JP6140566B2 - コイル装着方法及びコイル装着治具 - Google Patents

Description

本発明は、ステータコアのティースにコイルを装着して、回転電機用のステータを製造するためのコイル装着方法及びコイル装着治具に関する。

回転電機用のステータを製造する方法としては、一体形状のステータコアにコイルを配置する方法、ステータコアを分割して形成した分割コアにコイルを配置し、このコイルが配置された分割コアを互いに連結する方法等がある。また、コイルは、複数本の細径のマグネットワイヤをまとめて巻回して形成する場合と、１本の平角線を巻回して形成する場合とがある。１本の平角線を巻回してコイルを形成した場合に、ステータコアのティースへのコイルの装着の仕方を示す技術として、例えば、特許文献１、２がある。
特許文献１においては、固定子コアにおける複数のティースに、矩形断面の平角導体を曲げ加工して形成された複数の台形コイルを挿入するモータ固定子の製造装置が開示されている。この製造装置は、台形コイルをクランプするクランプ爪と、台形コイルを斜め変形状態に規制するコイル形状規制部材とを有している。そして、クランプ爪及びコイル形状規制部材によって巻きひねりを防止した状態で、台形コイルをティースに挿入している。

また、特許文献２においては、台形コイルの複数のターン部をガイドする複数の保持部と、各保持部をターン部が巻回された巻回方向に左右移動させる移動機構とを有するモータ固定子の製造装置が開示されている。そして、台形コイルの各ターン部の動きを、各保持部によってコントロールすることにより、コイルの巻ひねりを防止しながら、コイルを斜め変形形状にしてティースに挿入している。

特開２０１２−２５７４１０号公報 特開２０１２−２５７４０９号公報

しかしながら、ステータコアにおける複数のティースに、コイルを順次装着する際には、コイルは、ステータコア又は他のコイル等と干渉しやすい状態にある。そのため、コイルの装着を円滑にするためには、コイルを装着する方法及び治具に更なる工夫が必要とされる。
特許文献１においては、クランプ爪とコイル形状規制部材とによって、台形コイルの径方向の形状変化と、台形コイルの軸方向（ステータコアの軸方向）の形状変化とを規制している。一方、特許文献２においては、複数の保持部によって、台形コイルの全てのターン部の動きを拘束している。そのため、台形コイルの動きが必要以上に拘束され、コイルの装着を円滑にするための弊害となっている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、ステータコアのティースへのコイルの装着をより柔軟かつ円滑に行うことができるコイル装着方法及びコイル装着治具を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、ステータコアのティースにコイルを装着して、回転電機用のステータを製造するためのコイル装着方法であって、
上記コイルは、平角線が略四角形状に巻回された巻回部が、上記ステータコアの径方向に３段以上に重なり、かつ径方向外周側に位置する上記巻回部ほど、上記ステータコアの周方向に向けられる幅が大きくなるよう形成されており、
上記複数の巻回部を上記径方向に挟持するとともに、上記複数の巻回部のうち最も径方向内周側に配置される最内周巻回部と、上記複数の巻回部のうち最も径方向外周側に配置される最外周巻回部とを周方向に拘束し、上記最内周巻回部と上記最外周巻回部とを上記周方向において互いに逆になる方向に相対的に移動させて、上記コイルを変形させて上記ティースに装着することを特徴とするコイル装着方法にある。

本発明の他の態様は、ステータコアのティースにコイルを装着して、回転電機用のステータを製造するためのコイル装着治具であって、
上記コイルは、平角線が略四角形状に巻回された巻回部が、上記ステータコアの径方向に３段以上に重なり、かつ径方向外周側に位置する上記巻回部ほど、上記ステータコアの周方向に向けられる幅が大きくなるよう形成されており、
上記複数の巻回部のうち最も径方向内周側に位置する最内周巻回部を支持する内周側支持部と、
上記複数の巻回部のうち最も径方向外周側に位置する最外周巻回部を支持する外周側支持部と、
上記内周側支持部と上記外周側支持部とを上記周方向において互いに逆になる方向に相対的に移動させるコイル変形機構と、を備え、
上記内周側支持部と上記外周側支持部とは、上記複数の巻回部を上記径方向に挟持するとともに、上記最内周巻回部と上記最外周巻回部とを周方向に拘束するよう構成されており、
上記コイル変形機構は、上記内周側支持部と上記外周側支持部とを相対的に移動させることにより、該内周側支持部及び該外周側支持部に支持する上記コイルを、上記ティースに装着する際に変形させるよう構成されていることを特徴とするコイル装着治具にある。

上記コイル装着方法においては、コイルをステータコアのティースに装着する際に、このコイルの支持の仕方に工夫をしている。
具体的には、コイルをティースに装着するに当たっては、複数の巻回部を径方向に挟持するとともに、複数の巻回部のうち最も径方向内周側に配置される最内周巻回部と、複数の巻回部のうち最も径方向外周側に配置される最外周巻回部とを周方向に拘束する。このコイルの支持の仕方により、複数の巻回部のうち最内周巻回部と最外周巻回部とを除く残りの中間巻回部が、周方向に自由に動くことができる状態が形成される。

