JP6591574B2 - 波巻コイルの保持装置、保持方法及び挿入方法 - Google Patents

Description

本発明は、波巻コイルを回転電機の環状のステータに装着するときに、装着前の波巻コイルを保持する波巻コイルの保持装置などに関する。

従来、回転電機のステータに装着される波巻コイルとして、特許文献１に記載されたものが知られている。この波巻コイルは、多数のコイル部材を組み合わせたものであり、このコイル部材は、２つの直線部及び接続部を有している。これらの２つの直線部は、互いに平行に配置され、互いの一端部が「く」の字状の接続部によって一体に接続されている。

この波巻コイルをステータに装着する場合、コイル部材の２つの直線部をそれぞれ、ステータの軸線方向からステータの２つのスロットに挿入し、スロットを通り抜けた先端部を曲げ加工する。そして、多数のコイル部材をスロットに挿入した後、それらの曲げ加工した多数の部位同士を溶接し、一体化することによって、波巻コイルがステータに装着される。

特開２０１７−１５８２５５号公報

上記従来の波巻コイルによれば、多数のコイル部材をスロットに挿入する作業と、挿入後に多数の部位を溶接する作業とを実行する必要があるので、工数が増大し、製造コストが増大するおそれがある。これを回避するには、波巻コイルの部材点数を低減すると同時に、溶接を用いることなく、波巻コイルをステータに装着する必要がある。

そのような装着手法としては、例えば、ステータ装着前に、波巻コイルを環状に構成し、ステータの内径よりも小さく縮径した状態で治具などの保持装置に保持するとともに、その状態から拡径することによって、波巻コイルをステータのスロットに挿入する手法が考えられる。しかし、このような手法を用いた場合、環状の波巻コイル全体を拡縮する必要があるので、拡縮時の荷重が増大してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、環状の波巻コイルを、ステータに装着する前に、拡縮時の荷重を低減可能な状態で保持できる波巻コイルの保持装置などを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の波巻コイル９の保持装置１は、環状の波巻コイル９を縮径してから拡径しながら回転電機の環状のステータ６のスロット６ａにステータ６の径方向に沿って挿入するときに、挿入前の縮径状態の波巻コイル９を保持する波巻コイル９の保持装置１において、波巻コイル９は、波巻コイル９の周方向に所定間隔を存して交互に設けられ、拡径時にスロット６ａに挿入される第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂと、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの一端部間と第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの他端部間とを周方向に交互に接続する接続部（腕部１２、ターン部１３）と、を有しており、装置本体（上本体部２、中本体部３、下本体部４）と、装置本体に設けられ、第１直線部１１ａを波巻コイル９の軸線方向に沿う状態で保持し、第２直線部１１ｂを、第２直線部１１ｂの軸線方向の両端側の部位を波巻コイル９の軸線方向に対して波巻コイル９の周方向の逆側に互いにずれるとともに、第２直線部１１ｂと接続部（腕部１２）との間の屈曲角度θｂ’が第１直線部１１ａと接続部（腕部１２）との間の屈曲角度θａ’よりも小さくなるような状態に保持する保持部（上ピン２ｂ、中ピン３ｂ、下ピン４ｂ）と、を備えることを特徴とする。

この波巻コイルの保持装置によれば、保持部により、波巻コイルの第１直線部が波巻コイルの軸線方向に沿う状態で保持されるとともに、第２直線部の軸線方向の両端側の部位が波巻コイルの軸線方向に対して波巻コイルの周方向の逆側に互いにずれるとともに、第２直線部と接続部との間の屈曲角度が第１直線部と接続部との間の屈曲角度よりも小さくなるような状態に保持される。この保持状態から波巻コイルを外径方向に押圧し、波巻コイルを拡径しようとした場合、第１直線部、第２直線部及び接続部が同時に外径方向に移動する。その際、第１直線部は軸線方向に沿う状態で外径方向に移動するとともに、第２直線部は、接続部との間の屈曲角度が第１直線部と接続部との間の屈曲角度よりも小さいので、この屈曲角度がより大きくなるように変形しながら外径方向に移動することになる。このように、拡径時、第２直線部を接続部との間の屈曲角度が増大するように変形させながら移動させることができるので、拡径時の荷重を、第１直線部と第２直線部とが平行に保持されているときよりも低減することができる。さらに、波巻コイルを、第１直線部及び第２直線部を上記の状態に変形させた後、縮径しながら保持装置に保持させることにより、縮径時の荷重を低減することができる。

本発明において、保持部は、装置本体の軸線方向に互いに離間するように配置された一対の第１保持部（上ピン２ｂ，２ｂ、下ピン４ｂ，４ｂ）を１組として、装置本体の周方向に沿って配置された少なくとも１組の第１保持部を有しており、一対の第１保持部は、装置本体の周方向に対して相対的に移動可能に構成され、第２直線部１１ｂの軸線方向の両端側の部位を波巻コイル９の周方向の逆側に互いにずれた状態で保持することが好ましい。

この波巻コイルの保持装置によれば、一対の第１保持部によって、第２直線部の軸線方向の両端側の部位が波巻コイルの周方向の逆側に互いにずれた状態で保持される。これら一対の第１保持部は、装置本体の周方向に対して相対的に移動可能に構成されているので、これらを治具として用いることにより、第２直線部の両端側の部位のずれ度合いを自在に設定することができる。また、これら一対の第１保持部が、装置本体の軸線方向に互いに離間するように配置されているので、第２直線部の両端側の部位のずれを容易に形成することができる。さらに、一対の第１保持部は、装置本体の周方向に対して相対的に移動可能に構成されているので、これらの第１保持部の径方向の長さを適切に設定することにより、波巻コイルを拡径してからスロットに挿入する前に、第２直線部を波巻コイルの軸線方向に沿う状態に容易に変形させることができる。

