。

次に、図５Ａから図５Ｃまでを用いて、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相の順にコイル３００が挿入されることを説明する。これらの図は、ステータコア２００を上面（アライメントツール３０側）からみた図である。

図５Ａは、Ｕ相に相当するＵ相コイル３００Ｕが挿入された状態のステータコア２００の上面図である。図５Ａにおいては、Ｕ相コイル３００ＵのコイルエンドであるＵ相コイルエンド３０１Ｕが示されている。

このステータコア２００には、例えば４８個のスロット２０１が設けられている。これらのスロット２０１は、Ｕ相コイル３００Ｕが挿入されるＵ相スロット２０１Ｕ、Ｖ相コイル３００Ｖが挿入されるＶ相スロット２０１Ｖ、及び、Ｗ相コイル３００Ｗが挿入されるＷ相スロット２０１Ｗにより構成される。この図において、Ｕ相スロット２０１Ｕ、Ｖ相スロット２０１Ｖ、及び、Ｗ相スロット２０１Ｗには、それぞれ異なるハッチングが付されている。また、Ｕ相スロット２０１Ｕ、Ｖ相スロット２０１Ｖ、及び、Ｗ相スロット２０１Ｗは、それぞれが２つずつ対をなして周方向に連続して配置されている。

Ｕ相コイル３００Ｕは、Ｖ相スロット２０１Ｖ、及び、Ｗ相スロット２０１Ｗをまたぐ２つのＵ相スロット２０１Ｕに挿入される。また、挿入されたＵ相コイル３００ＵのうちＵ相スロット２０１Ｕから突出するＵ相コイルエンド３０１Ｕは、径方向に拡張されるとともに、周方向にも拡張される。

ここで、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕの周方向の拡張について説明する。Ｕ相コイル３００Ｕが挿入されるＵ相スロット２０１Ｕのうち、一方はＶ相スロット２０１Ｖと隣接し、他方はＷ相スロット２０１Ｗと隣接する。Ｕ相コイルエンド３０１Ｕは、この一方においてＶ相スロット２０１Ｖの反対側に拡張される、また、他方においてはＷ相スロット２０１Ｗの反対側に拡張される。

図５Ｂは、Ｕ相コイル３００Ｕの挿入後に、Ｖ相コイル３００Ｖが挿入された状態のステータコア２００の上面図である。この図では、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕが破線で示されており、Ｖ相コイルエンド３０１Ｖが実線で示されている。

Ｖ相コイル３００Ｖは、Ｕ相スロット２０１Ｕ、及び、Ｗ相スロット２０１Ｗをまたぐよ２つのＶ相スロット２０１Ｖに挿入される。ここで、Ｕ相コイル３００Ｕは、図５Ａに示されたように、Ｖ相スロット２０１Ｖと隣接する一方においてはＶ相スロット２０１Ｖとは反対側に拡張されている。そのため、Ｖ相コイル３００Ｖが挿入される際には、Ｖ相コイル３００ＶのＵ相コイル３００Ｕとの接触が低減するので、負荷が低減される。

そして、Ｖ相コイル３００Ｖは、Ｕ相スロット２０１Ｕに挿入された後に、コイル拡張器４０によって、径方向に拡張されるとともに周方向にて外側に拡張される。ここで、Ｖ相コイルエンド３０１Ｖの周方向の拡張について説明する。Ｖ相コイル３００Ｖが挿入されるＶ相スロット２０１Ｖのうち、一方はＵ相スロット２０１Ｕと隣接し、他方はＷ相スロット２０１Ｗと隣接する。Ｖ相コイルエンド３０１Ｖは、この一方においてＵ相スロット２０１Ｕの反対側に拡張され、他方においてＷ相スロット２０１Ｗの反対側に拡張される。

図５Ｃは、Ｕ相コイル３００Ｕ及びＶ相コイル３００Ｖの挿入後に、Ｗ相コイル３００Ｗが挿入された状態のステータコア２００の上面図である。この図では、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕ、及び、Ｖ相コイルエンド３０１Ｖが破線で示されており、Ｗ相コイルエンド３０１Ｗが実線で示されている。