また、最内周巻回部と最外周巻回部とを周方向において互いに逆になる方向に相対的に移動させて、コイルを変形させる。そして、コイルをティースに装着する際に、このコイルの中間巻回部が、ティースに装着されたインシュレータ、先にティースに装着された隣接するコイル、又はステータコア等に僅かに干渉する場合でも、この中間巻回部が柔軟に位置ずれすることができる。
また、このコイルの装着を行う際には、複数の巻回部を径方向に挟持する力を緩めることができる。これにより、中間巻回部が、より位置ずれしやすい状態を形成することができる。このとき、最内周巻回部と最外周巻回部とが周方向に拘束されていることにより、コイルの全体が不必要に位置ずれしてしまうことを防止することができる。
それ故、上記コイル装着方法によれば、ステータコアのティースへのコイルの装着をより柔軟かつ円滑に行うことができる。

上記コイル装着治具においては、内周側支持部、外周側支持部及びコイル変形機構を用いて、上記コイル装着方法と同様に、ステータコアのティースに対してコイルを装着する。このとき、コイルの全体が不必要に位置ずれしてしまうことを防止して、コイルの中間巻回部が柔軟に位置ずれすることができる。
それ故、上記コイル装着治具によれば、ステータコアのティースへのコイルの装着をより柔軟かつ円滑に行うことができる。

実施例にかかる、コイル装着治具を正面から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、コイル装着治具を側方から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、変形切換部がコイル変形位置にある状態のコイル装着治具を背面から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、変形切換部がコイル非変形位置にある状態のコイル装着治具を背面から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、コイル支持部が、コイルを変形させた原位置にある状態のコイル装着治具を上方から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、コイル支持部が、コイルを変形させていない装着位置にある状態のコイル装着治具を上方から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、θ方向回転部、変形案内レーン、変形リンク、回転軸部等の周辺を上方から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、コイル支持部の周辺を側方から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、コイルを変形させていない状態のコイル支持部の周辺を上方から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、コイルを変形させた状態のコイル支持部の周辺を上方から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、外周側支持部の周辺を正面から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、内周側支持部の周辺を正面から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、最終コイルをステータコアのティースに装着する状態を上方から見た状態で示す説明図。 実施例にかかる、最終コイル以外のコイルをステータコアのティースに装着する状態を上方から見た状態で示す説明図。

上述したコイル装着方法及びコイル装着治具における好ましい実施の形態につき説明する。
上記コイル装着方法においては、上記略四角形状の上記最内周巻回部における４つの角部を上記ステータコアの周方向及び上記ステータコアの軸方向に拘束し、かつ、上記略四角形状の上記最外周巻回部における少なくとも２つの角部を上記周方向及び上記軸方向に拘束してもよい。上記コイル装着治具においては、上記内周側支持部は、上記略四角形状の上記最内周巻回部における４つの角部を上記ステータコアの周方向及び上記ステータコアの軸方向に拘束するよう構成されており、上記外周側支持部は、上記略四角形状の上記最外周巻回部における少なくとも２つの角部を上記周方向及び上記軸方向に拘束するよう構成されていてもよい。
これらの場合には、ティースの奥側（径方向外周側）に配置される最外周巻回部の周方向への拘束は、ティースの手前側（径方向内周側）に配置される最内周巻回部の周方向への拘束よりも緩くする。これにより、ティースへのコイルの装着を、さらに柔軟かつ円滑に行うことができる。

上記コイル装着方法においては、上記ティースに装着する前の上記コイルを変形させ、上記ティースに装着を行う途中又は装着を行った後に、上記コイルの変形を復元させてもよい。上記コイル装着治具においては、上記コイル変形機構は、上記内周側支持部と上記外周側支持部とを相対的に移動させることにより、上記ティースに装着する前の上記コイルを変形させ、上記ティースに装着を行う途中又は装着を行った後に、上記コイルの変形を復元させるよう構成されていてもよい。
これらの場合には、ティースへのコイルの装着を、さらに柔軟かつ円滑に行うことができる。

以下に、コイル装着方法及びコイル装着治具にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のコイル装着方法は、ステータコア７のティース７１にコイル８を装着して、回転電機用のステータを製造するための方法である。図８、図９に示すごとく、コイル８は、平角線８０１が略四角形状に巻回された巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃが、ステータコア７の径方向Ｒに３段以上に重なり、かつ径方向Ｒの外周側に位置する巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃほど、ステータコア７の周方向Ｃに向けられる幅が大きくなるよう形成されている。なお、巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃの径方向Ｒへの巻回段数は、例えば、３段以上１０段以下とすることができる。

ティース７１にコイル８を装着するに当たっては、図８に示すごとく、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃを径方向Ｒに挟持するとともに、図１１、図１２に示すごとく、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃのうち最も径方向Ｒの内周側に配置される最内周巻回部８２Ｂと、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃのうち最も径方向Ｒの外周側に配置される最外周巻回部８２Ａとを周方向Ｃに拘束する。そして、図１０に示すごとく、最内周巻回部８２Ｂと最外周巻回部８２Ａとを周方向Ｃにおいて互いに逆になる方向に相対的に移動させて、コイル８を菱形状に変形させてティース７１に装着する。

