JP6258013B2 - コイル挿入装置及びステータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、スタータコアのスロットにコイルを挿入するためのコイル挿入装置、及び、ステータコアのスロットにコイルが挿入されてなるステータの製造方法に関する。

ステータコアの端面から見たときコイル同士が螺旋状に重なった形態をなすステータ（以下「螺旋巻きステータ」とする）が知られている。このような螺旋巻きステータは、コイルエンドが短く、その高さが比較的均一でコンパクトな形状となるとともに、モータとしたときのトルクムラが小さく、モータの振動や騒音を低減させることができるという優れた特性を有している。

下記特許文献１には、そのような螺旋巻きステータを製造するため、ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードを有するコイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットするコイル巻線・セット方法及びコイル巻線・セット装置が開示されている。

そして、コイル巻線・セット装置により形成された螺旋巻きされたコイルは、以下の手順でステータコアの対応するスロットに挿入されるようになっている。

すなわち、コイル挿入治具の複数本のブレードの所定間隙に、螺旋巻きしたコイルを配置する。なお、コイル挿入治具の下方には、ブレードの間隙に入り込む歯を外周面に設けたストリッパが配置されている。

次いで、コイル挿入治具のブレード上方に、コアホルダを介してステータコアを設置すると共に、コアホルダを下降させて、ステータコアをブレードの外周に装着する。このとき、図３２に示すように、ステータコア３０の内歯（ティース）３１の、拡径リブ３６ａ，３６ａを有する先端部３６が、ブレード１４の外周面に形成された溝１４ａに嵌合するようになっている。

そして、上記状態でストリッパ２０を上昇させると、ストリッパ外周の歯２１が、ブレード１４の間隙に配置されたコイルＣを押し上げて、ステータコア３０の対応するスロット３２に挿入されるようになっている。

ＷＯ２０１２／１５３８４４号公報

上記特許文献１の装置では、コイルＣを全体として螺旋状に重なり合った状態にセットするようになっているが、そのようにセットされたコイルＣをステータコア３０のスロット３２に挿入する場合には、螺旋状に積み重なったコイルＣを全スロット３２に同時挿入する必要があった。

このため、コイル挿入治具のブレード１４を全て固定ブレードとする必要があり、可動ブレードを用いた通常のコイル挿入の場合に比べて、ブレード１４とコイルＣとの間の摩擦抵抗が増大すると共に、全てのスロット３２にコイルＣを同時挿入することからますます挿入抵抗が大きくなるという問題があった。

また、螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルは、コイルの一側が隣接するコイルの下になっているので、ストリッパでコイルをスロットに挿入していくときに、上方に配置された隣接するコイルが邪魔になって、ストリッパで押し込んでも、スロットの奥方（外径側）にスムーズに入っていかない傾向があった。

このため、図３２に示すように、内歯３１の拡径リブ３６ａ，３６ａの裏側にコイルＣが滞留しやすくなり、コイルＣが、内歯３１の拡径リブ３６ａ，３６ａの裏側の面やエッジ部分に当接して、損傷しやすくなるという問題が生じることがわかった。

したがって、本発明の目的は、コイル挿入治具のブレードの所定の間隙に、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ステータコアの対応するスロットに挿入する際、コイルの損傷を防止できるようにしたコイル挿入装置、及び、ステータの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のコイル挿入装置は、ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードと、各ブレードの外側に配置された複数本のウェッジガイドと、前記ブレードの所定の隙間に両側辺を挿入されて保持されたコイルを、前記ブレードの隙間から前記ステータコアの対応するスロットに押し込むストリッパとを備え、前記コイルは、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態で前記ブレードの所定間隙に挿入されてセットされ、前記ストリッパは、前記ステータコアの対応するスロットに前記コイルを同時挿入するように構成されており、前記ステータコアの内歯は、その先端面の両側から延出された拡径リブを有し、前記ブレードの先端部に、前記ステータコアの内歯の先端の拡径リブの裏側まで覆うカバーが設けられていることを特徴とする。