Ｗ相コイル３００Ｗは、Ｕ相スロット２０１Ｕ、及び、Ｖ相スロット２０１Ｖをまたぐ２つのＷ相スロット２０１Ｗに挿入される。ここで、Ｕ相コイル３００Ｕは、図５Ａに示されたように、Ｗ相スロット２０１Ｗと隣接する他方においてＷ相スロット２０１Ｗとは反対側に拡張される。さらに、Ｖ相コイル３００Ｖは、図５Ｂに示されたように、Ｗ相スロット２０１Ｗと隣接する他方においてＷ相スロット２０１Ｗとは反対側に拡張されている。そのため、Ｗ相コイル３００Ｗが挿入される際には、Ｕ相コイル３００Ｕ及びＶ相コイル３００Ｖとの接触が抑制され、Ｗ相コイル３００Ｗへの負荷が低減される。

次に、図６Ａから図６Ｃまでを用いて、Ｕ相コイル３００Ｕ、Ｖ相コイル３００Ｖ、及び、Ｗ相コイル３００Ｗの位置関係について説明する。図６Ａから図６Ｃまでの図は、ステータコア２００の断面図である。

図６Ａは、Ｕ相コイル３００Ｕが挿入された状態のステータコア２００の断面図である。この図におけるステータコア２００の上面側、すなわち、Ｕ相スロット２０１ＵにおけるＵ相コイル３００Ｕが貫通する側である他方の端部側に、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕが設けられている。また、ステータコア２００の下面側、すなわち、Ｕ相スロット２０１ＵにおけるＵ相コイル３００Ｕが挿入される側である一方の端部側に、Ｕ相コイルエンド３０２Ｕが設けられている。

Ｕ相コイル３００Ｕは、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕの方がＵ相コイルエンド３０２Ｕよりも長くなるように、スロット２０１に挿入される。なお、このようなＵ相コイルエンド３０１Ｕ、及び、Ｕ相コイルエンド３０２Ｕの長さの比率は、図３Ｅに示されるように、固定ブレード１２が最高点に達した時の上端と、ステータコア２００の上面との位置関係に応じて定まる。

図６Ｂには、Ｕ相コイル３００Ｕの挿入後に、Ｖ相コイル３００Ｖが挿入された状態のステータコア２００の断面図である。ステータコア２００のＶ相コイル３００Ｖが貫通する側に、Ｖ相コイルエンド３０１Ｖが設けられている。また、ステータコア２００のＶ相コイル３００Ｖが挿入される側に、Ｖ相コイルエンド３０２Ｖが設けられている。

Ｖ相コイルエンド３０１Ｖは、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕが妨げとなるため、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕよりも内径側に位置する。また、Ｖ相コイル３００Ｖは、Ｖ相コイルエンド３０１Ｖの方がＶ相コイルエンド３０２Ｖよりも長くなるように、挿入される。

図６Ｃには、Ｕ相コイル３００Ｕ及びＶ相コイル３００Ｖの挿入後に、Ｗ相コイル３００Ｗが挿入された状態のステータコア２００を示す図である。ステータコア２００のＷ相コイル３００Ｗが貫通する側に、Ｗ相コイルエンド３０１Ｗが設けられている。また、ステータコア２００のＷ相コイル３００Ｗが挿入される側に、Ｗ相コイルエンド３０２Ｗが設けられている。

Ｗ相コイルエンド３０１Ｗは、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕ及びＶ相コイルエンド３０１Ｖが妨げとなるため、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕ及びＶ相コイルエンド３０１Ｖよりも内径側に位置する。また、Ｗ相コイル３００Ｗは、Ｗ相コイルエンド３０１Ｗと、Ｗ相コイルエンド３０２Ｗとが略同じ長さである。

なお、本実施形態においては、コイルエンド３０１の径方向の拡張を、ステータコア２００の径よりも小さい範囲で行う例を示したがこれに限らない。例えば、コイル拡張器４０の径が保持孔２２Ｄの径よりも大きい場合には、コイル拡張器４０によって、保持孔２２Ｄの径よりも大きく拡張できる。このようにすることで、次に挿入される相のコイル３００への挿入時の負荷をさらに低減できる。