以下に、本例のコイル装着方法及びコイル装着治具１につき、図１〜図１４を参照して詳説する。
本例においては、ティース７１にコイル８を装着する際に、内周側支持部６２、外周側支持部６１及びコイル変形機構６０を備えたコイル装着治具１を用いる。図１２に示すごとく、内周側支持部６２は、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃのうち最も径方向Ｒの内周側に位置する最内周巻回部８２Ｂを支持するよう構成されている。図１１に示すごとく、外周側支持部６１は、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃのうち最も径方向Ｒの外周側に位置する最外周巻回部８２Ａを支持するよう構成されている。図９、図１０に示すごとく、コイル変形機構６０は、内周側支持部６２と外周側支持部６１とを周方向Ｃにおいて互いに逆になる方向に相対的に移動させるよう構成されている。

また、図８に示すごとく、内周側支持部６２と外周側支持部６１とは、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃを径方向Ｒに挟持するとともに、最内周巻回部８２Ｂと最外周巻回部８２Ａとを周方向Ｃに拘束するよう構成されている。図１２に示すごとく、内周側支持部６２は、最内周巻回部８２Ｂにおける略四角形状の４つの角部８３をステータコア７の周方向Ｃ及びステータコア７の軸方向Ｌに拘束するよう構成されている。図１１に示すごとく、外周側支持部６１は、最外周巻回部８２Ａにおける略四角形状の４つの角部８３のうち周方向Ｃの一方側に位置する２つの角部８３を周方向Ｃ及び軸方向Ｌに拘束するよう構成されている。図９、図１０に示すごとく、コイル変形機構６０は、内周側支持部６２と外周側支持部６１とを相対的に移動させることにより、内周側支持部６２及び外周側支持部６１に支持するコイル８を、ティース７１に装着する際に菱形状に変形させるよう構成されている。

図８に示すごとく、外周側支持部６１は、コイル８の最外周巻回部８２Ａの上下に位置するコイル部を支持し、内周側支持部６２は、コイル８の最内周巻回部８２Ｂの上下に位置するコイル部を支持するよう構成されている。
外周側支持部６１は、コイル８の最外周巻回部８２Ａの上下のコイル部を、上下に設けられたクランパ６１１によって支え、内周側支持部６２との間にコイル８を挟持して支持するよう構成されている。内周側支持部６２は、後述するＷ方向スライダー６６に対して取り付けられている。外周側支持部６１と内周側支持部６２とは、コイル８を、巻回軸線方向Ｃ２に挟持するようにして支持する。

図１２に示すごとく、内周側支持部６２は、上下の支持部６２１に分割されて形成されている。上下の支持部６２１は、最内周巻回部８２Ｂの軸方向Ｌの上側（又は軸方向Ｌの下側）のコイル部をガイドするガイド部６２２と、このガイド部６２２に対する周方向Ｃの両側に形成され、最内周巻回部８２Ｂの周方向Ｃに位置するコイル部をガイドする一対のガイド部６２３とを有している。
図１１に示すごとく、外周側支持部６１を構成する上下のクランパ６１１は、最外周巻回部８２Ａの軸方向Ｌの上側（又は軸方向Ｌの下側）のコイル部をガイドするガイド部６１２と、このガイド部６１２に対する周方向Ｃの一方側に形成され、最外周巻回部８２Ａの周方向Ｃに位置するコイル部をガイドするガイド部６１３とを有している。

コイル変形機構６０は、内周側支持部６２と外周側支持部６１とを相対的に移動させることにより、ティース７１に装着する前のコイル８を菱形状に変形させ、ティース７１に装着を行う途中において、コイル８の変形を徐々に元の自然状態に復元させる。内周側支持部６２、外周側支持部６１及びコイル変形機構６０は、コイル８を支持する部分の機構を構成するものであり、後述するコイル支持部６として構成される。ステータコア７に対して移動して、ティース７１へコイル８を装着する機構全体は、後述する支持台１１、ベース部２、Ｘ方向スライド部３、Ｙ方向スライド部４及びθ方向回転部５によって構成される。

コイル装着治具１は、図１、図２に示すごとく、支持台１１、コイル支持部６、ベース部２、Ｘ方向スライド部３、Ｙ方向スライド部４及びθ方向回転部５を備えている。支持台１１は、ステータコア７を、その中心軸線方向Ｃ１を上下方向Ｈに向けて支持するよう構成されている。コイル支持部６は、コイル８を、その巻回軸線方向Ｃ２を上下方向Ｈに直交する移動平面に向けて支持するよう構成されている。ベース部２は、ティース７１にコイル８を装着する際のコイル支持部６の移動経路及び回転量を決定する移動案内レーン２１１を有している。

Ｘ方向スライド部３は、ベース部２に配設されており、コイル支持部６を移動平面内のＸ方向（Ｘ）にスライドさせるよう構成されている。Ｙ方向スライド部４は、Ｘ方向スライド部３に配設されており、コイル支持部６を移動平面内のＹ方向（Ｙ）にスライドさせるよう構成されている。図５、図６に示すごとく、Ｙ方向スライド部４は、コイル支持部６に支持されたコイル８をティース７１に装着する際に、コイル８を変形させる量を決定する変形案内レーン４１１を有している。θ方向回転部５は、Ｙ方向スライド部４に配設されており、コイル支持部６を移動平面内のθ回転方向（θ）に回転させるよう構成されている。θ方向回転部５は、移動案内レーン２１１に案内されて移動する移動案内体５２を有している。