本発明のコイル挿入装置においては、前記ブレードは、先端部の背面側に切欠き部が設けられたブレード本体と、該ブレード本体の切欠き部に接合された前記カバーとで構成され、前記カバーは、前記内歯の先端面に当接する端面カバー部と、前記拡径リブの側面に当接する側面カバー部と、前記拡径リブの裏側に当接する裏面カバー部とで構成される蟻溝状のガイド溝を有していることが好ましい。

本発明のコイル挿入装置においては、前記カバーは、前記ブレードの先端側の、前記ステータコアの端面から少なくとも５ｍｍの領域をカバーするように設けられていることが好ましい。

一方、本発明のステータの製造方法は、ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードと、各ブレードの外側に配置された複数本のウェッジガイドとを有するコイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ステータコアの対応するスロットに同時挿入するステータの製造方法であって、上記のいずれかのコイル挿入装置を用いて、前記コイルを挿入することを特徴とする。

本発明によれば、コイル挿入治具のブレードの所定の間隙に、螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ストリッパでステータコアのスロットに押し込んで挿入する際、ステータコアの内歯の拡径リブの裏側にコイルが滞留しても、ブレードの先端部に、ステータコアの内歯の先端の拡径リブの裏側まで覆うカバーが設けられているので、コイルが内歯の拡径リブの裏側に直接当接することを防止され、コイルの損傷を抑制することができる。

また、ステータコアの内歯の拡径リブの裏側にコイルが滞留する現象は、ブレードの先端部でコイルの挿入が完了する直前において発生しやすいので、ブレードの先端部に上記カバーを設ければ、ブレードの長さ方向の全体にカバーを設けなくても、コイルの損傷を抑制できることがわかった。それによって加工コストを低減することができる。

本発明に係るコイル挿入装置の一実施形態を示しており、その縦断面図である。 同コイル挿入装置を構成するブレードの要部拡大斜視図である。 同コイル挿入装置を構成するブレードを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は左側面図である。 同コイル挿入装置にセットされるステータコアの要部拡大説明図である。 同コイル挿入装置を構成するブレードの説明図である。 本発明の一実施形態によるステータの製造方法の第１工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同ステータの製造方法の第２工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第３工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同ステータの製造方法の第４工程を示す平面図である。 同ステータの製造方法の第５工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第６工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第７工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第８工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第９工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第１０工程を示す説明図である。 同ステータの製造方法の第１１工程を示す説明図である。 同ステータの製造方法の第１２工程を示す説明図である。 同ステータの製造方法の第１３工程を示す説明図である。 同ステータの製造方法の第１４工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第１５工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第１６工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第１７工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第１８工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法の第１９工程を示す縦断面図である。 同ステータの製造方法に用いるストリッパを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 同ステータの製造方法で挿入されたコイルのスロット内における状態を示し、（ａ）は外側コイルを挿入した状態の説明図、（ｂ）は中間成形をした状態の説明面、（ｃ）は内側コイルを挿入した状態の説明図である。 同ステータの製造方法により製造された、本発明の一実施形態によるステータのコイルエンドを平面的に見た模式図である。 ステータコアの平面図である。 ステータコアのスロットにコイルを挿入する際の状態を示しており、（ａ）はスロットへのコイルの第１挿入状態の写真、（ｂ）はスロットへのコイルの第２挿入状態の写真である。 ステータコアのスロットにコイルを挿入する際の状態を示しており、（ａ）はスロットへのコイルの第３挿入状態の写真、（ｂ）はスロットへのコイルの第４挿入状態の写真である。 ステータコアのスロットにコイルを挿入する際の状態を示しており、（ａ）はスロットへのコイルの第５挿入状態の写真、（ｂ）はスロットへのコイルの第６挿入状態の写真である。 従来の、ステータコアのスロットに、コイルを挿入した状態の説明図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るコイル挿入装置、及び、同コイル挿入装置を用いたステータコアの製造方法の、一実施形態について説明する。まず、コイル挿入装置の概略構造について説明する。

