JP7282119B2

JP7282119B2 - コイル挿入装置及びコイル挿入方法

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Publication number: JP7282119B2
Application number: JP2021045734A
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Inventors: 泰斗大橋; 紀彦引間; 匠馬大久保
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Filing date: 2021-03-19
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Description

本発明は、コイル挿入装置及びコイル挿入方法に関する。

従来、円環状に巻かれたコイルをステータコアの内側に挿入し、コイルを軸周りに回転させながら、コイルの内側に偏心して配置されるローラによって、コイルをステータコアのスロットに対して内方から外方に向かって押圧し、ステータコアのスロットに装着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６３９０７７２号公報

しかしながら、ローラはコイルの周方向を部分的に押圧するだけであるため、コイルの全周をスロットに挿入するためには、コイルを１周以上回転させる必要がある。そのため、スロットへのコイルの挿入作業の工数が掛かるとともに、ローラによるコイルの押圧箇所が常にコイルの周方向に移動するため、コイルの拡径状態が不安定になり易い、という課題がある。

本発明は、巻回状態のコイルを一度に拡径移動させることができ、コイルをステータコアの内側からスロット内に効率良く且つ安定して挿入することができるコイル挿入装置及びコイル挿入方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るコイル挿入装置は、ステータコア（例えば、後述のステータコア２）の貫通孔（例えば、後述の貫通孔２０）に配置させた巻回状態のコイル（例えば、後述の帯状コイル１００）を拡張させることによって、前記ステータコアの内方から外方へ移動させ、前記貫通孔に向けて開口するスロット（例えば、後述のスロット２２）に挿入するコイル挿入装置（例えば、後述のコイル挿入装置５）であって、円環状に配置される複数の駒部材（例えば、後述の駒部材５３３）を有するコイル拡張部（例えば、後述のコイル拡張部５３）を備え、前記複数の駒部材は、前記巻回状態のコイルの内側に挿入可能に縮径する第１の位置と、前記第１の位置から拡径することによって、前記巻回状態のコイルを内方から外方に向けて押圧し、前記スロットに一度に挿入させる第２の位置と、の間を移動可能に設けられる。

（２）上記（１）に記載のコイル挿入装置において、前記複数の駒部材は、前記第１の位置から前記第２の位置に亘って、周方向（例えば、後述のＣ方向）に連続する閉じた外周面（例えば、後述の外周面５３０）を有してもよい。

（３）本発明に係るコイル挿入方法は、ステータコア（例えば、後述のステータコア２）の貫通孔（例えば、後述の貫通孔２０）に配置させた巻回状態のコイル（例えば、後述の帯状コイル１００）を拡張させることによって、前記ステータコアの内方から外方へ移動させ、前記貫通孔に向けて開口するスロット（例えば、後述のスロット２２）に挿入するコイル挿入方法であって、円環状に配置されるとともに前記巻回状態のコイルの内径よりも縮径した第１の位置に配置される複数の駒部材（例えば、後述の駒部材５３３）を前記巻回状態のコイルの内側に挿入する駒部材挿入工程と、前記巻回状態のコイルの内側に挿入された前記複数の駒部材を、拡径した第２の位置に移動させることによって、前記巻回状態のコイルを内方から外方に向けて拡張させて前記ステータコアの前記スロットに一度に挿入するコイル挿入工程と、を有する。

上記（１）によれば、巻回状態のコイルの内側において、複数の駒部材を第１の位置から第２の位置に拡径させることによって、巻回状態のコイルを全周に亘って一度に拡張させてステータコアの内方から外方に移動させることができるため、コイルをステータコアの内側からスロット内に効率良く且つ安定して挿入することができるコイル挿入装置を提供することができる。

上記（２）によれば、隣り合う駒部材の間に溝部（間隙）が形成されないため、巻回状態のコイルの姿勢を崩すことなく、コイルをステータコアの内側からスロット内により安定して挿入することができる。