図１〜図３に示すごとく、コイル支持部６は、外周側支持部６１、回転軸部６３、変形リンク６４及び内周側支持部６２を有している。外周側支持部６１は、θ方向回転部５に配設されており、コイル８の径方向Ｒの外周側としての巻回軸線方向Ｃ２の一端側を支持するよう構成されている。回転軸部６３は、θ方向回転部５に回転可能に配設されている。変形リンク６４は、回転軸部６３に固定されており、変形案内レーン４１１に案内されて移動する変形案内体６４１を有している。内周側支持部６２は、θ方向回転部５に配設されており、コイル８の径方向Ｒの内周側としての巻回軸線方向Ｃ２の他端側を支持するとともに、回転軸部６３の回転を受けて移動平面内のＷ方向（Ｗ）にスライド可能である。

図５〜図７に示すごとく、コイル装着治具１は、Ｘ方向スライド部３、Ｙ方向スライド部４及びθ方向回転部５によって、コイル支持部６が移動平面内を移動及び回転する際に、移動案内体５２が移動案内レーン２１１に沿って移動することによって、コイル支持部６の移動量及び回転量が規制されるよう構成されている。また、コイル装着治具１は、θ方向回転部５がＹ方向スライド部４に対して所定量回転する際に、変形案内体６４１が変形案内レーン４１１に沿って移動するとともに、変形リンク６４及び回転軸部６３が所定量回転することによって、内周側支持部６２が移動平面内のＷ方向（Ｗ）にスライドして、内周側支持部６２及び外周側支持部６１に支持されたコイル８の変形状態が変更されるよう構成されている。

図１３に示すごとく、ステータコア７は、円環状に形成されたヨーク部７３の内周側に、周方向Ｃに等間隔に並ぶティース７１を設けて形成されている。ティース７１同士の間には、ティース７１に装着されるコイル８が挿入配置されるスロット７２が形成されている。コイル装着治具１は、ステータコア７における複数のティース７１に対して、周方向Ｃの一方側に一巡するように順次コイル８を装着するために用いる。
図１〜図１４において、移動平面内のＹ方向（Ｙ）は、ステータコア７の径方向Ｒ、すなわちティース７１の形成方向に平行になるよう設定されており、移動平面内のＸ方向（Ｘ）は、Ｙ方向（Ｙ）に直交する方向として設定されている。移動平面内のＷ方向は、外周側支持部６１と内周側支持部６２とが並ぶ方向に直交する方向として設定されている。上下方向Ｈは鉛直方向に向けられている。

図１に示すごとく、支持台１１は、ステータコア７を支持するよう構成されている。支持台１１には、ステータコア７における各ティース７１に、コイル支持部６に支持するコイル８を順次対向させるために、ステータコア７とコイル装着治具１との相対回転位置を変更可能な回転割出装置（図示略）が配設されている。
ベース部２には、Ｙ方向スライド部４を駆動する駆動源２２が配設されている。この駆動源２２は、モータ２２１と、モータ２２１の回転力を推力に変換するボールネジ２２２とを用いて構成されている。ベース部２には、Ｙ方向スライド部４のスライド方向と平行に配設されたリニヤガイド２２３が設けられている。駆動源２２によって駆動される駆動ベース２２０は、リニヤガイド２２３に沿ってスライド可能であるとともに、θ方向回転部５に係合している。

θ方向回転部５の後述する移動カムベース５１には、駆動ベース２２０に対して当接する駆動ローラ５１１が設けられている。そして、駆動源２２による駆動力は、駆動ベースから２２０から駆動ローラ５１１を介してθ方向回転部５等に伝達される。駆動源２２によって、θ方向回転部５をＹ方向スライド部４のスライド方向に駆動すると、Ｘ方向スライド部３、Ｙ方向スライド部４及びθ方向回転部５によって、コイル支持部６が回転しながら移動する。
なお、駆動源２２によって駆動される駆動ベース２２０は、Ｙ方向スライド部４に係合していてもよい。

駆動源２２によってＹ方向スライド部４が後退した位置にあるときには、コイル支持部６は、コイル８を支持させるための原位置６０１にある。この原位置６０１においては、コイル８は、コイル支持部６によって菱形状に変形されている。また、駆動源２２によってＹ方向スライド部４が前進した位置にスライドしたときには、コイル支持部６は、ステータコア７のティース７１にコイル８を装着するための装着位置６０２に移動する。この装着位置６０２においては、コイル８は、コイル支持部６によって変形前の台形状の自然状態にある。

図５、図６に示すごとく、ベース部２の移動案内レーン２１１は、ベース部２に設けられた移動案内プレート２１に対して形成された移動案内溝２１１によって構成されている。移動案内溝２１１は、移動案内プレート２１において、θ方向回転部５及びコイル支持部６を移動及び回転させるために２条形成されている。θ方向回転部５には、移動案内体５２としての移動案内ローラ５２が設けられた移動カムプレート５１が取り付けられている。移動カムプレート５１における移動案内ローラ５２は、２条の移動案内溝２１１にそれぞれ配置されるよう２つ設けられている。２条の移動案内溝２１１は、ティース７１に装着するコイル８の移動量及び回転量を規制する装着経路Ａを形成する（図７参照）。