また、本実施形態においては、コイル拡張器４０によってコイルエンド３０１がステータコア２００の面内方向に拡張される例について示したが、これに限らない。他の一例として、図３Ｉの工程の後に、コイル拡張器４０によってコイルエンド３０１をステータコア２００に押し付けてもよい。この場合には、コイルエンド３０１がステータコア２００の上面に押し付けられるので、コイルエンド３０１がさらに周方向及び径方向に拡張される。このようにすることで、コイル３００への挿入時の負荷をさらに低減できる。

第１実施形態のコイルの挿入方法、及び、コイル挿入装置１００によれば、以下の効果を得ることができる。

第１実施形態のコイルの挿入方法によれば、コイル３００のうち、スロット２０１のコイル３００が貫通する側の他方の端部から突出するコイルエンド３０１の方が、スロット２０１のコイル３００が挿入される側の一方の端部から突出するコイルエンド３０２よりも長い。

ここで、コイル３００がスロット２０１に挿入されて中間成形が行われる中間工程を模式的に示した図７Ａから図７Ｃまでを用いて、コイル３００への負荷を説明する。

図７Ａは、コイル３００のスロット２０１の一方の端部への挿入の開始タイミングを示す図である。このタイミングにおいては、コイル３００の一部がスロット２０１の一方の端部の近傍にあるティースの下面と接触するため、コイル３００への負荷が急増する。

そして、コイル３００のスロット２０１への挿入が開始されると負荷が一時的に低減するが、コイル３００のスロット２０１への挿入が進行するにつれて、コイル３００とスロット２０１との接触面積が大きくなるため、コイルへの負荷は増大する。

図７Ｂは、コイル３００がスロット２０１の全体に挿入されたタイミングを示す図である。このタイミングの後において、コイル３００のスロット２０１の他方の端部からの貫通が開始される。このタイミングにおいては、コイル３００の一部がスロット２０１の他方の端部の近傍にあるティースの上面と接触するため、コイル３００への負荷が急増する。そして、コイル３００の先端がスロット２０１の他方の端部からの貫通が開始されると、負荷は低減する。

図７Ｃは、コイル３００のスロット２０１への挿入が完了したタイミングを示す図である。このタイミングにおいては、コイルエンド３０１がステータコア２００の上面に落下するため、コイル３００への負荷が急増する。特に、この状態においては、既に挿入されているコイル３００に起因して、落下するコイルエンド３０１に大きな負荷がかかる。

本実施形態においては、図６Ａから図６Ｃまでに示したように、コイル３００の他方の端部のコイルエンド３０１の方が、コイル３００の一方の端部のコイルエンド３０２よりも長い。そのため、ある相のコイル３００が挿入される時には、すでに挿入されている相のコイルエンド３０１がより外径側に位置するので、その相のコイルエンド３０１と接触するおそれが低減される。したがって、コイル３００への負荷を低減でき、コイル３００の損傷を抑制することができる。

第１実施形態のコイルの挿入方法によれば、Ｕ相コイル３００Ｕ、及び、Ｖ相コイル３００Ｖは、他方の端部のコイルエンド３０１の方が、一方の端部のコイルエンド３０２よりも長い。

Ｕ相コイルエンド３０１Ｕの長さを調整することにより、次に挿入されるＶ相コイル３００Ｖへの負荷を低減することができる。さらに、Ｖ相コイルエンド３０１Ｖの長さを調整しておくことにより、次に挿入されるＷ相コイル３００Ｗへの負荷を低減することができる。このように、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕ、及び、Ｖ相コイルエンド３０１Ｖの長さを調整することで、Ｖ相コイル３００Ｖ、及び、Ｗ相コイル３００Ｗへの負荷を低減できる。なお、Ｕ相コイル３００Ｕの挿入時には、それ以前に何も挿入されていないため、他のコイル３００に起因する負荷の増加はない。

第１実施形態のコイルの挿入方法によれば、コイル拡張器４０によって、コイルエンド３０１は径方向に拡張される。そのため、次に挿入されるコイル３００の、スロット２０１への挿入が妨げられないので、負荷が低減され、コイルの損傷を低減できる。