本発明において、一対の第１保持部の各々は、第２直線部１１ｂを周方向の両側から挟み込むように保持する一対のピン（上ピン２ｂ，２ｂ、下ピン４ｂ，４ｂ）で構成されていることが好ましい。

この波巻コイルの保持装置によれば、各第１保持部が第２直線部を周方向の両側から挟み込むように保持する一対のピンで構成されているので、第２直線部の両端側の部位を周方向に互いにずれた状態で容易に保持することができる。さらに、上述したように、波巻コイルを拡径してからスロットに挿入する前に、第２直線部を波巻コイルの軸線方向に沿う状態に変形させる作業をさらに容易に実行することができる。

本発明において、保持部は、装置本体の周方向に沿って配置され、第１保持部と異なる少なくとも１つの第２保持部（中ピン３ｂ，３ｂ）をさらに有しており、少なくとも１つの第２保持部（中ピン３ｂ，３ｂ）は、第２直線部１１ｂにおける両端側の部位間の所定部位を保持するように構成されていることが好ましい。

この波巻コイルの保持装置によれば、第１保持部と異なる複数の第２保持部が装置本体の周方向に沿って配置され、少なくとも１つの第２保持部が第２直線部における両端側の部位間の所定部位を保持しているので、一対の第１保持部によって、第２直線部の軸線方向の両端側の部位のずれを形成するときに、第２直線部を周方向に位置決めしながら、このずれを形成することができる。さらに、上述したように、波巻コイルを拡径してからスロットに挿入する前に、第２直線部を周方向に位置決めしながら、波巻コイルの軸線方向に沿う状態に変形させることができ、第２直線部をスロットに挿入する作業を容易に実行することができる。

本発明において、一対の第１保持部（上ピン２ｂ，２ｂ、下ピン４ｂ，４ｂ）の少なくとも一方と第２保持部（中ピン３ｂ，３ｂ）は、第２直線部１１ｂの軸線方向の両端側の部位を波巻コイル９の周方向の逆側に互いにずれるように変形させてから、変形状態に保持することが好ましい。

この波巻コイルの保持装置によれば、第２直線部の軸線方向の両端側の部位を波巻コイルの周方向の逆側に互いにずれるように変形させてから変形状態に保持できる保持装置を、一対の第１保持部と第２保持部により、又は一対の第１保持部の一つと第２保持部により実現することができる。

本発明において、装置本体は、円筒面状の外周面２ａを有し、外周面２ａに一対の第１保持部の一方（上ピン２ｂ，２ｂ）が設けられた第１装置本体（上本体部２）と、円筒面状の外周面４ａを有し、外周面４ａに一対の第１保持部の他方（下ピン４ｂ，４ｂ）が設けられた第２装置本体（下本体部４）と、第１装置本体（上本体部２）及び第２装置本体（下本体部４）の間に配置され、円筒面状の外周面３ａを有し、外周面３ａに第２保持部（中ピン３ｂ，３ｂ）が設けられた第３装置本体と、を備え、第１〜第３装置本体（上本体部２、下本体部４、中本体部３）は装置本体の軸線に対して互いに同心に配置され、第１装置本体（上本体部２）及び第２装置本体（下本体部４）は、装置本体の周方向に沿って、互いに逆方向に回動自在に構成されていることが好ましい。

この波巻コイルの保持装置によれば、装置本体が、装置本体の軸線に対して互いに同心に配置された第１〜第３装置本体を備え、第１装置本体の外周面には一対の第１保持部の一方が設けられ、第２装置本体の外周面には、一対の第１保持部の他方が設けられ、第３装置本体の外周面には、第２保持部が設けられている。さらに、第１装置本体及び第２装置本体は、装置本体の周方向に沿って、互いに逆方向に回動自在に構成されているので、前述したように、第２直線部の両端側の部位のずれ度合いを自在に設定できると同時に、そのような治具を、３つの装置本体からなる１つの装置として実現することができる。

本発明において、ステータ６の外方においてスロット６ａに沿って径方向に延び、波巻コイル９の拡径時に、第１直線部１１ａをスロット６ａに案内する案内部（ガイドピン６ｃ，６ｃ）をさらに備えることが好ましい。

この波巻コイルの保持装置によれば、ステータの外方においてスロットに沿って径方向に延びる案内部によって、波巻コイルの拡径時に、第１直線部がスロットに案内されるので、第１直線部をスロットに挿入する作業を容易に実行することができる。

本発明において、波巻コイル９の第２直線部１１ｂは、第１直線部１１ａに対して波巻コイル９の径方向の内側に所定距離（ずれ量Ｌ１）分、ずれた状態で設けられていることが好ましい。

この波巻コイルの保持装置によれば、波巻コイルの第２直線部は、第１直線部に対して波巻コイルの径方向の内側に所定長さ分、ずれた状態で設けられているので、この所定距離を適切に設定することにより、第１直線部をスロット内に挿入した後、第２直線部を波巻コイルの軸線方向に沿う状態に変形させてから、第２直線部をスロットに挿入することができる。それにより、第１直線部及び第２直線部が径方向において同じ位置関係に設けられている場合と比べて、第１直線部がスロット内に挿入されることで、波巻コイルがより拡径された状態で、第２直線部を波巻コイルの軸線方向に沿う状態に変形させることができ、その変形作業時の荷重をさらに低減することができる。

本発明において、波巻コイル９の接続部は、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂから波巻コイル９の周方向側に折れ曲がりながら、互いに近づくように延びる２つの腕部１２，１２と、２つの腕部１２，１２の一方からねじれながら１回転して２つの腕部１２，１２の他方に連続するターン部１３とを備えていることが好ましい。