図１、図２に示すごとく、Ｘ方向スライド部３は、レールと、レールに対してスライドするスライダーとを有するリニヤガイド３１を用いて構成されている。このリニヤガイド３１のスライダーには、Ｘ方向ベース３０が取り付けられている。
Ｙ方向スライド部４は、レールと、レールに対してスライドするスライダーとを有するリニヤガイド４２を用いて構成されている。このリニヤガイド４２のレールはＸ方向ベース３０に配設されており、このリニヤガイド４２のスライダーには、Ｙ方向ベース４０が取り付けられている。

Ｙ方向スライド部４は、ステータコア７の径方向Ｒ、すなわちティース７１の形成方向に平行にスライドするよう構成されており、Ｘ方向スライド部３は、Ｙ方向スライド部４に直交する方向にスライドするよう構成されている。
θ方向回転部５は、Ｙ方向ベース４０に配設されたθ方向軸部５４に対して、ベアリング５５を介してθ方向ベース５０を回転可能に配設して構成されている。θ方向ベース５０は、上下方向Ｈに延びて形成されており、コイル支持部６は、θ方向ベース５０の上側部分に配設されている。

図３、図７に示すごとく、Ｙ方向スライド部４の変形案内レーン４１１は、Ｙ方向スライド部４に設けられた変形案内プレート４１に対して形成された変形案内溝４１１によって構成されている。変形案内体６４１は、θ方向回転部５に配設された変形リンク６４に設けられた変形案内ローラ６４１によって構成されている。変形リンク６４における変形案内ローラ６４１は、変形案内溝４１１に配置されている。変形案内溝４１１は、ティース７１に装着するコイル８の変形量を規制するための経路を形成する。

図３に示すごとく、回転軸部６３は、θ方向回転部５に対して回転可能な状態で上下方向Ｈに向けて支持されている。回転軸部６３の軸方向Ｌの下端部は、変形リンク６４に連結されている。θ方向回転部５には、回転軸部６３の回転を受けて従動回転する従動回転軸部６５が、上下方向Ｈに向けて回転可能に支持されている。回転軸部６３の軸方向Ｌの上端側部分と、従動回転軸部６５の軸方向Ｌの下端側部分とには、互いに噛合するギヤ６３１，６５１が設けられている。また、図５、図６に示すごとく、θ方向回転部５には、従動回転軸部６５の回転を受けて、コイル支持部６の内周側支持部６２を移動平面内のＷ方向（Ｗ）にスライドさせるＷ方向スライダー６６が配設されている。Ｗ方向スライダー６６は、従動回転軸部６５に設けられたピニオンギヤ６５２と噛合するラックによって構成されている。

変形リンク６４における変形案内ローラ６４１が変形案内溝４１１によって案内されて、変形リンク６４が回転するときには、回転軸部６３及び従動回転軸部６５が回転し、Ｗ方向スライダー６６のスライドによって、内周側支持部６２が外周側支持部６１に対してＷ方向（Ｗ）に相対的にスライドする。
図３に示すごとく、θ方向回転部５には、コイル支持部６に支持するコイル８を変形させるか否かを切り換える変形切換部６７が配設されている。変形切換部６７は、同図に示すごとく、回転軸部６３と従動回転軸部６５とがギヤ６３１，６５１によって噛合し、かつ変形案内ローラ６４１が変形案内溝４１１に配置されるコイル変形位置Ｂ１と、図４に示すごとく、変形案内ローラ６４１を変形案内溝４１１から抜き出すコイル非変形位置Ｂ２とに切換可能である。

図３、図４に示すごとく、変形切換部６７は、θ方向回転部５に対して上下方向Ｈにスライド可能に配設された切換ベース６７１と、切換ベース６７１を上下方向Ｈにスライドさせる切換駆動源６７２とを有している。切換ベース６７１はリニヤガイドを用いて構成されており、切換駆動源６７２はエアシリンダによって構成されている。切換ベース６７１から延びる延設部６７３は、回転軸部６３に取り付けられている。切換ベース６７１が上下方向Ｈの一方（本例では上方）にスライドすると、変形案内溝４１１内に配置された変形案内ローラ６４１が抜き出され、変形切換部６７がコイル非変形位置Ｂ２に切り換わる。また、切換ベース６７１が上下方向Ｈの他方（本例では下方）にスライドすると、変形案内溝４１１内に変形案内ローラ６４１が配置され、変形切換部６７がコイル変形位置Ｂ１に切り換わる。

変形リンク６４には、回転軸部６３及び従動回転軸部６５の回転並びにＷ方向スライダー６６のスライドを固定するための固定ピン６４２が設けられている。固定ピン６４２は、変形リンク６４の上下方向Ｈへのスライドによってθ方向回転部５のθ方向ベース５０に設けられた固定用穴５３に抜き差し可能になっている。また、固定ピン６４２は、変形リンク６４において変形案内ローラ６４１が設けられた下側位置とは反対側に位置の上側位置に設けられている。