第１実施形態のコイルの挿入方法によれば、コイルエンド３０１を、ステータコア２００の周方向であって、次にコイル３００が挿入されるスロット２０１の反対側に拡張する。

ここで、Ｕ相コイル３００Ｕの拡張方向について説明する。Ｕ相コイル３００Ｕが挿入されるＵ相スロット２０１Ｕのうち、一方はＶ相スロット２０１Ｖと隣接し、他方はＷ相スロット２０１Ｗと隣接する。そして、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕは、その一方においては、Ｖ相スロット２０１Ｖの反対側に拡張され、他方においては、Ｗ相スロット２０１Ｗの反対側に拡張される。

Ｖ相コイル３００Ｖの拡張方向について説明する。Ｖ相コイル３００Ｖが挿入されるＶ相スロット２０１Ｖのうち、一方はＵ相スロット２０１Ｕと隣接し、他方はＷ相スロット２０１Ｗと隣接する。そして、Ｖ相コイルエンド３０１Ｖは、その一方においては、Ｕ相スロット２０１Ｕの反対側に拡張され、他方においては、Ｗ相スロット２０１Ｗの反対側に拡張される。

したがって、Ｖ相コイル３００Ｖが挿入される場合には、すでにＵ相コイル３００Ｕが挿入されている。そして、Ｕ相コイル３００Ｕは、Ｖ相スロット２０１Ｖと隣接する一方のＵ相スロット２０１Ｕにおいて、Ｖ相スロット２０１Ｖと反対側に拡張されている。そのため、挿入されるＶ相コイル３００ＶとＵ相コイルエンド３０１Ｕとの接触が抑制されるので、負荷が低減され、コイルの損傷を低減できる。

また、Ｗ相コイル３００Ｗが挿入される場合には、すでにＵ相コイル３００Ｕ及びＶ相コイル３００Ｖが挿入されている。そして、Ｕ相コイル３００Ｕは、Ｗ相スロット２０１Ｗと隣接する他方のＵ相スロット２０１Ｕにおいて、Ｗ相スロット２０１Ｗと反対側に拡張されている。また、Ｖ相コイル３００Ｖは、Ｗ相スロット２０１Ｗと隣接する他方のＶ相スロット２０１Ｖにおいて、Ｗ相スロット２０１Ｗと反対側に拡張されている。そのため、挿入されるＷ相コイル３００Ｗと、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕ及びＶ相コイルエンド３０１Ｖとの接触が抑制されるので、負荷が低減され、コイルの損傷を低減できる。

第１実施形態のコイルの挿入方法によれば、コイル拡張器４０によって、コイルエンド３０１はパレット２２の保持孔２２Ｄの径方向の外周側まで拡張される。このようにすることで、コイル３００を挿入する際に、すでに挿入されている相のコイルエンド３０１との接触がさらに抑制されるので、負荷が低減され、コイル３００の損傷を低減できる。

また、第１実施形態のコイルの挿入方法によれば、コイル拡張器４０の他の一例によれば、コイルエンド３０１をステータコア２００の上面側に押し付ける。このようにすることで、コイルエンド３０１は周方向及び径方向にさらに拡張されるので、コイル３００を挿入する際のコイル３００の損傷をさらに低減できる。

（第２実施形態）
第１実施形態においては、パレット２２からステータコア２００を取り外す時に、コイルエンド３０１と爪部２６が接触しないように、コイルエンド３０１を爪部２６に達しない程度に拡張する例について説明した。第２実施形態においては、パレット２２からステータコア２００を取り外す時に、コイルエンド３０１と接触しないような爪部２６の他の構成について説明する。

第２実施形態においては、ステータコア２００を係止する爪部２６は、パレット２２の保持孔２２Ｄにステータコア２００が保持されている状態で、コイルエンド３０１と保持孔２２Ｄの軸方向、すなわち、深さ方向に重ならないように設けられる。このような構成になることで、ステータコア２００を保持孔２２Ｄから取り外すために軸方向に移動しても、コイルエンド３０１が爪部２６と接触しないため、コイル３００の損傷を低減することができる。以下では、このような爪部２６の具体的な例について説明する。

図８Ａは、パレット２２の第１例の上面図である。このパレット２２には、図面奥から手前方向に挿入されたステータコア２００が保持孔２２Ｄに保持される。このパレット２２には、爪部２６、及び、位置決め部２７が設けられている。爪部２６は、パレット２２にステータコア２００が挿入される際にステータコア２００を係止する。位置決め部２７は、ステータコア２００の周方向の位置を定めるのに用いられる。