この波巻コイルの保持装置によれば、波巻コイルの接続部は、第１直線部及び第２直線部から波巻コイルの周方向側に折れ曲がりながら、互いに近づくように延びる２つの腕部と、２つの腕部の一方からねじれながら１回転して２つの腕部の他方に連続するターン部とを備えている。それにより、波巻コイルの拡径時、第２直線部を接続部との間の屈曲角度がより大きくなるように変形させるときに、ターン部を、その１回転している部分の曲率をより大きくなるように変形させることができるので、ターン部を備えていない場合と比べて、拡径時の荷重をさらに低減することができる。

前述した目的を達成するために、本発明の波巻コイル９の保持方法は、環状の波巻コイル９を縮径してから拡径しながら回転電機の環状のステータ６のスロット６ａにステータ６の径方向に沿って挿入する際、挿入前の縮径状態の波巻コイル９を保持装置１によって環状に保持する波巻コイル９の保持方法において、波巻コイル９は、波巻コイル９の周方向に所定間隔を存して交互に設けられ、拡径時にスロット６ａに挿入される第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂと、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの一端部間と第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの他端部間とを周方向に交互に接続する接続部（腕部１２、ターン部１３）と、を有しており、保持装置１によって、第１直線部１１ａを波巻コイル９の軸線方向に沿う状態で保持するとともに、第２直線部１１ｂの軸線方向の両端側の部位を波巻コイル９の軸線方向に対して波巻コイル９の周方向の逆側に互いにずれるとともに、第２直線部１１ｂと接続部との間の屈曲角度が第１直線部１１ａと接続部との間の屈曲角度よりも小さくなるような状態に保持することを特徴とする。

この波巻コイルの保持方法によれば、上述した波巻コイルの保持装置と同じ作用効果を奏することができる。

前述した目的を達成するために、本発明の波巻コイル９の挿入方法は、上記の波巻コイル９の保持方法によって保持された波巻コイル９を、波巻コイル９を拡径するとともに第２直線部１１ｂを波巻コイル９の軸線方向に沿う状態に変形させてから、回転電機のステータ６のスロット６ａにステータ６の径方向に沿って挿入することを特徴とする。

この波巻コイルの挿入方法によれば、拡縮時の荷重を低減しながら、波巻コイルをスロットに挿入することができる。

本発明の一実施形態に係る波巻コイルの保持装置の構成を示す斜視図である。 波巻コイルのコイル部材の正面図である。 コイル部材の平面図である。 図２ＡのＸ部の拡大図である。 コイル部材がステータに装着されたときの状態を示す斜視図である。 ステータの正面図である。 波巻コイルをステータに装着した状態を示す正面図である。 保持装置に装着する前の１つのコイル部材の変形状態を示す図である。 保持装置に装着する前に２つのコイル部材を組み合わせた状態を示す図である。 ２つのコイル部材を保持装置に装着した状態を示す図である。 ２つのコイル部材を保持装置によって変形させた状態を示す図である。 ２つのコイル部材を変形させた後、保持装置によって保持した状態を示す斜視図である。 ２つのコイル部材をスロットに挿入する前の状態を示す図である。 ２つのコイル部材の第１直線部がスロットに挿入された状態を示す図である。 ２つのコイル部材の第１直線部及び第２直線部がスロットに挿入された状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る波巻コイルの保持装置、保持方法及び挿入方法について説明する。本実施形態の保持装置は、後述する波巻コイルを回転電機用のステータに装着する際、装着前に保持するための治具に相当する。

図１に示すように、保持装置１は、同図の上側から下側に向かって、上本体部２、中装置本体３及び下装置本体４を順に備えている。これらの３つの本体部２〜４は、いずれも同径の円板形状を有し、互いに同心に配置されている。なお、以下の説明では、便宜上、図１の上側を「上」といい、下側を「下」というとともに、保持装置１の径方向、周方向及び軸線方向をそれぞれ、「径方向」、「周方向」及び「軸線方向」という。

上本体部２は、金属製（例えばステンレス製）のものであり、その外周面２ａが円筒面状に形成されている。図１において、この外周面２ａの上下方向の中央の位置には、周方向に並んだ一対の上ピン２ｂ，２ｂを１組として、計１２組の上ピン２ｂ，２ｂが全周に渡って互いに等間隔に配置されている。なお、同図は概略図であり、実際の装置においては、ステータのスロット数に対応する数の上ピン２ｂ，２ｂが配置されている。

これらの上ピン２ｂはいずれも、円柱状の金属製（例えばステンレス製）のものであり、上本体部２の外周面２ａから径方向に突出した状態で、上本体部２に固定されている。なお、本実施形態では、上本体部２が装置本体及び第１装置本体に相当し、上ピン２ｂが保持部及び第１保持部に相当する。

１組の上ピン２ｂ，２ｂは、後述するコイル部材１０の直線部１１（図２Ｂ参照）を両者の間に遊嵌状態で保持するためのものであり、両者の間隔は、直線部１１の周方向の幅よりも少し大きく設定されているとともに、両者の長さすなわち外周面２ａからの突出長さは、後述するずれ量Ｌ１よりも若干短い値に設定されている。この理由については後述する。

また、中本体部３は、上本体部２と同様に、金属製（例えばステンレス製）のものであり、その外周面３ａが円筒面状に形成されている。この外周面３ａの上下方向の中央の位置には、周方向に並んだ一対の中ピン３ｂ，３ｂを１組として、計１２組の中ピン３ｂ，３ｂが全周に渡って互いに等間隔に配置されている。

これらの中ピン３ｂはいずれも、上述したピン２ｂと同様に、円柱状の金属製（例えばステンレス製）のものであり、中本体部３の外周面３ａから突出した状態で、中本体部３に固定されている。なお、本実施形態では、中本体部３が装置本体及び第３装置本体に相当し、中ピン３ｂが保持部及び第２保持部に相当する。