上記（３）によれば、巻回状態のコイルの内側において、複数の駒部材を第１の位置から第２の位置に拡径させることによって、巻回状態のコイルを全周に亘って一度に拡張させて内方から外方に移動させることができるため、コイルをステータコアの内側からスロット内に効率良く且つ安定して挿入することができるコイル挿入方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るコイル挿入装置を有するコイル装着装置を示す斜視図である。コイル装着装置におけるステータコアが固定されたステータコア固定治具とコイル巻取治具とを分解して示す斜視図である。ステータコア固定治具におけるステータコアの固定部位を示す部分拡大図である。ステータコアのスロット内に装着された絶縁紙を示す斜視図である。ステータコアのスロットとコイル巻取治具の櫛歯状溝とが位相合せされた状態を示す部分拡大図である。コイル巻取治具を示す斜視図である。帯状コイルを示す正面図である。コイル巻取治具に帯状コイルを巻き取る様子を示す平面図である。帯状コイルを巻き取ったコイル巻取治具を示す斜視図である。ステータコアの内側に挿入されたコイル巻取治具に対してコイル挿入装置を装着する様子を断面で示す側面図である。ステータコアの内側に挿入されたコイル巻取治具とコイル挿入装置の保持部とを示す斜視図である。縮径状態（第１の位置）のコイル挿入装置のコイル拡張部を示す斜視図である。縮径状態（第１の位置）のコイル挿入装置のコイル拡張部を示す側面図である。縮径状態（第１の位置）のコイル挿入装置のコイル拡張部を示す正面図である。拡径状態（第２の位置）のコイル挿入装置のコイル拡張部を示す斜視図である。拡径状態（第２の位置）のコイル挿入装置のコイル拡張部を示す側面図である。拡径状態（第２の位置）のコイル挿入装置のコイル拡張部を示す正面図である。ステータコアのスロット内の絶縁紙がカフスガイドによって支持される状態を示す斜視図である。ステータコアのスロット内の絶縁紙がカフスガイドによって支持された状態を示す部分拡大図である。ステータコア固定治具に固定されたコイル巻取治具の帯状コイルをコイル挿入装置によって拡径移動させる様子を断面で示す側面図である。コイル挿入装置によって拡径移動した帯状コイルがステータコアのスロット内に挿入された状態を部分拡大図である。スロット内に帯状コイルが挿入された後にカフスガイドが後退した状態を示す部分拡大図である。帯状コイルがスロット内に周方向に沿って装着されたステータを示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、コイル装着装置１は、ステータコア２と、ステータコア２を固定するステータコア固定治具３と、ステータコア２の内側に挿入され、帯状コイル１００を円環状に巻き取ったコイル巻取治具４と、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００を拡径移動させるコイル挿入装置５と、を備える。

ステータコア２は、図２及び図３に示すように、例えば、薄肉のコアプレートが複数積層された積層体からなる円環部２１を有する。円環部２１の中心には、軸方向に貫通する貫通孔２０を有する。ステータコア２は、ステータコア２の軸方向に貫通する複数のスロット２２を有する。スロット２２は、円環部２１の周方向に沿って一定の間隔で放射状に配列され、貫通孔２０に向けて開口する開口部２２ａを有する。本実施形態のステータコア２は、７２個のスロット２２を有する。ステータコア２の円環部２１の外周には、一定の間隔で突出する６つの耳部２３を有する。なお、ステータコア２において、図２及び図３に示すように、スロット２２が配列されるＸ方向が周方向であり、貫通孔２０の中心から放射方向に沿うＹ方向が径方向であり、図２に示すＺ方向（図３の紙面に対する垂直方向）が軸方向である。

ステータコア固定治具３は、図１、図２及び図３に示すように、ステータコア２の軸方向の寸法に略等しい軸方向の寸法を有する六角柱形状を有し、ステータコア２を挿入して配置可能なステータコア挿入孔３１を中央に有する。本実施形態のコイル装着装置１において、ステータコア固定治具３は、ステータコア挿入孔３１内に固定されたステータコア２の軸方向が水平方向になるように、コイル装着装置１の基台１１の中央部に固定される。

ステータコア固定治具３は、ステータコア挿入孔３１内のステータコア２を所定の位置及び姿勢に固定する。詳しくは、ステータコア固定治具３は、図２及び図３に示すように、ステータコア２の６つの耳部２３の位置に対応して、ステータコア挿入孔３１内に対して突出及び後退するように移動可能な６つのコア押さえブロック３２を有する。ステータコア固定治具３は、ステータコア挿入孔３１内にステータコア２が挿入された後、コア押さえブロック３２を、図示しないシリンダ等のアクチュエータの駆動によって、それぞれステータコア挿入孔３１内に向けて突出させる。これによって、コア押さえブロック３２は、図２に示すように、それぞれステータコア２の耳部２３を把持し、ステータコア挿入孔３１内のステータコア２を所定の位置及び姿勢に固定する。