図３に示すごとく、変形切換部６７がコイル変形位置Ｂ１にあるときには、回転軸部６３及び変形リンク６４が下方にスライドして、変形案内溝４１１内に変形案内ローラ６４１が配置されるとともに固定用穴５３から固定ピン６４２が抜き出される。また、図４に示すごとく、変形切換部６７がコイル非変形位置Ｂ２に切り換わったときには、回転軸部６３及び変形リンク６４が上方にスライドして、変形案内溝４１１内から変形案内ローラ６４１が抜き出されるとともに固定用穴５３に固定ピン６４２が差し込まれる。固定用穴５３に固定ピン６４２が差し込まれたときには、θ方向回転部５に対して回転軸部６３及び変形リンク６４と従動回転軸部６５とが回転することができなくなり、Ｗ方向スライダー６６のスライドが固定される。そして、変形切換部６７がコイル非変形位置Ｂ２にあるときには、θ方向回転部５がＹ方向スライド部４に対して回転する際に、コイル支持部６に支持されたコイル８を変形させないようにする。

本例のコイル装着治具１においては、ステータコア７のティース７１に対して最後に装着される最終コイル８Ａをティース７１に装着するときには、変形切換部６７をコイル変形位置Ｂ１にし、一方、ティース７１に対して最終コイル８Ａ以外のコイル８Ｂを装着するときには、変形切換部６７をコイル非変形位置Ｂ２にする。最終コイル８Ａは、ステータコア７における複数のティース７１に対して、周方向Ｃの一方側に一巡するように順次コイル８を装着するときに最後にティース７１に装着されるコイル８である。そして、最終コイル８Ａは、ティース７１及び隣接するコイル８との干渉が生じやすくなっているため、菱形状に変形させて装着することにより、適切にティース７１に装着することができる。

図１３、図１４に示すごとく、コイル８は、平角線８０１を略四角形状に巻回して形成されている。平角線８０１は、略矩形状の断面形状を有しており、銅材料等からなる導体層の外周を、樹脂材料等からなる被覆層によって被覆して形成されている。なお、平角線８０１の断面形状は、互いに平行な平坦面を有する扁平形状とすることもできる。コイル８は、１つずつティース７１の外周に装着する集中巻コイルである。コイル８は、径方向Ｒの外周側に行くほど周方向Ｃの幅が広がるティース７１の形状に合わせて、径方向Ｒの外周側に行くほど周方向Ｃの巻回幅が大きくなる形状に巻回されている。

また、ステータコア７のティース７１に装着するコイル８は、ステータコア７との絶縁を行う樹脂からなるインシュレータ８１の外周に装着するものである。最終コイル８Ａは、図１３に示すごとく、ティース７１に予め装着しておいたインシュレータ８１の外周に装着し、最終コイル８Ａ以外のコイル８Ｂは、図１４に示すごとく、インシュレータ８１の外周に装着された状態でティース７１に装着する。

図１に示すごとく、本例の移動案内レーン２１１は、最終コイル８Ａをティース７１に装着する場合に用いるもの２１１Ａ（図１３参照）と、最終コイル８Ａ以外のコイル８Ｂをティース７１に装着する場合に用いるもの２１１Ｂ（図１４参照）とがある。ベース部２における移動案内プレート２１は、上下に２つ設けられており、θ方向回転部５における移動カムプレート５１は、２つの移動案内プレート２１における移動案内溝２１１に係合する移動案内ローラ５２を上面及び下面に有している。各移動案内プレート２１における移動案内溝２１１は２条に形成されており、上面及び下面における移動案内ローラ５２は、２条の移動案内溝２１１にそれぞれ配置されるよう上面及び下面においてそれぞれ２つ設けられている。
２つの移動案内プレート２１は、ベース部２に配設されたレーン切換部２３によって上下可能である。レーン切換部２３は、レーン切換駆動源２３１によって、２つの移動案内プレート２１の移動案内溝２１１のいずれに、移動カムプレート５１の移動案内ローラ５２を配置するかを切り換えるよう構成されている。

図１３、図１４に示すごとく、各移動案内溝２１１は、コイル支持部６に支持するコイル８を、ティース７１に装着する前に、ティース７１に対して正対する状態からステータコア７の中心軸線方向Ｃ１と平行な軸線を中心に回転した状態に傾斜させて対向させ、ティース７１に装着を行う途中又は装着を行った後に、正対する状態に戻す案内経路に形成されている。
最終コイル８Ａ及び最終コイル８Ａ以外のコイル８Ｂは、周方向Ｃのいずれか一方側の部分から先行してスロット７２に挿入され、他方側の部分が遅れてスロット７２に挿入されるようにして、ティース７１に装着される。