１組の中ピン３ｂ，３ｂも、１組の上ピン２ｂ，２ｂと同様に、後述するコイル部材１０の直線部１１を両者の間に遊嵌状態で保持するためのものであり、両者の間隔は、１組の上ピン２ｂ，２ｂの間隔と同じ値に設定されている。また、１組の中ピン３ｂ，３ｂの長さは、１組の上ピン２ｂ，２ｂよりも長い、ずれ量Ｌ１の２倍よりも若干短い値に設定されている。この理由については後述する。

一方、下本体部４は、金属製（例えばステンレス製）のものであり、前述した上本体部２と同一に構成されている。すなわち、下本体部４は、その外周面４ａが円筒面状に形成され、外周面４ａの上下方向の中央の位置には、周方向に並んだ一対の下ピン４ｂ，４ｂを１組として、計１２組の下ピン４ｂ，４ｂが全周に渡って互いに等間隔に配置されている。

これらの下ピン４ｂはいずれも、円柱状の金属製（例えばステンレス製）のものであり、下本体部４の外周面４ａから突出した状態で、下本体部４に固定されている。なお、本実施形態では、下本体部４が装置本体及び第２装置本体に相当し、下ピン４ｂが保持部及び第１保持部に相当する。

１組の下ピン４ｂ，４ｂも、１組の上ピン２ｂ，２ｂ及び中ピン３ｂ，３ｂと同様に、後述するコイル部材１０の直線部１１を両者の間に遊嵌状態で保持するためのものであり、両者の間隔及び突出長さは、１組の上ピン２ｂ，２ｂの間隔及び突出長さと同じ値に設定されている。また、上ピン２ｂと下ピン４ｂとの上下方向の間隔は、直線部１１の長さとほぼ同一に設定されているとともに、中ピン３ｂは、両者の上下方向の中央に配置されている。

また、以上の３つの本体部２〜４において、中本体部３は、保持装置１の中心軸線周りに回動不能に設けられ、上本体部２及び下本体部４は、保持装置１の中心軸線周りに回動可能に設けられている。上本体部２及び下本体部４には、図示しないアクチュエータが連結されており、このアクチュエータによって、互いに異なる回転方向に駆動されるように構成されている。この理由については後述する。

次に、本実施形態の保持装置１によって保持される波巻コイルについて説明する。この波巻コイル９は、図４に示す回転電機用のステータ６に装着されるものである。このステータ６の内周には、所定数（本実施形態では７２個）のスロット６ａが周方向に並んでおり、各スロット６ａは、隣り合う２つのコア歯６ｂ，６ｂ間に形成されている。

波巻コイル９は、図２Ａ，２Ｂに示すコイル部材１０を複数個（例えば１２個）、ステータ６のスロット６ａに挿入することにより、図５に示す状態で装着される。

このコイル部材１０は、ステータ６に装着された状態では、図３に示すように円環状の形状になっているとともに、この状態は、図２Ａに示すコイル部材１０の両端部を下方に引っ張りながら湾曲させた形状に相当する。また、コイル部材１０は、後述するように、環状に縮径された状態で保持装置１に一旦、装着された後、拡径されることによってステータ６に装着されるので、以下のコイル部材１０の各構成の説明においても、保持装置１の径方向及び周方向を適宜、コイル部材１０の「径方向」及び「周方向」という。

コイル部材１０は、図２Ｃに示すように、４つのコイル要素１０Ａ〜１０Ｄを一体に組み合わせたものであり、４つのコイル要素１０Ａ〜１０Ｄの各々は、３本の導線で構成されている。

具体的には、コイル要素１０Ａは３本の導線１０ａで構成されており、これらの３本の導線１０ａは、互いに同じ断面積に設定され、その長辺側が互いに接する状態で並んでいる。また、コイル要素１０Ｂは３本の導線１０ｂで構成されており、これらの３本の導線１０ｂも、互いに同じ断面積に設定され、その長辺側が互いに接する状態で並んでいる。

さらに、コイル要素１０Ｃは３本の導線１０ｃで構成されており、これらの３本の導線１０ｃも、互いに同じ断面積に設定され、その長辺側が互いに接する状態で並んでいる。また、コイル要素１０Ｄは３本の導線１０ｄで構成されており、これらの３本の導線１０ｄも、互いに同じ断面積に設定され、その長辺側が互いに接する状態で並んでいる。

以上の１２本の導線１０ａ〜１０ｄはいずれも、平角導線タイプのものであり、導電性の高い金属（例えば銅やアルミニウム合金）の表面に、絶縁材をコーティングしたもので構成されている。なお、図２Ａ〜２Ｃにおいては、理解の容易化のために、導線１０ａ〜１０ｄの各々を示すラインが適宜、省略されており、この点は後述する各図においても同様である。

コイル部材１０は、図２Ａ，２Ｂに示すように、直線部１１、腕部１２、ターン部１３及び結線部１４を備えており、これらの要素１１〜１４は、４つのコイル要素１０Ａ〜１０Ｄをフラットワイズ曲げ加工することによって一体に形成されている。すなわち、４つのコイル要素１０Ａ〜１０Ｄにおいて、３本の導線の長辺側が互いに接している方向に曲げ加工することにより、上記の要素１１〜１４が一体に形成されている。

直線部１１は、軸線方向に沿って延びるとともに、コイル部材１０がステータ６に装着されるときに、ステータ６のスロット６ａに挿入される部位であり、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂを備えている。

これらの第１及び第２直線部１１ａ，１１ｂは、周方向に交互に配置され、第１直線部１１ａは、第２直線部１１ｂに対して、４本の導線１０ａ〜１０ｄの径方向の厚さＬ１分、外径方向にずれた位置関係（オフセットされた位置関係）で設けられている。以下、この厚さＬ１を「ずれ量Ｌ１」という。