ステータコア２のスロット２２には、図２及び図３に示すように、それぞれ絶縁紙２４が予め装着されている。絶縁紙２４は、ステータコア２を軸方向から見たときのスロット２２の略コ字状の内面形状に倣うように、略コ字状に折り曲げられて形成される。スロット２２内に装着された絶縁紙２４は、図４に示すように、スロット２２からステータコア２の軸方向に所定の高さで突出するカフス部２４ａを有する。カフス部２４ａは、スロット２２からステータコア２の軸方向の両外側にそれぞれ突出している。

図２に示すように、予めステータコア２が固定されたステータコア固定治具３の軸方向の両端面３ａ，３ａには、それぞれ複数のカフスガイド３３が周方向に沿って一定の間隔で放射状に配列するように取り付けられる。カフスガイド３３は、それぞれ図示しないシリンダ等のアクチュエータの駆動によって、ステータコア２の径方向に沿って移動可能に設けられる。なお、図３では、コア押さえブロック３２の説明の理解を容易にするため、カフスガイド３３は図示を省略している。

カフスガイド３３は、ステータコア２の径方向に沿って長尺な薄板状に形成される。図５に示すように、カフスガイド３３の内端３３ａ側には、ステータコア固定治具３の内方に向けて開口し、絶縁紙２４のカフス部２４ａを両側から支持するガイド溝３３１がカフスガイド３３の長さ方向に沿って設けられる。ガイド溝３３１は、ステータコア２のスロット２２の周方向に沿う幅よりも僅かに狭い切り欠き幅を有してコ字状に切り欠かれている。カフスガイド３３のガイド溝３３１よりも外端３３ｂ側には、カフスガイド３３の径方向の移動範囲を規制する長孔３３２が設けられる。

ステータコア固定治具３の両端面３ａ，３ａには、カフスガイド３３にそれぞれ対応して一対ずつ設けられる内径側規制ピン３４ａ及び外径側規制ピン３４ｂを有する。カフスガイド３３の長孔３３２は、一対の内径側規制ピン３４ａ及び外径側規制ピン３４ｂを内側に係合させて、ステータコア固定治具３の両端面３ａ，３ａに取り付けられる。

内径側規制ピン３４ａは、カフスガイド３３がステータコア固定治具３の径方向外側に向けて移動した際に、長孔３３２の内端部３３２ａに当接することによって、図２に示すように、カフスガイド３３を最も径方向外側の非ガイド位置に位置決めする。非ガイド位置では、カフスガイド３３の内端３３ａは、ステータコア挿入孔３１よりも径方向の外側に配置される。

外径側規制ピン３４ｂは、カフスガイド３３がステータコア固定治具３の径方向内側に向けて移動した際に、長孔３３２の外端部３３２ｂに当接することによって、カフスガイド３３を最も径方向内側のガイド位置に位置決めする。このとき、カフスガイド３３の内端３３ａは、コイル巻取治具４よりも径方向外側に配置される（図１８及び図１９参照）。

なお、ステータコア２は、ステータコア固定治具３のステータコア挿入孔３１に、軸方向のいずれか一方側から挿入されるため、ステータコア２の挿入側と反対側に配置されるカフスガイド３３は、図５に示すように、外径側規制ピン３４ｂが長孔３３２の内端部３３２ａに当接した状態で、内端３３ａ側がステータコア２の円環部２１に干渉するように配置されていてもよい。しかし、内径側規制ピン３４ａ及び外径側規制ピン３４ｂは、ステータコア固定治具３の内部に設けたシリンダ等のアクチュエータを有する図示しない進退機構によって、ステータコア固定治具３の表面に対する突出及び陥没を選択可能に構成してもよい。これによって、図５に示すようにカフスガイド３３が配置される場合、必要に応じて、内径側規制ピン３４ａ及び外径側規制ピン３４ｂをステータコア固定治具３の表面に対して陥没させることによって、カフスガイド３３をさらに径方向外側に移動させ、図２に示すように、カフスガイド３３をステータコア２の円環部２１から完全に退避させた状態にすることができる。