また、図７に示すごとく、変形案内プレート４１に形成された変形案内溝４１１は、コイル支持部６に支持する最終コイル８Ａを、ティース７１に装着する前に菱形状に変形させ、ティース７１に装着を行う途中又は装着を行った後に変形を復元する経路に形成されている。そして、コイル支持部６が原位置６０１にある、最終コイル８Ａをティース７１に装着する前の状態においては、変形案内ローラ６４１が変形案内溝４１１に案内されて、最終コイル８Ａは菱形状に変形される。次いで、最終コイル８Ａは、移動案内ローラ５２が移動案内溝２１１に案内されて回転しながら移動するとともに、変形案内ローラ６４１が変形案内溝４１１に案内されて変形が復元される。その後、コイル支持部６が装着位置６０２に移動し、最終コイル８Ａがティース７１に装着される。
同図には、最終コイル８Ａの外周側中心部が通る軌道によって、最終コイル８Ａの装着経路Ａを示す。コイル支持部６が原位置６０１にあるときの最終コイル８Ａの外周側中心部の位置を符号Ｐ１で示し、コイル支持部６が装着位置６０２にあるときの最終コイル８Ａの外周側中心部の位置を符号Ｐ２で示す。

次に、本例のコイル装着方法及びコイル装着治具１の動作及び作用効果につき説明する。
コイル８をティース７１に装着するに当たっては、図８〜図１０に示すごとく、内周側支持部６２及び外周側支持部６１によって、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃを径方向Ｒに挟持するとともに、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃのうち最も径方向Ｒの内周側に配置される最内周巻回部８２Ｂと、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃのうち最も径方向Ｒの外周側に配置される最外周巻回部８２Ａとを周方向Ｃに拘束する。このコイル８の支持の仕方により、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃのうち最内周巻回部８２Ｂと最外周巻回部８２Ａとを除く残りの中間巻回部８２Ｃが、周方向Ｃに自由に動くことができる状態が形成される。

また、図９、図１０に示すごとく、コイル変形機構６０によって、最内周巻回部８２Ｂと最外周巻回部８２Ａとを周方向Ｃにおいて互いに逆になる方向に相対的に移動させて、コイル８を菱形状に変形させる。そして、コイル８をティース７１に装着する際に、このコイル８の中間巻回部８２Ｃが、ティース７１に装着されたインシュレータ８１、又は先にティース７１に装着された隣接するコイル８に僅かに干渉する場合でも、この中間巻回部８２Ｃが柔軟に位置ずれすることができる。

また、このコイル８の装着を行う際には、外周側支持部６１を構成するクランパ６１１を開閉するアクチュエータの出力を弱めて、複数の巻回部８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃを径方向Ｒに挟持する力を緩めることができる。これにより、中間巻回部８２Ｃが、より位置ずれしやすい状態を形成することができる。このとき、最内周巻回部８２Ｂと最外周巻回部８２Ａとが周方向Ｃに拘束されていることにより、コイル８の全体が不必要に位置ずれしてしまうことを防止することができる。
それ故、本例のコイル装着方法及びコイル装着治具１によれば、ステータコア７のティース７１へのコイル８の装着をより柔軟かつ円滑に行うことができる。

また、本例のコイル装着治具１は、ステータコア７のティース７１へ最終コイル８Ａを装着する過程において、コイル支持部６を適切に移動及び回転させ、またコイル支持部６に支持する最終コイル８Ａを適切に変形させることができるものである。
具体的には、ティース７１に最終コイル８Ａを装着するに当たっては、図３に示すごとく、変形切換部６７をコイル変形位置Ｂ１にし、レーン切換部２３によって、最終コイル８Ａ用の移動案内溝２１１に移動案内ローラ５２を配置しておく。そして、図５に示すごとく、コイル支持部６を原位置６０１にし、コイル支持部６に支持する最終コイル８Ａをティース７１に対向させる。このとき、変形リンク６４における変形案内ローラ６４１が変形案内プレート４１における変形案内溝４１１に案内されて、最終コイル８Ａが、ティース７１に対して傾斜する。また、移動カムプレート５１における移動案内ローラ５２が移動案内プレート２１における移動案内溝２１１に案内されて、最終コイル８Ａが菱形状に変形される。

そして、図６に示すごとく、駆動源２２によって、θ方向回転部５が駆動され、θ方向回転部５の移動カムプレート５１に設けられた移動案内ローラ５２が、ベース部２の移動案内プレート２１に設けられた移動案内溝２１１に沿って移動する。このとき、移動案内溝２１１による案内経路に沿って、Ｘ方向スライド部３及びＹ方向スライド部４がスライドするとともにθ方向回転部５が回転する。そして、最終コイル８Ａを支持するコイル支持部６は、移動平面内のＸ方向（Ｘ）及びＹ方向（Ｙ）への移動量、θ方向への回転量が規制されて移動する。これにより、最終コイル８Ａをティース７１に装着する際のコイル支持部６の移動量及び回転量を適切に設定することができる。

また、図７に示すごとく、θ方向回転部５がＹ方向スライド部４に対して所定量回転する際には、θ方向回転部５に回転軸部６３を介して配設された変形リンク６４の変形案内ローラ６４１が、Ｙ方向スライド部４の変形案内プレート４１に設けられた変形案内溝４１１に沿って移動する。そして、変形案内ローラ６４１が変形案内溝４１１に沿って移動する際に、変形リンク６４及び回転軸部６３が所定量回転するとともに従動回転軸部６５が所定量回転し、Ｗ方向スライダー６６が移動平面内のＷ方向（Ｗ）にスライドする。そして、Ｗ方向スライダー６６と一体化された、コイル８の巻回軸線方向Ｃ２の他端側を支持する内周側支持部６２がＷ方向（Ｗ）にスライドする。