また、第１及び第２直線部１１ａ、１１ｂの各々は、その両端部間の長さがスロット６ａの軸線方向のサイズよりも若干、長くなっており、スロット６ａに挿入されるときに、図２Ｂに示す長さＬ２の部位で、スロット６ａに嵌合する。

さらに、一対の腕部１２，１２は、第１及び第２直線部１１ａ，１１ｂから波巻コイル９の周方向側に折れ曲がりながら、互いに近づくようにターン部１３まで延びており、ターン部１３は、一方の腕部１２の一端からねじれながら１回転して他方の腕部１２の一端に連続している。

このターン部１３の構成により、ターン部１３の両側の一対の腕部１２，１２は、前述したずれ量Ｌ１（所定距離）分、互いに径方向にずれるように構成されている。これに加えて、隣り合う２つのターン部１３，１３は、波巻コイル９の径方向に対して、互いに逆方向に１回転しながらねじれている。以上の構成により、上述したように、第１直線部１１ａは、第２直線部１１ｂに対して、ずれ量Ｌ１分、外径方向にずれた位置関係で設けられている。

次に、以上のように構成された波巻コイル９をステータ６に装着するときの装着手法について説明する。この装着手法の場合、以下に述べるように、２つのコイル部材１０，１０が、保持装置１に一旦、保持された後、ステータ６に装着される。

まず、図示しない治具を用いて、コイル部材１０を図２Ｂに示す状態から図６に示す状態に変形させる。すなわち、コイル部材１０を、第２直線部１１ｂを軸線方向に沿う状態に維持しながら、第１直線部１１ａの両端部がコイル部材１０の軸線方向に対して周方向の逆側に互いにずれるとともに、第１直線部１１ａと腕部１２との間の屈曲角度θｂが第２直線部１１ｂと腕部１２との間の屈曲角度θａよりも小さくなるような形状に折り曲げる。

次いで、上記のように変形させた２つのコイル部材１０を、図７に示すように組み合わせる。すなわち、２つのコイル部材１０を上下逆の状態に配置するとともに、一方の第２直線部１１ｂが他方の第１直線部１１ａの外径側（同図の手前側）に位置するように組み合わせる。

この場合、前述したように、ターン部１３の両側の一対の腕部１２，１２は、前述したずれ量Ｌ１分、互いに径方向にずれるとともに、第１直線部１１ａは、第２直線部１１ｂに対して、ずれ量Ｌ１分、外径方向にずれた状態で設けられているので、上記のように組み合わせることが可能になる。

次に、図示しない治具を用いて、２つのコイル部材１０，１０を、環状に変形させながら、図８に示す状態で保持装置１に装着する。なお、図８は、理解の容易化のために、保持装置１及び２つのコイル部材１０，１０を正面から見た状態を模式的に平面展開して示すとともに、２つのコイル部材１０，１０の一方を２点鎖線で示したものである。この点は、後述する図９においても同様である。

同図に示すように、２つのコイル部材１０，１０は、前述した上ピン２ｂ、中ピン３ｂ及び下ピン４ｂの長さに起因して、各々の第２直線部１１ｂが上ピン２ｂ，２ｂ、中ピン３ｂ，３ｂ及び下ピン４ｂ，４ｂの間に差し込まれ、遊嵌された状態で、保持装置１に装着される。これと同時に、一方の第１直線部１１ａが他方の第２直線部１１ｂの外径側に位置するとともに、両者の中央付近が１組の中ピン３ｂ，３ｂの間に差し込まれ、遊嵌された状態で、保持装置１に装着される。

この場合、第１直線部１１ａが、第２直線部１１ｂに対して、ずれ量Ｌ１分、外径側にずれた位置関係にあること、及び、前述した上ピン２ｂ及び下ピン４ｂの長さが、ずれ量Ｌ１よりも若干短い値に設定されていることに起因して、第１直線部１１ａの内径側端は、上ピン２ｂ及び下ピン４ｂとの間に間隙を有する状態となる。その結果、第１直線部１１ａの軸線方向の両端部が互いに周方向にずれた位置関係にあるにもかかわらず、第１直線部１１ａを上記の状態で保持装置１に装着することができる。

そして、図８に示す状態から、アクチュエータにより、上本体部２を図１の時計回りに、下本体部４を図１の反時計回りにそれぞれ所定角度分、回転させることにより、２つのコイル部材１０，１０を、図９に示す状態に変形させ、その状態で保持する。すなわち、第２直線部１１ｂの上端部及び下端部が互いに周方向の逆側にずれると同時に、それに伴って、第１直線部１１ａの上端部及び下端部が軸線方向に並ぶ位置関係となるように、２つのコイル部材１０，１０を変形させる。その結果、２つのコイル部材１０，１０は第２直線部１１ｂと腕部１２との間の屈曲角度θｂ’が、第１直線部１１ａと腕部１２との間の屈曲角度θａ’よりも小さくなるように変形した状態で、保持装置１に保持される。

このように、２つのコイル部材１０，１０が保持装置１に保持された場合、図１０に示すように、保持装置１の外周面に沿って環状に保持された状態になるとともに、コイル部材１０の外径すなわち第１直線部１１ａの外径は、ステータ６の内径よりも小さく縮径された状態となる。なお、図１０では、理解の容易化のために、２つのコイル部材１０，１０の一方が省略されている。

次に、上記のようにコイル部材１０，１０を縮径状態で保持した保持装置１を、図４に２点鎖線で示すように、ステータ６の軸線方向に沿ってステータ６内に挿入する。この状態では、コイル部材１０，１０の第１直線部１１ａの表面（外径側の端面）と、ステータ６の内周面（コア歯６ｂの表面）との間には隙間が存在する。その後、図１０及び図１１に示すように、一対のガイドピン６ｃ，６ｃ（案内部）を１組として、２組のガイドピン６ｃ，６ｃをステータ６側から保持装置１側に突出するようにセットする。