本実施形態のステータコア固定治具３の両端面３ａ，３ａには、それぞれ３６個ずつのカフスガイド３３を有する。カフスガイド３３は、ステータコア固定治具３の径方向内側に移動してガイド位置に位置決めされた際に、隣り合うカフスガイド３３，３３間の内端３３ａ側の周方向の離隔距離が、カフスガイド３３のガイド溝３３１の切り欠き幅に一致するように配置される。

コイル巻取治具４は、図６に示すように、略円筒状の治具本体４１と、治具本体４１の外周に放射状に突出する複数の櫛歯部４２と、周方向に隣り合う櫛歯部４２の間によって形成される複数の櫛歯状溝４３と、治具本体４１の中心に開口する軸孔４４と、を有する。

櫛歯部４２及び櫛歯状溝４３は、治具本体４１の軸方向の両端部にそれぞれ設けられる。治具本体４１の両端部の櫛歯部４２及び櫛歯状溝４３のそれぞれの位相は軸方向に揃えられている。治具本体４１の周方向に配列される櫛歯状溝４３の数は、ステータコア２に設けられるスロット２２の数に一致している。したがって、本実施形態のコイル巻取治具４は、７２個の櫛歯状溝４３を有する。コイル巻取治具４は、ステータコア２の円環部２１の内側に挿入可能となるように、櫛歯部４２の先端の位置によって規定されるコイル巻取治具４の外径が、ステータコア２の内径よりも小径になるように形成されている。

コイル巻取治具４には、ステータコア２に装着するための帯状コイル１００が円環状に巻き取られる。帯状コイル１００は、断面形状が略矩形状の平角導線１０１によって形成される長尺帯状のコイルである。平角導線１０１は、例えば、銅、アルミニウム等の導電性の高い金属によって形成される。

帯状コイル１００は、図７に示すように、複数の直状部１０２と複数のコイルエンド部１０３とを有する。直状部１０２は、ステータコア２のスロット２２内に挿入される部位であり、それぞれ略直線状に延びて一定の間隔で平行に配置される。コイルエンド部１０３は、直状部１０２よりも帯状コイル１００の側端寄りの位置にそれぞれ配置され、隣り合う直状部１０２の一方端部同士と他方端部同士とを山型状に交互に連結する。コイルエンド部１０３は、帯状コイル１００がステータコア２のスロット２２に装着された際に、スロット２２からステータコア２の軸方向にそれぞれ突出するように配置される部位である。本実施形態の帯状コイル１００は、複数の直状部１０２と複数のコイルエンド部１０３とがそれぞれ折り曲げ形成された６本の平角導線１０１を、直状部１０２が一定の間隔で平行に並列するように束ねることによって、長尺帯状に形成される。

コイル巻取治具４は、図８に示すように、ステータコア２の内側に挿入される前に、帯状コイル１００の直状部１０２を櫛歯状溝４３の外方からそれぞれ順次挿入することによって、帯状コイル１００を多重に巻き取っている。これによって、図９に示すように、帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４が構成される（コイル巻取工程）。

コイル巻取治具４の周方向に沿う櫛歯状溝４３の溝幅は、帯状コイル１００の直状部１０２を収容可能な幅を有するが、ステータコア２の周方向に沿うスロット２２の開口部２２ａの開口幅よりも僅かに狭く形成される。

治具本体４１の軸方向の櫛歯部４２間の距離は、帯状コイル１００の直状部１０２の長さに対応している。そのため、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００の直状部１０２は、治具本体４１の両端部の同位相の櫛歯状溝４３，４３に亘って収容される。多重に巻き取られた帯状コイル１００のコイルエンド部１０３は、櫛歯状溝４３から治具本体４１の軸方向にそれぞれ円筒状に突出する。このようにして帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４は、図１、図２及び図３に示すように、ステータコア固定治具３に固定されたステータコア２の内側に、例えば、図示しないロボットの動作によって挿入される。なお、図１では、コイル巻取治具４の帯状コイル１００は図示を省略している。

ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４は、ステータコア固定治具３を間に挟んでその両側にそれぞれ配置されるコイル挿入装置５によって、所定の位置及び姿勢に保持される。本実施形態のコイル挿入装置５は、図１に示すように、略円柱状の外観形状を有し、ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４に対して軸方向から対向している。