このとき、コイル８の巻回軸線方向Ｃ２の一端側を支持する外周側支持部６１のθ方向回転部５に対する位置は変更されない。これにより、コイル８の巻回軸線方向Ｃ２の一端側に対するコイル８の巻回軸線方向Ｃ２の他端側の相対位置が変更され、菱形状に変形された最終コイル８Ａの形状が徐々に元の形状に復帰する。そのため、最終コイル８Ａをティース７１に装着する際に、最終コイル８Ａの変形を適切に元の状態に戻すことができる。

そして、Ｘ方向スライド部３及びＹ方向スライド部４のスライドとθ方向回転部５の回転とによってコイル支持部６が装着位置６０２まで移動する。また、外周側支持部６１のクランパ６１１による最終コイル８Ａの支持を解除して、ステータコア７のティース７１に最終コイル８Ａを取り外す。その後、駆動源２２によって、Ｘ方向スライド部３、Ｙ方向スライド部４及びθ方向回転部５を駆動して、コイル支持部６を元の原位置６０１へ戻す。

このように、コイル装着治具１においては、Ｘ方向スライド部３及びＹ方向スライド部４をスライドさせ、θ方向回転部５を所定量回転させて、コイル支持部６をティース７１に対するコイル８の装着方向に移動させることにより、コイル８の回転量及び変形量を規制して、コイル８の装着経路Ａを適切に設定することができる。そして、このコイル８の装着経路Ａは、移動案内レーン２１１及び変形案内レーン４１１の形成の仕方によって、容易に設定することができる。

１ コイル装着治具
２ ベース部
３ Ｘ方向スライド部
４ Ｙ方向スライド部
５ θ方向回転部
６ コイル支持部
６０ コイル変形機構
６１ 外周側支持部
６２ 内周側支持部
７ ステータコア
７１ ティース
８ コイル
８２Ａ 最外周巻回部
８２Ｂ 最内周巻回部
８２Ｃ 中間巻回部

Claims (6)

1. ステータコアのティースにコイルを装着して、回転電機用のステータを製造するためのコイル装着方法であって、
   上記コイルは、平角線が略四角形状に巻回された巻回部が、上記ステータコアの径方向に３段以上に重なり、かつ径方向外周側に位置する上記巻回部ほど、上記ステータコアの周方向に向けられる幅が大きくなるよう形成されており、
   上記複数の巻回部を上記径方向に挟持するとともに、上記複数の巻回部のうち最も径方向内周側に配置される最内周巻回部と、上記複数の巻回部のうち最も径方向外周側に配置される最外周巻回部とを周方向に拘束し、上記最内周巻回部と上記最外周巻回部とを上記周方向において互いに逆になる方向に相対的に移動させて、上記コイルを変形させて上記ティースに装着することを特徴とするコイル装着方法。
2. 上記略四角形状の上記最内周巻回部における４つの角部を上記ステータコアの周方向及び上記ステータコアの軸方向に拘束し、かつ、上記略四角形状の上記最外周巻回部における少なくとも２つの角部を上記周方向及び上記軸方向に拘束することを特徴とする請求項１に記載のコイル装着方法。
3. 上記ティースに装着する前の上記コイルを変形させ、上記ティースに装着を行う途中又は装着を行った後に、上記コイルの変形を復元させることを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル装着方法。
4. ステータコアのティースにコイルを装着して、回転電機用のステータを製造するためのコイル装着治具であって、
   上記コイルは、平角線が略四角形状に巻回された巻回部が、上記ステータコアの径方向に３段以上に重なり、かつ径方向外周側に位置する上記巻回部ほど、上記ステータコアの周方向に向けられる幅が大きくなるよう形成されており、
   上記複数の巻回部のうち最も径方向内周側に位置する最内周巻回部を支持する内周側支持部と、
   上記複数の巻回部のうち最も径方向外周側に位置する最外周巻回部を支持する外周側支持部と、
   上記内周側支持部と上記外周側支持部とを上記周方向において互いに逆になる方向に相対的に移動させるコイル変形機構と、を備え、
   上記内周側支持部と上記外周側支持部とは、上記複数の巻回部を上記径方向に挟持するとともに、上記最内周巻回部と上記最外周巻回部とを周方向に拘束するよう構成されており、
   上記コイル変形機構は、上記内周側支持部と上記外周側支持部とを相対的に移動させることにより、該内周側支持部及び該外周側支持部に支持する上記コイルを、上記ティースに装着する際に変形させるよう構成されていることを特徴とするコイル装着治具。
5. 上記内周側支持部は、上記略四角形状の上記最内周巻回部における４つの角部を上記ステータコアの周方向及び上記ステータコアの軸方向に拘束するよう構成されており、
   上記外周側支持部は、上記略四角形状の上記最外周巻回部における少なくとも２つの角部を上記周方向及び上記軸方向に拘束するよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載のコイル装着治具。
6. 上記コイル変形機構は、上記内周側支持部と上記外周側支持部とを相対的に移動させることにより、上記ティースに装着する前の上記コイルを変形させ、上記ティースに装着を行う途中又は装着を行った後に、上記コイルの変形を復元させるよう構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のコイル装着治具。

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