これらのガイドピン６ｃ，６ｃは、ステータ６の外方の軸線方向の両端面に沿う位置において、第１直線部１１ａに対向するスロット６ａの両側のコア歯６ｂに沿うように配置されるとともに、ガイドピン６ｃ，６ｃ間の間隔が第１直線部１１ａの周方向のサイズよりも若干、大きく設定されている。それにより、図１１に示すように、コイル部材１０の第１直線部１１ａの軸線方向の両端部は、これら２組のガイドピン６ｃ，６ｃの間に差し込まれた状態になる。

なお、図１１では、理解の容易化のために、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの断面として、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの軸線方向の中央付近の部位が示されており、この点は、後述する図１２，１３においても同様である。

次いで、図示しない治具を用いて、２つのコイル部材１０，１０の腕部１２及びターン部１３をステータ６側に押圧することにより、２つのコイル部材１０，１０を、図１１に示す状態から拡径させながらステータ６側に移動させる。それに伴い、第１直線部１１ａは、２組のガイドピン６ｃ，６ｃに案内されながらスロット６ａ側に移動するとともに、軸線方向に沿う状態となっていることで、そのままスロット６ａ内に挿入される。

そして、２つのコイル部材１０，１０が図１２に示す位置まで移動すると、両者の第１直線部１１ａ全体がスロット６ａ内に挿入され、第２直線部１１ｂの外周面がコア歯６ｂの端面よりも若干、内径側に位置する状態となる。その状態では、第２直線部１１ｂの図１１に示す位置から図１２に示す位置までの移動量が、前述したずれ量Ｌ１と、図４に示すコイル部材１０とコア歯６ｂとの間の隙間とに相当する値となることで、第２直線部１１ｂは、上ピン２ｂ，２ｂ及び下ピン４ｂ，４ｂの間から抜けた状態となる。

それにより、図示しない治具を用いて、第２直線部１１ｂを、その両端部が軸線方向に対して周方向の逆側に互いにずれた状態（図９に示す状態）から軸線方向に沿う状態（図８に示す状態）に変形させることが可能となるので、第２直線部１１ｂをそのように変形させる。

このように、第２直線部１１ｂを軸線方向に沿う状態に変形した後、図示しない治具を用いて、２つのコイル部材１０，１０の腕部１２及びターン部１３を外径側に押圧することにより、第２直線部１１ｂが第１直線部１１ａと一緒にスロット６ａ内に挿入される。そして、最終的に、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの双方を、図１３に示す状態になるまでスロット６ａ内に挿入することにより、２つのコイル部材１０，１０のステータ６への装着が終了する。

以上のように、本実施形態の保持装置１によれば、波巻コイル９のコイル部材１０において、その第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂが、図示しない治具により、図２Ｂに示す状態から図６に示す状態になるように変形される。この図６に示す状態では、第２直線部１１ｂがコイル部材１０の軸線方向に沿うとともに、第１直線部１１ａの軸線方向の両端部がコイル部材１０の軸線方向に対してコイル部材１０の周方向の逆側に互いにずれるとともに、第１直線部１１ａと腕部１２との間の屈曲角度θａが第２直線部１１ｂと腕部１２との間の屈曲角度θｂよりも小さい状態になる。

そして、２つのコイル部材１０，１０を図７に示すように組み合わせた後、これらを縮径しながら保持装置１に装着する場合には、第１直線部１１ａ、第２直線部１１ｂ、腕部１２及びターン部１３を同時に内径側に移動させることになる。その際、第１直線部１１ａは、腕部１２との間の屈曲角度θａが第２直線部１１ｂと腕部１２との間の屈曲角度θｂよりも小さいので、コイル部材１０は、この屈曲角度θａがより小さくなると同時にターン部１３の曲率がより大きくなるように変形しながら、内径側に移動する。

このように、コイル部材１０を縮径しながら保持装置１に装着する際、第１直線部１１ａ、腕部１２及びターン部１３を、上記のように変形させながら内径側に移動させることができるので、縮径時の荷重を、第１直線部１１ａと第２直線部１１ｂが互いに平行に構成されているときよりも低減することができる。

これに加えて、第１直線部１１ａは、前述したずれ量Ｌ１分、第２直線部１１ｂよりも外径側に配置されているので、第２直線部１１ｂの方を図２Ｂに示す状態から図９に示す状態に変形させてから縮径するときと比べて、縮径時の荷重をより低減することができる。

また、コイル部材１０，１０を、図９に示すように変形させて保持装置１に保持した状態からステータ６に装着するときには、コイル部材１０，１０が、図示しない治具によってステータ６側に押圧され、図１１に示す位置から図１２に示す位置まで拡径しながら移動するのに伴い、第１直線部１１ａ、第２直線部１１ｂ、腕部１２及びターン部１３が同時にステータ６側に移動する。その際、第２直線部１１ｂは、腕部１２との間の屈曲角度θｂ’が第１直線部１１ａと腕部１２との間の屈曲角度θａ’よりも小さいので、コイル部材１０は、この屈曲角度θｂ’がより大きくなると同時にターン部１３の曲率がより小さくなるように変形しながら、ステータ６側に移動することになる。

このように、コイル部材１０を拡径しながらステータ６に装着する際、第１直線部１１ａ、腕部１２及びターン部１３を、上記のように変形させながら移動させることができるので、拡径時の荷重を、第１直線部１１ａと第２直線部１１ｂが互いに平行に構成されている状態から拡径するときよりも低減することができる。

これに加えて、第２直線部１１ｂは、前述したずれ量Ｌ１分、第１直線部１１ａよりも内径側に配置されているので、コイル部材１０が図１１に示す位置から図１２に示す位置まで移動し、拡径された状態にあるときに、第２直線部１１ｂをコイル部材１０の軸線方向に沿う状態に変形させることができ、その変形作業時の荷重を低減することができる。