図１に示すように、この実施形態のコイル挿入装置は、ステータコア３０（図２８参照）のスロット３２にコイルを挿入するコイル挿入治具１０を有している。図１には、このコイル挿入治具１０にストリッパ２０を配置し、外側コイルＣ１をセットした状態を示している。

コイル挿入治具１０は、円筒状のホルダ１１を有し、その外周にはインデックス用のギヤ部材１２が装着されている。前記ホルダ１１の内周には、ウェッジガイド１３の基部が固定されている。また、ウェッジガイド１３の内周には、ブレード１４が配置されており、ブレード１４は、全て固定ブレードであって、それらの基部をホルダ１１の内側に配置された筒状のブレードホルダ１５に固定されている。

前記ステータコア３０は、図２８に示すように、その内周に複数の内歯（ティース）３１を有し、各内歯３１の間が、コイルが挿入されるスロット３２をなしている。また、各内歯３１の先端部３６は、その両側から延出した拡径リブ３６ａ，３６ａを有している。

前記ブレード１４は、ステータコア３０の内歯３１の先端部３６に嵌合して円環状に配列されており（図６（ａ）参照）、また、図８（ｂ）に示すように、ステータコア３０をセットした状態で、その先端部がステータコア３０の上端面からやや突出する程度の長さとされている。

そして、図２に示すように、ブレード１４の先端部には、ステータコア３０の内歯３１の先端部３６を覆うカバー９０が設けられている。

図３〜５を併せて参照すると、前記ブレード１４はブレード本体８０を有しており、該ブレード本体８０の先端部の背面側（ステータコア３０の内歯３１側の面）には、厚さ方向（ステータコア３０の半径方向）の中間部分まで穿設され、その深さで先端まで延びる切欠き部８１が設けられている。この切欠き部８１に、溶着や接着剤等の手段によって、前記カバー９０が接合されることで、ブレード１４が構成されている。

また、前記カバー９０は、前記切欠き部８１に接合されるブロック形状をなし、前記内歯３１の先端部３６の先端面に当接する端面カバー部９３と、前記内歯３１の先端部３６の拡径リブ３６ａ，３６ａ（図４参照）の側面にそれぞれ当接する側面カバー部９４，９４と、各側面カバー部９４，９４の先端から斜め内方に互いに近接するように延出し、前記拡径リブ３６ａ，３６ａの裏側にそれぞれ当接する裏面カバー部９５，９５とで構成された、あり溝形状のガイド溝９２を有している。

また、図３（ｂ）に示すように、前記端面カバー部９３の先端部には、ガイド溝９２の挿入口を次第に広げるように傾斜したテーパ部９３ａが形成されており、ステータコア３０の内歯３１の先端部３６をガイド溝９２に挿入しやすくなっている。更に、図３（ｃ）に示すように、側面カバー部９４と裏面カバー部９５との間の屈曲部９４ａは、所定曲率のＲ状をなしており、外側コイルＣ１や内側コイルＣ２を損傷させにくくなっている。

カバー９０は、ブレード１４の先端側の、ステータコア３０の端面から少なくとも５ｍｍの領域をカバーするように設けられていることが好ましい。

例えば、図５に示すように、カバー９０の長さをＬ１とし、ステータコア３０をコイル挿入治具１０にセットしたときの、ブレード１４のステータコア３０の上端面からの突出長さをＬ２とし、Ｌ１−Ｌ２＝Ｌ３としたとき、Ｌ３の長さが、ステータコア３０の端面から少なくとも５ｍｍの領域をカバーする長さとされていることが好ましく、ステータコア３０の積厚の全体をカバーする長さであることがより好ましい。なお、上記Ｌ２は、ステータの仕様によって異なるが、通常２〜８ｍｍとされる。