図１及び１０に示すように、コイル挿入装置５には、ステータコア固定治具３を固定する基台１１上に、ステータコア固定治具３を挟んで対面するように、一対の支持基板１２，１２が立設される。コイル挿入装置５は、支持基板１２からステータコア２の内側に挿入されるコイル巻取治具４に向けてそれぞれ水平方向に突出している。コイル挿入装置５は、支持基板１２が図示しないモータ等の駆動によって基台１１上を直線的に移動することによって、コイル巻取治具４に対して当接する方向及び離隔する方向にそれぞれ移動可能に設けられる。

コイル挿入装置５は、図１０及び図１１に示すように、支持基板１２からステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４に向けて延びる主軸部５１を中心に有する。主軸部５１の先端には、ステータコア２の内側においてコイル巻取治具４を所定の位置及び姿勢に保持する保持部５２が設けられる。保持部５２は、主軸部５１の先端に配置される円形状の端板部５２１の中心から突出する軸突部５２２と、軸突部５２２の径方向外側の端板部５２１から軸突部５２２と同一方向に突出する１つの位置決め突部５２３と、を有する。軸突部５２２は、コイル巻取治具４の軸孔４４に嵌合する。位置決め突部５２３は、コイル巻取治具４の軸孔４４の径方向外側に設けられる１つの位置決め孔４５に嵌合する。

コイル巻取治具４の位置決め孔４５及び保持部５２の位置決め突部５２３は、互いに嵌合した際に、ステータコア固定治具３に固定されるステータコア２のスロット２２の位相と、ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４の櫛歯状溝４３の位相とが一致するように、予め位置決めされて設けられている。したがって、コイル挿入装置５がステータコア固定治具３に向けて移動し、コイル巻取治具４の軸孔４４及び位置決め孔４５と保持部５２の軸突部５２２及び位置決め突部５２３とが嵌合すると、図５に示すように、コイル巻取治具４は、ステータコア２のスロット２２に対して櫛歯状溝４３の位相を合わせた状態で保持される。これによって、ステータコア２のスロット２２の内部とコイル巻取治具４の櫛歯状溝４３の内部とが、径方向に連通する。

コイル挿入装置５は、主軸部５１の外周側にコイル拡張部５３を有する。コイル拡張部５３は、主軸部５１の外周側に嵌合する可動筒部５３１と、可動筒部５３１のさらに外周側に配置される複数の可動腕部５３２と、可動腕部５３２の先端にそれぞれ設けられる複数の駒部材５３３と、を有する。

可動筒部５３１は、主軸部５１の長さよりも短い長さを有し、支持基板１２の後方に配置されるシリンダ等のアクチュエータ５４の駆動によって、主軸部５１の軸方向に沿って摺動可能に設けられる。

可動腕部５３２は、主軸部５１の軸方向に沿って延び、可動筒部５３１の外周側において周方向に一定の間隔をおいて複数配置される。本実施形態のコイル拡張部５３は、主軸部５１の周方向に沿って配列される１２本の可動腕部５３２を有する。支持基板１２の表面には、主軸部５１を中心にして径方向外側に向けて放射状に配列される１２本のガイドレール１２１が設けられる。可動腕部５３２の後端５３２ｂは、それぞれガイドレール１２１に沿って移動可能に取り付けられる。可動腕部５３２は、ガイドレールから可動筒部５３１の軸方向に沿って屈曲して保持部５２の外周近傍まで延びている。可動腕部５３２の先端５３２ａは、それぞれ回動可能に取り付けられる２つずつのリンク部５３４を介して、可動筒部５３１の先端側の外周面に連結される。

駒部材５３３は、略扇形状を有し、可動腕部５３２の先端にそれぞれ１つずつ設けられる。したがって、本実施形態のコイル拡張部５３は、円環状に配置される１２個の駒部材５３３を有する。図１３及び図１４に示すように、駒部材５３３は、コイル拡張部５３の周方向（円環状の複数の駒部材５３３の周方向）の一方端部に一対の係合突片５３３ａをそれぞれ有し、周方向の他方端部に、一対の係合突片５３３ａと係合する一対の係合溝５３３ｂをそれぞれ有する。一対の係合突片５３３ａは、コイル拡張部５３の軸方向に平行に配置され、それぞれコイル拡張部５３の外周面５３０に連続して周方向に向けて平行に突出している。１２個の駒部材５３３は、周方向に隣り合う駒部材５３３，５３３の一対の係合突片５３３ａと一対の係合溝５３３ｂとが互いに係合し合うことによって、保持部５２の外周側に円環状に配列される。なお、コイル拡張部５３における周方向は、図１３、図１４、図１６及び図１７中に示すＣ方向である。