また、保持装置１の上本体部２と下本体部４が互いに逆向きに回動可能に構成されており、図８に示す状態では、第２直線部１１ｂの軸線方向の両端側の部位が上ピン２ｂ，２ｂ及び下ピン４ｂ，４ｂの間に遊嵌され、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの軸線方向の中央部が中ピン３ｂ，３ｂの間に遊嵌されているので、２つのコイル部材１０，１０を、図８に示す状態から図９に示す状態に容易に変形させることができると同時に、図９に示す状態で容易に保持することができる。

さらに、拡径時、第１直線部１１ａが２組のガイドピン６ｃ，６ｃによって案内されながらスロット６ａに挿入されるので、第１直線部１１ａをスロット６ａに挿入する作業を容易に実行することができる。

なお、実施形態は、図２Ａ，２Ｂに示す状態のコイル部材１０を、その第１直線部１１ａを治具により図６に示す状態に変形させた後、縮径させながら保持装置１に装着するとともに、その後、保持装置１により、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂを図９に示す状態に変形させて保持した例であるが、コイル部材１０を保持装置１に保持する手法はこれに限らず、コイル部材１０が縮径されて図９に示す状態で保持装置１に保持されるものであればよい。

例えば、図２Ａ，２Ｂに示す状態のコイル部材１０をそのままの状態で、円環状に縮径しながら保持装置１に装着し、その後、保持装置１の上本体部２及び下本体部４を互いに逆向きに回転させることにより、図９に示す状態に変形させて保持してもよい。この手法と実施形態の手法とを比較した場合、縮径時の荷重を低減する観点からは、実施形態の手法の方が有利である。

また、他の手法として、保持装置１によるコイル部材１０の変形動作を省略してもよい。すなわち、図２Ａ，２Ｂに示す状態のコイル部材１０の第２直線部１１ｂを図示しない治具によって図９に示す状態と同じ状態に変形させた後、円環状に縮径しながら保持装置１に装着してもよい。この手法の場合、縮径時及び拡径時の荷重を、実施形態の手法と同様に低減することができる。

実施形態は、波巻コイル９として、ターン部１３を有するコイル部材１０を組み合わせたものを用いた例であるが、本発明の波巻コイルはこれに限らず、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂと、当該第１直線部１１ａ及び当該第２直線部１１ｂの一端部間と当該第１直線部１１ａ及び当該第２直線部１１ｂの他端部間とを周方向に交互に接続する接続部とを有しているものであればよい。

例えば、図２Ａ，２Ｂに示すコイル部材１０において、ターン部１３が省略され、第１直線部１１ａ及び第２直線部１１ｂの端部が接続部によって同一平面内に位置する状態で接続されたもの（すなわち径方向に互いにずれていない状態のもの）を用いてもよい。このようなコイル部材１０を用いた場合には、１つのコイル部材１０のみを図９に示す状態で保持装置１に保持した後、コイル部材１０を拡径しながらスロット６ａ側に押圧し、スロット６ａ内に入り込む直前の位置で、図示しない治具により、第２直線部１１ｂをステータ６の軸線方向に沿う状態に変形させた後、第２直線部１１ｂをスロット６ａ内に挿入すればよい。

また、実施形態は、保持部として、上ピン２ｂ，２ｂ、中ピン３ｂ，３ｂ及び下ピン４ｂ，４ｂを用いた例であるが、本発明の保持部はこれらに限らず、波巻コイルの第１直線部を波巻コイルの軸線方向に沿う状態で保持し、第２直線部を、第２直線部の軸線方向の両端側の部位を波巻コイルの軸線方向に対して波巻コイルの周方向の逆側に互いにずれるとともに、第２直線部と接続部との間の屈曲角度が第１直線部と接続部との間の屈曲角度よりも小さくなるような状態に保持するものであればよい。例えば、保持部として、一対の角柱状の部材及び一対の凸部などを用いてもよい。

さらに、実施形態は、第１保持部として、一対の上ピン２ｂ，２ｂと一対の下ピン４ｂ，４ｂを１組として、計１２組の上ピン２ｂ，２ｂ及び下ピン４ｂ，４ｂを用いた例であるが、本発明の第１保持部はこれらに限らず、１組以上のものであればよい。例えば、一対の上ピン２ｂ，２ｂ及び一対の下ピン４ｂ，４ｂを１組の第１保持部として、１組以上の第１保持部を備えるように構成してもよく、一対の上ピン２ｂ，２ｂ又は一対の下ピン４ｂ，４ｂを１組の第１保持部として、１組以上の第１保持部を備えるように構成してもよい。

また、実施形態は、第２保持部として、計１２組の中ピン３ｂ，３ｂを用いた例であるが、本発明の第２保持部はこれらに限らず、少なくとも１つ以上のものであればよい。例えば、第２保持部を、１組の中ピン３ｂ，３ｂのみとしてもよく、１つの中ピン３ｂのみとしてもよい。

一方、実施形態は、装置本体として、上本体部２、中本体部３及び下本体部４を組み合わせたものを用いた例であるが、本発明の装置本体はこれらに限らず、保持部が設けられているものであればよい。例えば、装置本体を上本体部２、中本体部３及び下本体部４を一体に固定化したものとしてもよく、その場合には、保持部としての上ピン２ｂ，２ｂ及び下ピン４ｂ，４ｂを、互いに周方向の逆側に移動できるように構成すればよい。