ウェッジガイド１３は、ステータコア３０を装着したとき、その上端部がステータコア３０の下端面に達する程度の長さとされている（図８（ｂ）参照）。また、ウェッジガイド１３は、ブレード１４の外周に配置され、各ウェッジガイド１３の間が、絶縁シート（ウェッジ）の通路となっている。絶縁シート（ウェッジ）は、図２６に示すように、第１絶縁シート３４、第２絶縁シート３５からなり、いずれも軸方向から見てコ字状に折曲されており、コイルの挿入時に、図示しないウェッジプッシャにより、スロット３２の開口部を塞ぐように、スロット３２内に挿入されるようになっている。なお、スロット３２の内周には、予めスロット絶縁シート３３が挿入されている。

ストリッパ２０は、図２５に示すように、全体として円柱状をなし、外周にブレード１４の間隙に挿入される複数の歯２１を有している。ストリッパ２０の下面には、図９等に示される駆動軸２２の先端部が着脱可能に嵌合するカップリングが配置された凹部２３が形成されている。ストリッパ２０の歯２１の突出長さは、ステータコア３０のスロット３２の開口部よりやや内方に挿入される程度の長さとされている。

図６に示すように、ストリッパ２０の上面には、円柱状のスペーサ２４が取付けられている。このスペーサ２４は、ブレード１４の内周との間に所定の間隙が形成される程度の外径とされている。この間隙は、図８及び図１９に示すように、ブレード１４に引き掛けられた外側コイルＣ１や内側コイルＣ２のループの内側が挿入される部分となる。

図７に示すように、ブレード１４上には、コアガイド５０が設置されるようになっている。コアガイド５０は、本体部５１と、導入部５２とからなっている。本体部５１は、ステータコア３０の内歯３１（図２６、２８参照）の隙間と、ブレード１４の隙間に挿入される歯５５を外周に有している。導入部５２は、ステータコア３０の内歯３１の隙間に挿入される歯５６を外周に有している。

導入部５２は、図示しないボルトによって、本体部５１の上面に固定されるようになっている。導入部５２の上面中央には、支軸５４が取付けられており、図示しない駆動装置によって、上下方向に移動するカップリング５３が、支軸５４外周に着脱可能に連結されて、コアガイド５０をブレード１４の上端部に設置したり、ブレード１４の上端部から取り外したりすることができるようになっている。

ステータコア３０をブレード１４の上部に設置するとき、ブレード１４の上部にコアガイド５０を設置しておくことにより、ステータコア３０の内歯３１の隙間に、導入部５２の歯５６が入り、更に本体部５１の歯５５が入って、ステータコア３０の内歯３１の先端部３６が、ブレード先端のカバー９０のガイド溝９２に嵌合して、ステータコア３０がブレード１４の上端部外周に装着されることになる（図４及び図８参照）。

図７、８に示すように、ステータコア３０は、パレット状のコアホルダ６０に保持されて、ブレード１４上に着脱されるようになっている。コアホルダ６０は、座板６１と天板６２とスペーサリング６３とを有し、座板６１と天板６２との間に、ステータコア３０を挟持して保持するようになっている。また、座板６１と天板６２には、ステータコア３０の内歯３１の上下端面に当接するように、外径方向から内径方向に向けて放射状に、進退可能にスライドする複数のカフサ６４が配置されている。各カフサ６４は、対応する内歯３１の上下端面に当接して、ステータコア３０の上下端面から突出するスロット絶縁シート３３（図２６参照）のカフス（折り返した襟部）が潰れないように支持する。なお、図７，８中の符号６５は、上記カフサ６４を進退動作させるための操作棒である。この装置は試作品であるため、カフサ６４を操作棒６５で進退動作させるようにしているが、実際には、カム機構を使って自動的に進退動作させることになる。そのような構造は、例えば特開平７−２２２４１１号公報などに開示された公知の構造であるため、その詳細な説明は省略することにする。

更に、本発明で用いるコイル挿入装置は、図１４〜１７に示す中間成形装置４０を備えている。中間成形装置４０は、図示しない駆動機構によって、それぞれ独立して昇降動作する、下方成形型４１と、上方成形型４２を備えている。