図８Ｂは、ステータコア２００を保持するパレット２２の上面図である。なお、ステータコア２００には、Ｕ相コイル３００Ｕ、Ｖ相コイル３００Ｖ、及び、Ｗ相コイル３００Ｗが挿入されている。この図によれば、隣接するＵ相コイル３００Ｕの間に、爪部２６、及び、位置決め部２７が位置するように、パレット２２にステータコア２００が保持されている。すなわち、パレット２２にステータコア２００が挿入される際に、爪部２６、及び、位置決め部２７が、隣接するＵ相スロット２０１Ｕの周方向の間に配置される。

ここで、ステータコア２００は、パレット２２の爪部２６の設けられていない側（図８Ｂでは紙面奥方向）に抜き取られる。この際に、爪部２６が隣接するＵ相コイルエンド３０１Ｕの周方向の間に位置するため、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕと爪部２６とは接触しない。したがって、Ｕ相コイル３００Ｕへの負荷が低減されるので、コイル３００の損傷を抑制できる。

図９は、パレット２２の第２例の上面図である。このパレット２２には、図８Ａのパレット２２と同様の位置に、爪部２６、及び、位置決め部２７が設けられている。そして、これらの爪部２６及び位置決め部２７は、径方向に移動可能に構成されている。ステータコア２００をパレット２２に挿入する時には、爪部２６及び位置決め部２７は、保持孔２２Ｄの内周側に突出している。そのため、ステータコア２００は、パレット２２へ挿入される際には、爪部２６及び位置決め部２７により係止される。

ステータコア２００をパレット２２から抜き取る時には、爪部２６及び位置決め部２７は、径方向外側に移動して保持孔２２Ｄの外周側に収容される。したがって、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕと爪部２６とは接触しないので、コイル３００の損傷を抑制できる。

図１０Ａは、パレット２２の第３例の上面図である。図１に示すように、パレット２２は２つの円盤部が柱によって接続されており、図１０Ａには、上側（ステータコア２００の挿入側の反対側）に位置する上部材２２Ａが示されている。なお、下側（ステータコア２００の挿入側）に位置する下部材２２Ｂには、ステータコア２００と同程度の径の保持孔２２Ｄが設けられている。

図１０Ａに示されたパレット２２には貫通部２２Ｅが形成されており、貫通部２２Ｅの側面に保持爪２８が設けられている。保持爪２８は、内径側が凹状面の弾力性のある部材により構成されており、径方向内側に移動することでステータコア２００の側面と当接する。したがって、パレット２２の保持孔２２Ｄは、保持爪２８の内径側により定められる。そして、保持爪２８が径方向に移動することにより、保持孔２２Ｄの径が変化する。

図１０Ｂは、ステータコア２００を保持するパレット２２の上面図である。この図によれば、ステータコア２００は保持爪２８により外周側から保持されている。この場合においては、保持孔２２Ｄの径はステータコア２００の大きさと略等しい。そして、ステータコア２００へのコイル３００の挿入が完了すると、保持爪２８を外周方向に移動させることで、保持孔２２Ｄの径を拡大させる。このようにすることで、パレット２２からステータコア２００を取り外す際には、コイルエンド３０１と保持爪２８とが接触せず、コイル３００の損傷を抑制できる。

次に、パレット２２の第４例について説明する。第４例のパレット２２は、第１例のパレット２２と同じ構成であり、このパレット２２とともにコイル変形器５０が用いられる。

図１１Ａは、コイル変形器５０の構成を示す図である。コイル変形器５０には、円盤状の変形器本体５１と、その変形器本体５１上に設けられ移動可能な変形部５２とにより構成されている。変形器本体５１には径方向に溝５３が形成されており、この溝５３に沿って変形部５２が移動可能に構成されている。コイル変形器５０は、ステータコア２００にＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３００が全て挿入された後に、ステータコア２００の上面と対向して配置され、変形部５２が径方向内側に移動する。このようにすると、変形部５２によってコイルエンド３０１の一部が内側に変形される。