図１０、図１１及び図１２に示すコイル挿入装置５のコイル拡張部５３は、可動筒部５３１が主軸部５１の後端側（支持基板１２側）に後退した状態を示す。このとき、可動腕部５３２は、それぞれ放射状のガイドレール１２１の内方端側に移動し、可動筒部５３１の外周面に最も近接するように配置される。これによって、コイル拡張部５３は、図１３及び図１４に示すように、１２個の駒部材５３３を互いに密接させて最も縮径した第１の位置に配置した状態とされる。駒部材５３３が第１の位置に配置されたときのコイル拡張部５３の外径は、帯状コイル１００が巻き取られたコイル巻取治具４から軸方向に円筒状に突出するコイルエンド部１０３の内径よりも僅かに小さい。コイル挿入装置５は、コイル拡張部５３の複数の駒部材５３３が第１の位置に配置された状態で、コイル巻取治具４の軸方向に円筒状に突出するコイルエンド部１０３に挿入され、保持部５２によってコイル巻取治具４を保持する。

次に、可動筒部５３１が、アクチュエータ５４の駆動によって、主軸部５１に沿ってコイル巻取治具４に向けて前進すると、可動筒部５３１に連結されるリンク部５３４が、それぞれ可動筒部５３１の径方向外側に向けて張り出すように回動し、可動腕部５３２をガイドレールに沿ってそれぞれ外側に平行移動させる。これによって、１２本の可動腕部５３２は、可動筒部５３１から径方向外側に離隔する。このとき、コイル拡張部５３は、図１５、図１６及び図１７に示すように、隣り合う駒部材５３３を互いに広げるように移動させて最も拡径した第２の位置に配置した状態とされる。駒部材５３３が第２の位置に配置された時のコイル拡張部５３の外径は、コイル巻取治具４の外径よりもやや大きい。

なお、図１６及び図１７に示すように、駒部材５３３が第２の位置に配置されてコイル拡張部５３が最も拡径した際、隣り合う駒部材５３３，５３３同士は離隔するが、駒部材５３３，５３３間には一対の係合突片５３３ａが周方向に張り出している。係合突片５３３ａは、隣の駒部材５３３の係合溝５３３ｂから完全に抜け出ておらず、係合溝５３３ｂに対する係合を維持している。そのため、第２の位置に配置された円環状の複数の駒部材５３３は、第１の位置から第２の位置に亘って、周方向に連続する閉じた外周面５３０を有する。したがって、コイル拡張部５３を周方向に見た場合、隣り合う駒部材５３３，５３３の間は一対の係合突片５３３ａによって連続し、コイル拡張部５３を径方向に貫通するような溝部（間隙）は形成されない。

次に、コイル装着装置１において、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００を、ステータコア固定治具３に固定されたステータコア２の内側からスロット２２に挿入する方法について説明する。

コイル巻取治具４は、ステータコア２の内側に挿入される前に、上記のように、コイル巻取工程において帯状コイル１００が円環状に巻き取られる。帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４がステータコア固定治具３に固定されたステータコア２の内側に挿入された後は、図１８に示すように、カフスガイド３３が、図示しないアクチュエータの駆動によって径方向内側に向けて移動する。

カフスガイド３３が径方向内側に向けて移動すると、図１９に示すように、カフスガイド３３のガイド溝３３１が、対応するスロット２２内の絶縁紙２４のカフス部２４ａを周方向の両側から挟み込むように支持する。このとき、周方向に隣り合うカフスガイド３３，３３の内端３３ａ，３３ａ同士の間も、ガイド溝３３１と同様にして、カフスガイド３３，３３間に配置されるスロット２２内の絶縁紙２４のカフス部２４ａを周方向の両側から挟み込むように支持する。ガイド溝３３１の切り欠き幅及び隣り合うカフスガイド３３，３３の内端３３ａ，３３ａ同士の離隔距離は、スロット２２の周方向に沿う幅よりも僅かに狭いため、ガイド溝３３１及びカフスガイド３３，３３間によってカフス部２４ａが両側から支持された絶縁紙２４は、それぞれスロット２２内の所定の位置に位置決めされる。