下方成形型４１は、全体として円筒状をなし、テーパ状の上端部４３と、その下方の周壁に周方向に沿って所定間隔でかつ軸方向に沿って所定長さで形成された押込み刃部４４とを備えている。押込み刃部４４は、図２６に示すように、ステータコア３０のスロット３２内に挿入されて、第１絶縁シート３４をスロット３２の奥方に押し込む役割をなす。押込み刃部４４の上端部は、下方に向けて次第に高くなるテーパ状をなしている。

上方成形型４２は、上記下方成形型４１が挿入可能な内径とされた円筒状をなし、内周には下方成形型４１の押込み刃部４４が挿入されるガイド溝４５が形成され、下端部外周には下方に向けて凹曲面状に縮径するコイルエンド成形部４６が形成されている。

次に、上記コイル挿入装置を用いた、本発明によるステータの製造方法の一実施形態について説明する。

図１及び図６に示すように、コイル挿入治具１０には、ストリッパ２０とスペーサ２４とが設置されている。そして、例えば、前記特許文献１（ＷＯ２０１２／１５３８４４号公報）に開示された方法によって、コイル挿入治具１０のブレード１４の所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態に、外側コイルＣ１をセットする。例えば三相誘導モータの場合は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のコイルが順番に繰り返すように周方向に並び、Ｕの片側はＷの下に入り、反対側はＶの上に載り、Ｖ相の片側はＵ相の下に入り、反対側はＷ相の上に載り、Ｗ相の片側はＶ相の下に入り、Ｗ相の反対側はＵ相の上に載るというような態様で、互いに重なり合った状態で、ブレード１４の所定の間隙に両側辺を保持させてセットする。このコイルセット方法及び装置については、上記特許文献１に詳細に説明されているので、その説明を省略することにする。また、外側コイルＣ１のループのブレード１４の内側は、スペーサ２４とブレード１４との隙間に配置されて、ストリッパ２０上に載置される。

次に、図７に示すように、図示しない駆動装置によって移動するカップリング５３に保持された支軸５４を介して、コアガイド５０をブレード１４の上方に移動させ、ブレード１４上に設置する。コアガイド５０がブレード１４上に設置されると、カップリング５３は支軸５４から外されて上方に待機し、ステータコア３０を保持したコアホルダ６０が、ブレード１４の上方に配置される。

そして、図８に示すように、コアホルダ６０を下降させると、ステータコア３０の内歯３１間に、コアガイド５０の導入部５２の歯５６及び本体部５１の歯５５が順次入り込むと共に、内歯３１がカバー９０のテーパ部９３ａによりガイドされつつ、その先端部３６がカバー９０のガイド溝９２に嵌入して、ステータコア３０がブレード１４の外周に装着される（図４及び図８参照）。

このとき、ステータコア３０の上部においては、内歯３１の先端部３６の先端面に、カバー９０の端面カバー部９３が当接し、同内歯３１の先端部３６の拡径リブ３６ａ，３６ａの側面に、カバー９０の側面カバー部９４，９４が当接し、更に前記拡径リブ３６ａ，３６ａの裏側に、カバー９０の裏面カバー部９５，９５が当接して、内歯３１の先端部３６の外周が、カバー９０によって覆われるようになっている。

上記状態で、図９に示すように、駆動軸２２が上昇し、ストリッパ２０の凹部２３に配置されたカップリングに接続されて、ストリッパ２０、スペーサ２４が上昇する。その結果、ストリッパ２０によって、外側コイルＣ１が押し上げられ、ストリッパ２０の歯２１（図２５参照）によって、外側コイルＣ１がステータコア３０の対応するスロット３２に挿入されていく。

このとき、ステータコア３０の下面にコイルガイド６６を設けたことにより、外側コイルＣ１をスムーズにスロット３２に導入させることができ、挿入部での抵抗を軽減させると共に、外側コイルＣ１の損傷を軽減することができる。また、前述したようにブレード１４は全て固定ブレードであり、外側コイルＣ１は、螺旋状に重なり合った状態で、全てのスロット３２に同時に挿入されていく。