図１１Ｂは、ステータコア２００を保持するパレット２２の上面図である。コイルエンド３０１のうち、最外周に位置するＵ相コイルエンド３０１Ｕがコイル変形器５０によって内側に変形される。そして、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕの変形点の近傍に爪部２６及び位置決め部２７が配置される。ステータコア２００をパレット２２から抜き取る時には、爪部２６及び位置決め部２７は、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕの一部が変形されているため、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕと接触しないので、コイル３００の損傷を抑制できる。

第２実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

第２の実施形態によれば、爪部２６は、スロット２０１に挿入されたコイルエンド３０１と、ステータコア２００の軸方向に重ならない。

ステータコア２００は、パレット２２の保持孔２２Ｄの一方の開口部（下面）から挿入され、保持孔２２Ｄの他方の開口部（上面）に設けられた爪部２６によって係止される。ステータコア２００の上面側に着目すれば、ステータコア２００とコイルエンド３０１との間に、爪部２６が位置する。そのため、ステータコア２００をパレット２２から取り外すために下方に移動させると、コイルエンド３０１が爪部２６と接触してしまい、コイル３００が損傷するおそれがある。

しかしながら、爪部２６がコイルエンド３０１とステータコア２００の軸方向に重ならないため、ステータコア２００をパレット２２から取り外すために軸方向に移動させても、コイルエンド３０１が爪部２６と接触しないので、コイル３００の損傷を抑制できる。

第２実施形態の第１例によれば、爪部２６は、パレット２２がステータコア２００を保持する場合には、互いに隣接するＵ相スロット２０１Ｕであって、異なるＵ相コイル３００Ｕがそれぞれに挿入される前記スロットの間に位置する。

ここで、隣接するＵ相スロット２０１Ｕに異なる２つのＵ相コイル３００Ｕが挿入される場合には、隣接するＵ相スロット２０１Ｕの間に、Ｕ相コイル３００Ｕがまたがることはない。そのため、爪部２６がこの隣接するＵ相スロット２０１Ｕの間に設けられることにより、爪部２６はＵ相スロット２０１Ｕと保持孔２２Ｄの軸方向に重ならない。したがって、パレット２２からステータコア２００を取り外す時には、コイル３００が爪部２６と接触しないので、コイル３００の損傷を抑制できる。

第２実施形態の第２例によれば、爪部２６は、パレット２２の保持孔２２Ｄの径方向に移動可能に構成され、保持孔２２Ｄの内周側に突出する位置と、保持孔２２Ｄの外周側に収容される位置とに移動する。パレット２２からステータコア２００を取り外す時に、爪部２６は、径方向外側に移動して保持孔２２Ｄの外周側に収容される。このようにすることで、パレット２２からステータコア２００を取り外す時に、コイル３００が爪部２６と接触しないので、コイル３００の損傷を抑制できる。

第２実施形態の第３例によれば、ステータコア２００の側面を保持する保持爪２８が設けられており、保持爪２８は、ステータコア２００の径方向に移動可能に構成されて、保持爪２８の端面がステータコア２００の側面と外周側から当接する。ここで、ステータコア２００を保持する保持爪２８の端面により保持孔２２Ｄの径が定められる。そのため、保持爪２８が径方向に移動させることで、保持孔２２Ｄの径を変化できる。

パレット２２からステータコア２００を取り外す時に、保持爪２８を径方向外周側に移動させることにより、保持孔２２Ｄの径を大きくする。このようにすることで、ステータコア２００に挿入されたコイル３００が保持爪２８と接触しなくなるので、コイル３００の損傷を低減できる。

第２実施形態の第４例によれば、コイル変形器５０の変形部５２は、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕの周方向の中点近傍を、ステータコア２００の径方向内側に変形させる。そして、爪部２６は、Ｕ相コイルエンド３０１Ｕが変形した箇所の近傍に配置される。このようにすることで、ステータコア２００に挿入されたコイル３００が保持爪２８と接触しなくなるので、コイル３００の損傷を低減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

１０ 挿入部
１１ ベース
１２ 固定ブレード
１３ 可動ブレード
２０ ステータ保持部
２２ パレット
２５ 固定部
２６ 爪部
２８ 保持爪
３０ アライメントツール
４０ コイル拡張器
５０ コイル変形器
１００ コイル挿入装置
２００ ステータコア
２０１ スロット
３００ コイル

