(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のコイルを製造する装置であって、
導線を略Ｕ字形に形成したコイルセグメントの辺部分が、回転電機のコアのスロット内に差し込まれ、前記コアの端部より突出した当該コイルセグメントの先端部分を保持する保持具であって、前記コイルセグメントの、回転電機の軸線を中心とする同心円上に配置されるものの先端に、前記同心円ごとにそれぞれ対応した、リング形状の複数の保持具と、
前記保持具を、回転電機の軸線まわりに回転させ、前記コイルセグメントのコアより突出した部分の先端を所定形状に屈曲する、回転駆動部と、
を有する装置であって、
前記保持具は、前記コイルセグメントの先端が挿入されてこれを保持する、半径方向に延びる溝を有し、この溝は、半径方向の両端が開放している、
回転電機のコイル製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機のコイル製造装置において、前記保持具の外周および内周において、前記溝端の開口の少なくとも一部を覆うリング形状の補助リングが、前記保持具と同心に配置された、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機のコイル製造装置において、前記保持具の溝の半径方向両端には、溝内のコイルセグメントの先端が溝の外に出ることを阻止する突起が設けられている、装置。
【請求項４】
回転電機のコイルを製造する装置であって、
導線を略Ｕ字形に形成したコイルセグメントの辺部分が、回転電機のコアのスロット内に差し込まれ、前記コアの端部より突出した当該コイルセグメントの先端部分を保持する保持具であって、前記コイルセグメントの、回転電機の軸線を中心とする同心円上に配置されるものの先端に、前記同心円ごとにそれぞれ対応した、リング形状の複数の保持具と、
前記保持具を、回転電機の軸線まわりに回転させ、前記コイルセグメントのコアより突出した部分の先端を所定形状に屈曲する、回転駆動部と、
を有する装置であって、
前記保持具は、前記コイルセグメントの先端が挿入されてこれを保持する、半径方向に延びる溝を有し、
さらに、前記保持具は隣接するもの同士で対を形成し、この対を形成する保持具の溝同士においては、互いに対向する端とは反対側の端のみに、溝内のコイルセグメントの先端がこの端より外に出ることを阻止する突起または壁が設けられている、
回転電機のコイル製造装置。
【請求項５】
回転電機のコイルを製造する装置であって、
導線を略Ｕ字形に形成したコイルセグメントの辺部分が、回転電機のコアのスロット内に差し込まれ、前記コアの端部より突出した当該コイルセグメントの先端部分を保持する保持具であって、前記コイルセグメントの、回転電機の軸線を中心とする同心円上に配置されるものの先端に、前記同心円ごとにそれぞれ対応した、リング形状の複数の保持具と、
前記保持具を、回転電機の軸線まわりに回転させ、前記コイルセグメントのコアより突出した部分の先端を所定形状に屈曲する、回転駆動部と、
を有する装置であって、
前記保持具は、前記コイルセグメントの先端が挿入されてこれを保持する、半径方向に延びる溝を有し、この溝の一方の端は開放しており、他方の端には、前記保持具の周囲に巻き付けるように配置された薄板リングにより、溝内のコイルセグメントの先端がこの端より外に出ることを阻止する壁が設けられている、
回転電機のコイル製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載された回転電機のコイル製造装置において、前記保持具は、コイルセグメント挿入時にはコア端部に隣接して配置され、コアから進出してきたコイルセグメントの先端を保持すると、コイルセグメントの進出と同期して回転電機の軸線方向、コアから離れる向きに移動可能に配置される、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のコアのスロット内に、当該回転電機のコイルの一部となる導線を複数配置し、その後これらの導線を接続してコイルを形成する回転電機のコイル製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機のコアの磁極間の空間であるスロット内に、コイルの一部となる導線を複数配置し、これらの導線を接続してコイルを形成する回転電機の製造方法が知られている。コイルの一部となる導線（以下、コイルセグメントと記す）は、略Ｕ字形である。このＵ字形の端よりスロット端部から挿入され、反対側のスロット端部からコイルセグメントの先端が突出され、この突出した部分を屈曲させ、所定のコイルセグメント同士を溶接して、コアに巻かれたコイルが形成される。
【０００３】