図１０に示すように、ストリッパ２０が最大位置まで上昇すると、ブレード１４に引き掛けられていた外側コイルＣ１の両側辺が、ステータコア３０の所定のスロット３２に完全に挿入され、外側コイルＣ１の上方のループがブレード１４の上端から外れて、ステータコア３０の上端面から突出したコイルエンドとなる。

なお、ブレード１４の上端部には、前述したようにカバー９０が装着されているので、外側コイルＣ１が、ステータコア３０のスロット３２の上部に挿入されるときには、ブレード１４のカバー９０が装着された部分の隙間を通して、スロット３２に挿入されることになる。この作用、効果については、後述することにする。

こうして、外側コイルＣ１の挿入が終了すると、図１１、１２に示すように、図示しない駆動装置によって、カップリング５３及び支軸５４を介して、コアガイド５０が取り外されて所定の位置に移動する。更に、図１３に示すように、ストリッパ２０が下降して初期位置に戻る。

この状態で、図１４に示すように、コアホルダ６０をブレード１４から取外し、中間成形装置４０の下方成形型４１と上方成形型４２との間に移動させる。

次いで、図１５に示すように、下方成形型４１を上昇させ、ステータコア３０の内周に下方から挿入する。すると、下方成形型４１の押込み刃部４４が、ステータコア３０のスロット３２内に挿入される。

図２６の（ａ）に示すように、外側コイルＣ１の挿入が終了した状態で、スロット３２内には、外側コイルＣ１が挿入され、第１絶縁シート（ウェッジ）３４が、スロット３２の開口部を塞ぐように挿入されている。この状態で、上記のように下方成形型４１の押込み刃部４４をスロット３２に挿入すると、図２６（ｂ）に示すように、第１絶縁シート３４を介して、外側コイルＣ１がスロット６２の外径側に押し付けられる。

次いで、図１６に示すように、上方成形型４２を下降させ、外側コイルＣ１の上方のコイルエンドを、コイルエンド成形部４６で押圧して、同コイルエンドをステータコア３０の外径側に反るように成形する。

こうして、外側コイルＣ１の中間成形が終了したら、図１７に示すように、下方成形型４１を下降させ、上方成形型４２を上昇させて、両者の間からコアホルダ６０を取出す。

次に、図１７に示すように、コアホルダ６０を再びコイル挿入治具１０の上方に移動させる。このとき、コイル挿入治具１０のブレード１４には、前述した特許文献１（ＷＯ２０１２／１５３８４４号公報）等に開示された方法によって、コイル挿入治具１０のブレード１４の所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態に、内側コイルＣ２をセットしておく。

その際、ステータコア３０に対する配置において、内側コイルＣ２を保持させたコイル挿入治具１０は、外側コイルＣ１をセットしたときの配置と同じになるようにセットしてもよい。その場合には、例えば三相誘導モータの場合、外側コイルＣ１のＵＶＷ相のコイルに対して、内側コイルＣ２の対応するＵＶＷ相のコイルが、同じスロット３２に挿入されることになる。

また、ステータコア３０に対する配置において、内側コイルＣ２を保持させたコイル挿入治具１０は、外側コイルＣ１をセットしたときの配置に対して、ステータコア３０の１スロット分、周方向にずらしてセットしてもよい。その場合には、例えば三相誘導モータの場合、外側コイルＣ１のＵＶＷ相のコイルに対して、内側コイルＣ２の対応するＵＶＷ相のコイルが、周方向に１スロットずれて挿入されることとなる。

そして、図１９に示すように、コアホルダ６０を下降させ、コアガイド５０によって案内しながら、ステータコア３０をブレード１４の外周に装着する。

この状態で、図２０に示すように、駆動軸２２が上昇し、ストリッパ２０の凹部２３に配置されたカップリングに接続されて、ストリッパ２０、スペーサ２４が上昇する。その結果、ストリッパ２０によって、内側コイルＣ２が押し上げられ、ストリッパ２０の歯２１（図２５参照）によって、内側コイルＣ２がステータコア３０の対応するスロット３２に挿入されていく。