Claims (11)

1. 回転電機のステータコアの中空部の内面に設けられたスロットに、それぞれがループ状に巻回されたコイルを、相ごとに同じタイミングで挿入するコイルの挿入方法であって、
   前記コイルを、前記スロットの一方の端部から挿入し、他方の端部へと貫通させる中間工程と、
   前記コイルのうち前記スロットの端部からの突出部分であるコイルエンドを、前記ステータコアの端面の面内方向に拡張する拡張工程と、を有し、
   前記中間工程において、前記コイルエンドは、前記一方の端部側よりも前記他方の端部側のほうが長い、
   ことを特徴とするコイルの挿入方法。
2. 請求項１のコイルの挿入方法であって、
   前記中間工程において、最初に挿入される相、及び、その次に挿入される相の前記コイルは、前記コイルエンドが、前記一方の端部側よりも前記他方の端部側のほうが長い、
   ことを特徴とするコイルの挿入方法。
3. 請求項１または２に記載のコイルの挿入方法であって、
   前記拡張工程において、前記他方の端部側の前記コイルエンドを、前記ステータコアの周方向に拡張する、
   ことを特徴とするコイルの挿入方法。
4. 請求項３に記載のコイルの挿入方法であって、
   前記拡張工程において、前記他方の端部側の前記コイルエンドを、前記ステータコアの周方向であって、次に前記コイルが挿入される前記スロットの反対側に拡張する、
   ことを特徴とするコイルの挿入方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のコイルの挿入方法であって、
   中空の保持孔を備えるパレットの該保持孔に前記ステータコアが保持され、
   前記拡張工程において、前記他方の端部側の前記コイルエンドを、前記ステータコアの外径方向に前記保持孔よりも大きく拡張する、
   ことを特徴とするコイルの挿入方法。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のコイルの挿入方法であって、
   前記拡張工程において、前記他方の端部側の前記コイルエンドを、前記ステータコアに押し付ける、
   ことを特徴とするコイルの挿入方法。
7. 回転電機のステータコアの中空部の内面に設けられたスロットに、それぞれがループ状に巻回されたコイルを、相ごとに同じタイミングで挿入するコイル挿入装置であって、
   中空の保持孔を備え、該保持孔の一方の開口部から挿入された前記ステータコアを、該保持孔にて保持するパレットと、
   前記コイルを、前記スロットの一方の端部から挿入し、他方の端部へと貫通させる挿入部と、
   前記コイルのうち前記スロットの端部からの突出部分であるコイルエンドを、前記ステータコアの端面の面内方向に拡張する拡張部と、を有し、
   前記パレットは、該保持孔の他方の開口部の近傍に、前記ステータコアを係止する爪部を備え、
   前記爪部は、前記スロットに挿入された前記コイルエンドと、前記ステータコアの軸方向に重ならない、
   ことを特徴とするコイル挿入装置。
8. 請求項７に記載のコイル挿入装置であって、
   前記爪部は、前記パレットに前記ステータコアが保持される時には、互いに隣接する２つの前記スロットであって、最初に挿入される相の異なる前記コイルがそれぞれに挿入される前記スロットの間に位置する、
   ことを特徴とするコイル挿入装置。
9. 請求項７に記載のコイル挿入装置であって、
   前記爪部は、前記保持孔の径方向に移動可能に構成され、前記保持孔の内周側に突出する位置と、前記保持孔の外周側に収容される位置とに移動する、
   ことを特徴とするコイル挿入装置。
10. 請求項７に記載のコイル挿入装置であって、
    前記爪部は、前記ステータコアの周方向に複数設けられ、
    前記爪部は、前記保持孔の径方向に移動可能に構成され、該爪部の端面が前記ステータコアの側面と当接する、
    ことを特徴とするコイル挿入装置。
11. 請求項７に記載のコイル挿入装置であって、
    最初に挿入される相の前記他方の端部側の前記コイルエンドを、前記ステータコアの径方向内側に変形させる変形器をさらに備え、
    前記爪部は、前記パレットに前記ステータコアが保持される時には、前記変形器により前記コイルエンドが変形される位置の近傍に配置される、
    ことを特徴とするコイル挿入装置。

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