コイルセグメントを曲げる方法として、例えば特開２０００−９２７９７号公報には、コイルセグメントのＵ字形の二つの辺部分の先端を、リング状の保持具の穴に挿入して保持し、このリング状の保持具を回転させてコイルセグメントを所定の形状に曲げる技術が開示されている。また、この公報において、コイルセグメントを構成する導線の並びに対応して、保持具は同心円上に配置され、隣り合う保持具をそれぞれ逆向きに回転させることにより、導線も曲がりの向きも交互となるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の公報の装置のように、コイルセグメントの先端を保持具の穴に挿入して、これを保持する構成では、穴の周りの壁、とくに穴の外周側、内周側に壁が存在する。この壁の部分に対応して、スロット内のコイルセグメントの導線の間に隙間を設ける必要があり、その分スロット断面積に対するコイル導線断面積の総和の比である占積率を低下させるという問題があった。
【０００５】
本発明は、前述の課題を解決するためになされたものであり、スロット内の導線の間隔を小さくし、占積率の高い回転電機を製造することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる回転電機のコイル製造装置は、
導線を略Ｕ字形に形成したコイルセグメントの辺部分が、回転電機のコアのスロット内に差し込まれ、前記コアの端部より突出した当該コイルセグメントの先端部分を保持する保持具であって、前記コイルセグメントの、回転電機の軸線を中心とする同心円上に配置されるものの先端に、前記同心円ごとにそれぞれ対応した、リング形状の複数の保持具と、
前記保持具を、回転電機の軸線まわりに回転させ、前記コイルセグメントのコアより突出した部分の先端を所定形状に屈曲する、回転駆動部と、
を有する装置であって、
前記保持具は、前記コイルセグメントの先端が挿入されてこれを保持する、半径方向に延びる溝を有し、この溝は、半径方向の両端が開放している、
装置である。
【０００７】
さらに、前記保持具の外周および内周において、前記溝端の開口の少なくとも一部を覆うリング形状の補助リングが、前記保持具と同心に配置された、装置とすることができる。
【０００８】
また、前記保持具の溝の半径方向両端には、溝内のコイルセグメントの先端が溝の外に出ることを阻止する突起が設けられている、装置とすることもできる。
【０００９】
また、本発明にかかる他の回転電機のコイル製造装置は、
導線を略Ｕ字形に形成したコイルセグメントの辺部分が、回転電機のコアのスロット内に差し込まれ、前記コアの端部より突出した当該コイルセグメントの先端部分を保持する保持具であって、前記コイルセグメントの、回転電機の軸線を中心とする同心円上に配置されるものの先端に、前記同心円ごとにそれぞれ対応した、リング形状の複数の保持具と、
前記保持具を、回転電機の軸線まわりに回転させ、前記コイルセグメントのコアより突出した部分の先端を所定形状に屈曲する、回転駆動部と、
を有する装置であって、
前記保持具は、前記コイルセグメントの先端が挿入されてこれを保持する、半径方向に延びる溝を有し、
さらに、前記保持具は隣接するもの同士で対を形成し、この対を形成する保持具の溝同士においては、互いに対向する端とは反対側の端のみに、溝内のコイルセグメントの先端がこの端より外に出ることを阻止する突起または壁が設けられている、
装置である。
【００１０】
また、本発明にかかるさらに他の回転電機のコイル製造装置は、
導線を略Ｕ字形に形成したコイルセグメントの辺部分が、回転電機のコアのスロット内に差し込まれ、前記コアの端部より突出した当該コイルセグメントの先端部分を保持する保持具であって、前記コイルセグメントの、回転電機の軸線を中心とする同心円上に配置されるものの先端に、前記同心円ごとにそれぞれ対応した、リング形状の複数の保持具と、
前記保持具を、回転電機の軸線まわりに回転させ、前記コイルセグメントのコアより突出した部分の先端を所定形状に屈曲する、回転駆動部と、
を有する装置であって、
前記保持具は、前記コイルセグメントの先端が挿入されてこれを保持する、半径方向に延びる溝を有し、この溝の一方の端は開放しており、他方の端には、前記保持具の周囲に巻き付けるように配置された薄板リングにより、溝内のコイルセグメントの先端がこの端より外に出ることを阻止する壁が設けられている、
装置である。
【００１１】
上述のいずれかの回転電機のコイル製造装置において、前記保持具は、コイルセグメント挿入時にはコア端部に隣接して配置され、コアから進出してきたコイルセグメントの先端を保持すると、コイルセグメントの進出と同期して回転電機の軸線方向、コアから離れる向きに移動可能に配置される、装置とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１および図２は、本実施形態の回転電機のステータの概略の製造工程を示す図である。略円環板状で、内側にくし歯形状が形成された電磁鋼板を積層し、外周部を溶接してステータコア１０を作る（図１ａ）。このステータコア１０は、図示するように、略円筒形の外形を有し、その内周側には、周方向にくし歯状に形成された磁極１２を有している。磁極１２の間の空間はスロット１４と呼ばれている。スロット１４の内周面に、紙、樹脂などの絶縁性材料の絶縁部材１６を配置する（図１ｂ）。