このときも、ステータコア３０の下面のコイルガイド６６によって、外側コイルＣ１をスムーズにスロット３２に導入させることができるので、挿入部での抵抗を軽減させると共に、外側コイルＣ１の損傷を軽減できる。また、前述したようにブレード１４は全て固定ブレードであり、内側コイルＣ２は、螺旋状に重なり合った状態で、全てのスロット３２に同時に挿入されていく。

図２１に示すように、ストリッパ２０が最大位置まで上昇すると、ブレード１４に引き掛けられていた内側コイルＣ２の両側辺が、ステータコア３０の所定のスロット３２に完全に挿入され、内側コイルＣ２の上方のループがブレード１４の上端から外れて、ステータコア３０の上端面から突出したコイルエンドとなる。

なお、ブレード１４の上端部には、前述したようにカバー９０が装着されているので、内側コイルＣ２が、ステータコア３０のスロット３２の上部に挿入されるときには、ブレード１４のカバー９０が装着された部分の隙間を通して、スロット３２に挿入されることになる。この作用、効果については、後述することにする。

こうして、内側コイルＣ２の挿入が終了すると、図２２、２３に示すように、図示しない駆動装置によって、カップリング５３及び支軸５４を介して、コアガイド５０が取り外されて所定の位置に移動する。更に、図２４に示すように、ストリッパ２０が下降して初期位置に戻る。

図２６（ｃ）は、こうして内側コイルＣ２が、ステータコア３０のスロット３２に挿入された状態が示されている。前述したように、外側コイルＣ１は、同図（ｂ）に示すように、中間成形によって外径側に押されて移動しており、内側コイルＣ２は、それによって形成された、スロット３２の内径側の空隙に挿入され、スロット３２の開口部側には、第２絶縁シート（ウェッジ）３５が挿入される。その結果、先に挿入された第１絶縁シート３４を介して、外径側に外側コイルＣ１が挿入され、内径側に内側コイルＣ２が挿入されて、図２７に示すように、ステータコア３０の端面から見たとき、螺旋巻きコイルが同心状に２重に挿入された形状となる。こうして得られたステータ７０は、コイルエンドの高さが低く、しかもフラットで、コンパクトな形状になる。

こうして得られたステータ７０は、螺旋状に重なりあって挿入されたコイルによって、モータとしたときのトルクムラが小さく、モータの振動や騒音を低減させることができると共に、コイルエンドが短いので渦電流損失が少なく、モータの小型化に寄与することができる。なお、このステータは、発電機等にも利用することができる。

図２９〜３１には、上記のように、外側コイルＣ１が挿入されたスロット３２に、更に内側コイルＣ２を挿入する際の状態の写真が示されている。図２９（ａ）は、内側コイルＣ２の第１挿入状態、図３０（ｂ）は同第２挿入状態、図３０（ａ）は同第３挿入状態、図３０（ｂ）は同第４挿入状態、図３１（ａ）は同第５挿入状態、図３１（ｂ）は同第６挿入状態を示している。なお、上記第１挿入状態〜第６挿入状態は、挿入の進行に伴って順番に付けた番号であって、それ以上の意味があるものではない。

この写真に示されるように、コイル挿入治具１０のブレード１４に螺旋状に重なりあった状態にセットされたコイルを、全スロット同時挿入していくと、コイルの一側はスロットにスムーズに挿入されていくが、コイルの他側は、その上に重なる隣接するコイルの一側に邪魔されて、スロットにスムーズに入っていかない現象が生じる。この現象は、コイルがステータコア３０のスロット３２の上部に挿入されるとき（コイル挿入が完了する直前の状態のとき）に特に顕著となる。また、内側コイルＣ２を挿入するときの方が顕著になるが、外側コイルＣ１を挿入する際にも生じる現象である。

その結果、図４に示すように、挿入しているコイルＣ１又はＣ２が、スロット３２の入口側に滞留して、内歯３１の拡径リブ３６ａの裏面に接触しようとする。しかし、この発明では、ブレード１４の先端からステータコア３０の上部に至る部分にカバー９０が装着されており、ステータコア３０の上部においては、内歯３１の拡径リブ３６ａが、その側面を側面カバー部９４で覆われるだけでなく、裏面側も裏面カバー部９５で覆われているので、コイルＣ１又はＣ２が、内歯３１の拡径リブ３６ａに直接接触するのが防止され、コイルの損傷を防ぐことができる。