なお、図１８では、コイル巻取治具４を保持するコイル挿入装置５は図示されていないが、カフスガイド３３によるカフス部２４ａの支持動作は、ステータコア固定治具３にステータコア２が固定された後で、後述するコイル拡張部５３の動作によって帯状コイル１００がステータコア２のスロット２２内に挿入される前までの適宜のタイミングで行われる。

ステータコア２の内側に挿入されたコイル巻取治具４は、コイル挿入装置５がコイル巻取治具４に向けてそれぞれ移動することによって、コイル挿入装置５の保持部５２によって保持される。このとき、コイル拡張部５３の駒部材５３３は、巻回状態の帯状コイル１００の内径よりも縮径した第１の位置に配置され、巻回状態の帯状コイル１００のコイルエンド部１０３の内側に挿入される（駒部材挿入工程）。

さらに、カフスガイド３３によってスロット２２内の絶縁紙２４が位置決めされた後、図２０及び図２１に示すように、コイル挿入装置５のコイル拡張部５３の円環状の駒部材５３３が、アクチュエータ５４の駆動によって第１の位置から拡径した第２の位置に移動する。これによって、コイル拡張部５３の駒部材５３３は、コイル巻取治具４に巻き取られた帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を、帯状コイル１００の内方から外方に向けて押圧する。コイル拡張部５３によって押圧された帯状コイル１００は全周に亘って徐々に拡張する。これに伴い、直状部１０２は、櫛歯状溝４３にガイドされながら、櫛歯状溝４３と連通するステータコア２のスロット２２に向けて移動する。したがって、帯状コイル１００の直状部１０２は、ステータコア２のスロット２２に干渉することなく、スロット２２の開口部２２ａからスロット２２内に一度に挿入される（コイル挿入工程）。

このとき、スロット２２内の絶縁紙２４は、それぞれカフスガイド３３によって所定の位置に位置決めされ、しかも、櫛歯状溝４３の溝幅は、スロット２２の開口部２２ａの開口幅よりも僅かに狭く形成されるため、帯状コイル１００の直状部１０２は、スロット２２の開口部２２ａを円滑に通過することができるとともに、絶縁紙２４をかみ込むことは抑制される。

２つのコイル挿入装置５のコイル拡張部５３がそれぞれ最も拡径すると、コイル巻取治具４の帯状コイル１００の直状部１０２は、図２２に示すように、ステータコア２のスロット２２内にそれぞれ完全に挿入され、帯状コイル１００はステータコア２のスロット２２内に装着される。２つのコイル挿入装置５のコイル拡張部５３は、駒部材５３３をそれぞれ同時に拡径するように動作してもよいし、直状部１０２がスロット２２の開口部２２ａに対して径方向に斜めに挿入されるように、時間差を設けて順次拡径するように動作してもよい。

その後、カフスガイド３３が径方向外側に移動してステータコア２の端面から完全に退避するとともに、コイル拡張部５３の駒部材５３３がそれぞれ縮径して第１の位置に復帰し、コイル挿入装置５はそれぞれコイル巻取治具４から離隔する。これによって、図２３に示すように、ステータコア２のスロット２２内に帯状コイル１００が装着されたステータ２００が得られる。

以上のように、本実施形態のコイル挿入装置５は、ステータコア２の貫通孔２０に配置させた巻回状態の帯状コイル１００を拡張させることによって、ステータコア２の内方から外方へ移動させ、貫通孔２０に向けて開口するスロット２２に挿入する。コイル挿入装置５は、円環状に配置される複数の駒部材５３３を有するコイル拡張部５３を備える。複数の駒部材５３３は、巻回状態の帯状コイル１００のコイルエンド部１０３の内側に挿入可能に縮径する第１の位置と、第１の位置から拡径することによって、巻回状態の帯状コイル１００のコイルエンド部１０３を内方から外方に向けて押圧し、スロット２２に一度に挿入させる第２の位置と、の間を移動可能に設けられる。これによれば、巻回状態の帯状コイル１００のコイルエンド部１０３の内側において、複数の駒部材５３３を第１の位置から第２の位置に拡径させることによって、巻回状態の帯状コイル１００を全周に亘って一度に拡張させてステータコア２の内方から外方に移動させることができるため、帯状コイル１００の直状部１０２をステータコア２の内側からスロット２２内に効率良く且つ安定して挿入することができる。