【００１３】
一方で、コイルとなる導線１８を、図示するように略Ｕ字形状に曲げ、コイルセグメント２０を作製する（図１ｃ）。このコイルセグメントを、そのＵ字形の導線先端からスロット１４内にステータコア１０の円筒軸線方向に挿入する。すなわち、スロット１４の、回転電機の軸線方向における一方の端部（図中上方）から導線先端を挿入し、他方の端（下方）へ突出させる（図１ｄ）。
【００１４】
突出したコイルセグメント２０の導線の先端を保持具２２で受ける（図２ａ）。また、図示するように、本実施形態においては、一つのスロットに挿入される導線１８は、４本であり、コアの径方向に並んで配置される。よって、コア全体においては、コアより突出した導線１８が４つの同心円上に並ぶように配置される。保持具２２の一つ一つは、図３に示されるようにリング形状をしており、半径方向に延び両端が開放した溝２４が形成されている。これらの溝２４は、ステータコア１０のスロットに対応する位置に設けられている。また、前述の、導線１８が並んだ４つの同心円に対応して、保持具２２も、回転電機の軸線を中心とする同心円上に４個配置されている（図４参照）。
【００１５】
保持具の溝２４内にコイルセグメントの導線１８先端が挿入された状態で、保持具２２を回転電機の軸線を中心として回転させる。この回転は、例えば保持具２２それぞれにレバーを結合し、これをアクチュエータで揺動させて行うことができる。この場合レバーとアクチュエータが保持具２２の駆動機構として機能する。保持具２２を回転させる場合において、隣接する保持具２２同士が互いに逆回りとなるように回転させる（図２ａ，ｂ）。すなわち、最外周の保持具２２を右回りとした場合、これに隣接する一つ内側の保持具２２は左回りに、次に内側の保持具は右回りに、となっている。保持具２２を回転させることにより導線１８が曲がる。また、保持具２２の回転の向きが交互に反対となっているので、導線１８の曲がる向きも互い違いとなる（図２ｃ）。図２ｃに示されるように、隣り合う同心円の導線１８同士で対が形成される。本実施形態の場合、外周側から１番目と２番目、３番目と４番目の円周上の導線１８でそれぞれ対が形成されている。そして、前記の曲げによって、隣り合う位置とされた導線１８同士を溶接して、所定回数巻回されたコイルが形成される。
【００１６】
図５は、コイルセグメントの導線１８がスロット１４内に納まっている様子を示している。本実施形態において、占積率を高めるために、導線１８は、お互いの隙間がほとんどない状態でスロット１４に納められている。前述したように、本実施形態の保持具２２は、両端が開放されているため、隙間がない、またはわずかな状態で配置された導線１８を、同心円上に配置された列ごとに、保持することができる。
【００１７】
本実施形態の保持具２２は、図６に示すような、穴２６を有する穴あきの保持具２８よりも占積率を向上させることができる。すなわち、穴あきの保持具２８を用いた場合、穴の周りの壁の部分、言い換えれば、保持具２８の、穴の外周側、内周側の部分には、導線１８が入らない。そのため、図７に示すように、スロット内に配置された導線３０の間に、前記壁の部分に対応する隙間を設ける必要があり、占積率の低下を招く。
【００１８】
図８は、他の保持具の例を示す図である。保持具３２は、図３に示す保持具２２と同様に概略リング形状を有し、溝３４を有する。溝３４の外周側、内周側の端部には突起３６が設けられている。この突起３６は、導線１８の角に設けられた丸みに対応した形状を有しており、導線１８が溝３４よりはみ出すことを防止するようになっている。これによって、保持具３２を回転させてコイルセグメント先端部分の導線１８を曲げる工程において、導線の径方向の移動を抑え、所定の形状に曲げることができる。また、導線１８同士の干渉が減少するため、導線表面に施された絶縁被膜の破壊を防止することができる。
【００１９】
図９は、さらに他の保持具の例を示す図である。保持具３８は、図３に示す保持具２２と同様に概略リング形状を有し、溝４０を有する。保持具３８およびこれにかかる構成については、説明の便宜のために、外側の保持具から順に、添え字ａ，ｂ，ｃ，ｄを付して区別する。また導線１８についても外側のものから同様の添え字を付して説明する。保持具３８の溝４０には、一方の端部にのみ突起４２が形成されている。そして、外側から二つずつの保持具が対をなし、その対の溝の対向する端の反対側の端部に突起が形成されている。すなわち、外側の二つの保持具３８ａ，３８ｂが対をなし、突起４２ａは保持具３８ａの溝の外側の端に形成され、突起４２ｂは保持具３８ｂの溝の内側の端に形成されている。また、内側の二つの保持具３８ｃ，３８ｄも対をなし、同様の突起４２ｃ，４２ｄの構成を有する。なお、突起４２の形状は図８に示した突起３６と同様、導線１８の角部の丸みに合わせた形状となっている。