なお、図５に示すように、カバー９０が、ブレード１４の先端側の、ステータコア３０の端面から少なくとも５ｍｍの領域をカバーするように設けられている場合には、コイルＣ１又はＣ２の損傷をより確実に防ぐことができる。

なお、上記実施形態では、ステータコア３０のスロット３２に、外側コイルＣ１及び内側コイルＣ２を２回に分けて挿入するようにしているが、例えば、スロット３２に挿入すべき巻数のコイルを、１回で挿入するようにしてもよい。その場合にも、ブレード１４の先端部に装着したカバー９０によって、コイルの損傷を防止する効果が得られる。

１０…コイル挿入治具
１１…ホルダ
１２…ギヤ部材
１３…ウェッジガイド
１４…ブレード
１４ａ…溝
１５…ブレードホルダ
２０…ストリッパ
２１…歯
２２…駆動軸
２３…凹部
２４…スペーサ
３０…ステータコア
３１…内歯
３２…スロット
３３…スロット絶縁シート
３４…第１絶縁シート
３５…第２絶縁シート
３６ａ…拡径リブ
４０…中間成形装置
４１…下方成形型
４２…上方成形型
４３…上端部
４４…押込み刃部
４５…ガイド溝
４６…コイルエンド成形部
５０…コアガイド
５１…本体部
５２…導入部
５３…カップリング
５４…支軸
５５…歯
５６…歯
６０…コアホルダ
６１…座板
６２…天板
６３…スペーサリング
６４…カフサ
６５…操作棒
６６…コイルガイド
７０…ステータ
８０…ブレード本体
８１…切欠き部
９０…カバー
９２…ガイド溝
９３…端面カバー部
９３ａ…テーパ部
９４…側面カバー部
９４ａ…先端部外周
９５…裏面カバー部
Ｃ１…外側コイル
Ｃ２…内側コイル

Claims (3)

1. ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードと、各ブレードの外側に配置された複数本のウェッジガイドと、前記ブレードの所定の隙間に両側辺を挿入されて保持されたコイルを、前記ブレードの隙間から前記ステータコアの対応するスロットに押し込むストリッパとを備え、前記コイルは、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態で前記ブレードの所定間隙に挿入されてセットされ、前記ストリッパは、前記ステータコアの対応するスロットに前記コイルを同時挿入するように構成されたコイル挿入装置において、
   前記ステータコアの内歯は、その先端面の両側から延出された拡径リブを有し、
   前記ブレードは、先端部の背面側に切欠き部が設けられたブレード本体と、該ブレード本体の切欠き部に接合されたカバーとで構成され、前記カバーは、前記内歯の先端面に当接する端面カバー部と、前記拡径リブの側面に当接する側面カバー部と、前記拡径リブの裏側に当接する裏面カバー部とで構成される蟻溝状のガイド溝を有し、前記ステータコアの内歯の先端の拡径リブの裏側まで覆うように構成されていることを特徴とするコイル挿入装置。
2. 前記カバーは、前記ブレードの先端側の、前記ステータコアの端面から少なくとも５ｍｍの領域をカバーするように設けられている請求項１記載のコイル挿入装置。
3. ステータコアの内歯に対応して円環状に配列された複数本のブレードと、各ブレードの外側に配置された複数本のウェッジガイドとを有するコイル挿入治具の前記ブレードの所定間隙に、コイルの一側が隣接するコイルの下になって所定間隙に入り、コイルの他側が上記と反対側に隣接するコイルの上に重なって所定間隙に入り、全体として螺旋状に重なり合った状態にセットされたコイルを、ステータコアの対応するスロットに同時挿入するステータの製造方法において、
   請求項１又は２に記載されたコイル挿入装置を用いて、前記コイルを挿入することを特徴とするステータの製造方法。