本実施形態の複数の駒部材５３３は、第１の位置から第２の位置に亘って、周方向に連続する閉じた外周面５３０を有する。これによれば、隣り合う駒部材５３３，５３３の間に溝部（間隙）が形成されないため、巻回状態の帯状コイル１００の姿勢を崩すことなく、帯状コイル１００の直状部１０２をステータコア２の内側からスロット２２内により安定して挿入することができる。

本実施形態のコイル挿入方法は、ステータコア２の貫通孔２０に配置させた巻回状態の帯状コイル１００を拡張させることによって、ステータコア２の内方から外方へ移動させ、貫通孔２０に向けて開口するスロット２２に挿入する。コイル挿入方法は、円環状に配置される複数の駒部材５３３を、巻回状態の帯状コイル１００の内径よりも縮径した第１の位置に配置させて巻回状態の帯状コイル１００のコイルエンド部１０３の内側に挿入する駒部材挿入工程と、複数の駒部材５３３を、第１の位置から拡径した第２の位置に移動させることによって、巻回状態の帯状コイル１００を内方から外方に向けて拡張させてステータコア２のスロット２２に一度に挿入するコイル挿入工程と、を有する。これによれば、巻回状態の帯状コイル１００のコイルエンド部１０３の内側において、複数の駒部材５３３を第１の位置から第２の位置に拡径させることによって、巻回状態の帯状コイル１００を全周に亘って一度に拡張させて内方から外方に移動させることができるため、帯状コイル１００の直状部１０２をステータコア２の内側からスロット２２内に効率良く且つ安定して挿入することができる。

以上説明した実施形態のコイル装着装置１は、ステータコア２及びコイル巻取治具４の軸方向が水平方向に配置されるように構成されるが、ステータコア２及びコイル巻取治具４の軸方向が垂直方向等の水平方向以外の方向に配置されるように構成されてもよい。

帯状コイル１００が円環状に巻き取られたコイル巻取治具４は、いずれか一方のコイル挿入装置５の保持部５２に取り付けられて保持された状態で、ステータコア固定治具３に固定されたステータコア２の内側に挿入されてもよい。

２ステータコア
２０貫通孔
２２スロット
５コイル挿入装置
５３コイル拡張部
５３０外周面
５３３駒部材
１００帯状コイル

Claims

ステータコアの中心を軸方向に貫通する貫通孔に配置させた巻回状態のコイルを拡張させることによって、前記ステータコアの内方から外方へ移動させ、前記貫通孔に向けて開口するスロットに挿入するコイル挿入装置であって、
円環状に配置される複数の駒部材を有するコイル拡張部を備え、
前記複数の駒部材は、前記貫通孔に配置される前記巻回状態のコイルの内側に挿入可能に縮径する第１の位置と、前記第１の位置から拡径することによって、前記巻回状態のコイルを内方から外方に向けて押圧し、前記スロットに一度に挿入させる第２の位置と、の間を移動可能に設けられる、コイル挿入装置。
前記複数の駒部材は、前記第１の位置から前記第２の位置に亘って、周方向に連続する閉じた外周面を有する、請求項１に記載のコイル挿入装置。
ステータコアの中心を軸方向に貫通する貫通孔に配置させた巻回状態のコイルを拡張させることによって、前記ステータコアの内方から外方へ移動させ、前記貫通孔に向けて開口するスロットに挿入するコイル挿入方法であって、
円環状に配置される複数の駒部材を、前記貫通孔に配置される前記巻回状態のコイルの内径よりも縮径した第１の位置に配置させて前記巻回状態のコイルの内側に挿入する駒部材挿入工程と、
前記複数の駒部材を、前記第１の位置から拡径した第２の位置に移動させることによって、前記巻回状態のコイルを内方から外方に向けて拡張させて前記ステータコアの前記スロットに一度に挿入するコイル挿入工程と、を有する、コイル挿入方法。