１ 保持装置
２ 上装置本体（装置本体、第１装置本体）
２ａ 外周面
２ｂ 上ピン（保持部、第１保持部）
３ 中本体部（装置本体、第３装置本体）
３ａ 外周面
３ｂ 中ピン（保持部、第２保持部）
４ 下本体部（装置本体、第２装置本体）
４ａ 外周面
４ｂ 下ピン（保持部、第１保持部）
６ ステータ
６ａ スロット
６ｃ ガイドピン（案内部）
９ 波巻コイル
１０ コイル部材
１１ 直線部
１１ａ 第１直線部
１１ｂ 第２直線部
１２ 腕部（接続部）
１３ ターン部（接続部）
θａ’ 第１直線部と接続部との間の屈曲角度
θｂ’ 第２直線部と接続部との間の屈曲角度
Ｌ１ ずれ量（所定距離）

Claims (11)

1. 環状の波巻コイルを縮径してから拡径しながら回転電機の環状のステータのスロットに当該ステータの径方向に沿って挿入するときに、当該挿入前の縮径状態の当該波巻コイルを保持する波巻コイルの保持装置において、
   前記波巻コイルは、当該波巻コイルの周方向に所定間隔を存して交互に設けられ、拡径時に前記スロットに挿入される第１直線部及び第２直線部と、当該第１直線部及び当該第２直線部の一端部間と当該第１直線部及び当該第２直線部の他端部間とを周方向に交互に接続する接続部と、を有しており、
   装置本体と、
   当該装置本体に設けられ、前記第１直線部を前記波巻コイルの軸線方向に沿う状態で保持し、前記第２直線部を、当該第２直線部の軸線方向の両端側の部位を当該波巻コイルの軸線方向に対して前記波巻コイルの周方向の逆側に互いにずれるとともに、前記第２直線部と前記接続部との間の屈曲角度が前記第１直線部と前記接続部との間の屈曲角度よりも小さくなるような状態に保持する保持部と、
   を備えることを特徴とする波巻コイルの保持装置。
2. 前記保持部は、当該装置本体の軸線方向に互いに離間するように配置された一対の第１保持部を１組として、当該装置本体の周方向に沿って配置された少なくとも１組の第１保持部を有しており、
   当該一対の第１保持部は、前記装置本体の周方向に対して相対的に移動可能に構成され、前記第２直線部の軸線方向の前記両端側の部位を前記波巻コイルの周方向の逆側に互いにずれた状態で保持することを特徴とする請求項１に記載の波巻コイルの保持装置。
3. 前記一対の第１保持部の各々は、前記第２直線部を周方向の両側から挟み込むように保持する一対のピンで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の波巻コイルの保持装置。
4. 前記保持部は、前記装置本体の周方向に沿って配置され、前記第１保持部と異なる少なくとも１つの第２保持部をさらに有しており、
   当該少なくとも１つの第２保持部は、前記第２直線部における前記両端側の部位間の所定部位を保持していることを特徴とする請求項２又は３に記載の波巻コイルの保持装置。
5. 前記一対の第１保持部の少なくとも一方と前記第２保持部は、前記第２直線部の軸線方向の前記両端側の部位を前記波巻コイルの周方向の逆側に互いにずれるように変形させてから、当該変形状態に保持することを特徴とする請求項４に記載の波巻コイルの保持装置。
6. 前記装置本体は、
   円筒面状の外周面を有し、当該外周面に前記一対の第１保持部の一方が設けられた第１装置本体と、
   円筒面状の外周面を有し、当該外周面に前記一対の第１保持部の他方が設けられた第２装置本体と、
   前記第１装置本体及び当該第２装置本体の間に配置され、円筒面状の外周面を有し、当該外周面に前記第２保持部が設けられた第３装置本体と、
   を備え、
   前記第１〜第３装置本体は前記装置本体の軸線に対して互いに同心に配置され、
   前記第１装置本体及び当該第２装置本体は、前記装置本体の周方向に沿って、互いに逆方向に回動自在に構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の波巻コイルの保持装置。
7. 前記ステータの外方において前記スロットに沿って径方向に延び、前記波巻コイルの拡径時に、前記第１直線部を前記スロットに案内する案内部をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の波巻コイルの保持装置。
8. 前記波巻コイルの前記第２直線部は、前記第１直線部に対して当該波巻コイルの径方向の内側に所定距離分、ずれた状態で設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の波巻コイルの保持装置。
9. 前記波巻コイルの前記接続部は、前記第１直線部及び前記第２直線部から前記波巻コイルの周方向側に折れ曲がりながら、互いに近づくように延びる２つの腕部と、当該２つの腕部の一方からねじれながら１回転して当該２つの腕部の他方に連続するターン部とを備えていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の波巻コイルの保持装置。
10. 環状の波巻コイルを縮径してから拡径しながら回転電機の環状のステータのスロットに当該ステータの径方向に沿って挿入する際、当該挿入前の縮径状態の当該波巻コイルを保持装置によって環状に保持する波巻コイルの保持方法において、
    前記波巻コイルは、当該波巻コイルの周方向に所定間隔を存して交互に設けられ、拡径時に前記スロットに挿入される第１直線部及び第２直線部と、当該第１直線部及び当該第２直線部の一端部間と当該第１直線部及び当該第２直線部の他端部間とを周方向に交互に接続する接続部と、を有しており、
    前記保持装置によって、前記第１直線部を前記波巻コイルの軸線方向に沿う状態で保持するとともに、前記第２直線部の軸線方向の両端側の部位を当該波巻コイルの軸線方向に対して前記波巻コイルの周方向の逆側に互いにずれるとともに、前記第２直線部と前記接続部との間の屈曲角度が前記第１直線部と前記接続部との間の屈曲角度よりも小さくなるような状態に保持することを特徴とする波巻コイルの保持方法。
11. 請求項１０に記載の波巻コイルの保持方法によって保持された前記波巻コイルを、当該波巻コイルを拡径するとともに前記第２直線部を波巻コイルの軸線方向に沿う状態に変形させてから、前記回転電機の前記ステータの前記スロットに当該ステータの径方向に沿って挿入することを特徴とする波巻コイルの挿入方法。