【００２０】
対をなす保持具３８ａ，３８ｂと、保持具３８ｃ，３８ｄに対応する導線１８ａ，１８ｂと、導線１８ｃ，１８ｄは、後の工程では溶接される。したがって、導線は、図１０に示すように、対をなすもの同士が近接し、そうでないものは、離れていることが望ましい。図９に示す保持具３８によれば、突起４２を溝の一方のみに付けることにより、溶接すべき導線同士を近づけ、離すべきコイル同士は、隙間を開けさせるようにできる。
【００２１】
図１１および図１２は、さらに他の保持具の例を示す図である。保持具４６は、図３に示す保持具２２と同様に概略リング形状であって、半径方向に延びる溝を有する本体部４８と、本体部４８の外側に巻き付けられるように配置された薄板リング５０とを含む。加工上、溝端に突起を形成することが困難な場合、この構成を採ることができる。また、図において、薄板リング５０は、本体部４８の外側に配置されるが、内側に配置することも可能である。
【００２２】
図１３は、コイルセグメント２０をステータコア１０に挿入する工程の他の例を示す図である。コイルセグメント２０のＵ字形の先端部分がステータコア１０より突出する前に、保持具２２をステータコア１０の端部に近接して配置しておく。このようにしておくと、コイルセグメント２０の先端部分の導線がステータコア１０の端より出てくると直ぐに保持具２２で導線を保持することができる。そして、保持した状態を維持しつつ、図示しない移動手段により、コイルセグメント２０と保持具２２を同期させて図中下向きに移動させ、コイルセグメント２０を所定の位置まで挿入する。その後、前述したと同様に保持具２２を回転させてコイルセグメントの先端部分の導線を屈曲させる。なお、この保持具は、前述した他の保持具を用いることも可能である。
【００２３】
図１４は、４個の保持具２２の最外周側、最内周側に、溝２４の開口を覆うように補助リング５２が配置された状態を示している。補助リング５２によって、保持具２２内の導線が、保持具のない部分である外側、内側にずれることを防止している。補助リング５２は、溝２４の開口全てを覆う必要はなく、保持する導線１８がずれないように支持することができるように一部を覆うようにしてもよい。さらに、図１３に示す工程と同様にして、保持具２２および補助リング５２を、ステータコア１０の端部に近接して配置しておき、コイルセグメントの挿入と同期して移動させるようにすることができる。
【００２４】
以上の実施形態においては、ステータコアに巻回されるコイルの製造方法について述べたが、ロータ側に形成するコイルも同様に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  回転電機のステータの製造工程の一部を示す概略図である。
【図２】  回転電機のステータの製造工程の一部を示す概略図であり、特に本実施形態の装置にかかる工程を示す図である。
【図３】  本実施形態の装置の要部である保持具の概略斜視図である。
【図４】  ４個の保持具を並べた状態を示す図である。
【図５】  ステータコアのスロット内に配置された導線の配置状態を示す図である。
【図６】  従来技術として示した公報に記載された治具である。
【図７】  図６の治具を用いた場合のコア内の導線の配置状態を示す図である。
【図８】  保持具の他の例を示す図である。
【図９】  保持具のさらに他の例を示す図である。
【図１０】  図９の保持具により保持された導線の様子を示す図である。
【図１１】  保持具のさらに他の例を示す図である。
【図１２】  図１１に示す保持具の概略斜視図である。
【図１３】  コイルセグメントを挿入する工程の一例を示す図である。
【図１４】  保持具による導線の保持を補助する補助リングの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  ステータコア、１２  磁極、１４  スロット、１８  導線、２０  コイルセグメント、２２，３２，３８，４６  保持具、２４，３４，４０  溝、３６，４２  突起、５０  薄板リング、５２  補助リング。
【図１】
0003928400.tif 000002
【図２】
0003928400.tif 000003
【図３】
0003928400.tif 000004
【図４】
0003928400.tif 000005
【図５】
0003928400.tif 000006
【図６】
0003928400.tif 000007
【図７】
0003928400.tif 000008
【図８】
0003928400.tif 000009
【図９】
0003928400.tif 000010
【図１０】
0003928400.tif 000011
【図１１】
0003928400.tif 000012
【図１２】
0003928400.tif 000013
【図１３】
0003928400.tif 000014
【図１４】
0003928400.tif 000015