JP2012151996A - コイルセグメント環状配列方法、コイルセグメント環状配列装置、及びステータ - Google Patents

Abstract

【課題】エンドコイルのコイルセグメントの相間に絶縁紙を自動的に挿入可能なコイルセグメント環状配列方法、装置を提供すること。
【解決手段】略Ｕ字状に成形され、一対の脚部１０ａ，１０ｂと脚部１０ａ，１０ｂ同士を連結する連結部１０ｃとを有する複数のコイルセグメント１０を順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列する工程（手段）を有するコイルセグメント環状配列方法（装置）において、環状に配列する工程（環状配列治具１７）において、コイルセグメント１０の一対の脚部１０ａ，１０ｂの間であって、連結部１０ｃに対応する箇所に絶縁紙７を挿入すること、を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、略Ｕ字状に成形され、一対の脚部と該脚部同士を連結する連結部とを有する複数のコイルセグメントを順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列する工程を有するコイルセグメント環状配列方法、及び装置に関する。

略Ｕ字状に成形され、一対の脚部と該脚部同士を連結する連結部とを有する複数のコイルセグメントを重ね合わせて環状にすることにより、コイル籠を形成し、そのコイル籠にステータコアを組み付けることにより製造されるステータコアが利用されている。
特許文献１には、上記コイル籠を製造する技術として、略Ｕ字状に成形され、一対の脚部と該脚部同士を連結する連結部とを有する複数のコイルセグメントを順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列する工程を有するコイルセグメント環状配列方法、及び装置が記載されている。

一方、ステータコアに組み込まれたコイルセグメントのコイルエンド部に対して、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相間の絶縁性を確保するために、絶縁相間紙を装着する必要があり、特許文献１には、具体的な記載がないが、コイルセグメントをステータコアに組み込んだ後で、手作業により、絶縁紙をコイルエンド部のコイルセグメントの間に挿入していた。

特開2003-324911号公報

しかしながら、例えば、４８スロットを備えるステータコアの場合には、各スロットの箇所において、コイルセグメントの間に絶縁紙を挿入することは、多くの時間と人手を必要とし、コストアップの原因となり、問題であった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、エンドコイルのコイルセグメントの相間に絶縁紙を自動的に挿入可能なコイルセグメント環状配列方法、装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のコイルセグメント環状配列方法、ステータ、コイルセグメント環状配列装置は、次のような構成を有している。
（１）第１脚部、第２脚部、第１脚部と第２脚部を連結する連結部、連結部に形成された凸部を有する複数のコイルセグメントを順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列する工程を有するコイルセグメント環状配列方法において、前記環状に配列する工程において、前記コイルセグメントの凸部の内側（第１脚部と第２脚部の間）に絶縁紙を挿入すること、を特徴とする。
（２）（１）に記載するコイルセグメント環状配列方法において、前記コイルセグメントが、前記連結部で案内ガイドにより保持されつつ案内されること、案内された前記コイルセグメントの前記第２脚部が、回転する環状ガイドにより保持され、環状に配列されること、前記案内ガイドが、前記絶縁紙を保持し、前記案内ガイドの終端では、前記絶縁紙が前記コイルセグメントを保持すること、を特徴とする。
（３）（１）または（２）のコイルセグメント環状配列方法により製造される環状コイルセグメントを有するステータコアであって、前記コイルセグメントの前記凸部の内側（第１脚部と第２脚部の間）に、前記絶縁紙が装着されていること、を特徴とする。

（４）第１脚部、第２脚部、前記第１脚部と前記第２脚部を連結する連結部、前記連結部に形成された凸部を有する複数のコイルセグメントを順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列するコイルセグメント環状配列装置において、前記環状に配列するときに、前記コイルセグメントの前記凸部の内側（第１脚部と第２脚部の間）に絶縁紙を挿入する絶縁紙挿入手段を有すること、を特徴とする。
（５）（４）に記載するコイルセグメント環状配列装置において、前記コイルセグメントが、前記連結部で案内ガイドにより保持されつつ案内されること、案内された前記コイルセグメントの前記第２脚部が、回転する環状ガイドにより保持され、環状に配列されること、前記案内ガイドが、前記絶縁紙を保持し、前記案内ガイドの終端では、前記絶縁紙が前記コイルセグメントを保持すること、を特徴とする。

上記構成を有する本発明のコイルセグメント環状配列方法、ステータ、コイルセグメント環状配列装置は、次のような作用、効果を奏する。
（１）第１脚部、第２脚部、前記第１脚部と前記第２脚部を連結する連結部、前記連結部に形成された凸部を有する複数のコイルセグメントを順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列する工程を有するコイルセグメント環状配列方法において、前記環状に配列する工程において、前記コイルセグメントの前記凸部に絶縁紙を挿入すること、を特徴とするので、コイルセグメントを環状配列させるときに、同時にコイルセグメントの凸部の内側（第１脚部と第２脚部の間）に絶縁紙を自動的に挿入できるため、後工程において人手で絶縁紙を挿入する必要がなくなり、工程数を減らして、コストダウンすることができる。
また、コイルエンド部に的確に相間絶縁紙を装着できるため、従来より、コイルセグメントの外表面のエナメル層を薄くすることができ、スロット内におけるコイルセグメントの占積率を向上させることができる。

（２）（１）に記載するコイルセグメント環状配列方法において、前記コイルセグメントが、前記連結部で案内ガイドにより保持されつつ案内されること、案内された前記コイルセグメントの前記第２脚部が、回転する環状ガイドにより保持され、環状に配列されること、前記案内ガイドが、前記絶縁紙を保持し、前記案内ガイドの終端では、前記絶縁紙が前記コイルセグメントを保持すること、を特徴とするので、従来から存在する案内ガイドと、絶縁紙自体の強度を利用することのみで済むため、コイルセグメント環状配列工程において、費用のかかる装置を必要とせず、簡単な設備により、コイルセグメントの凸部の内側に確実に絶縁紙を挿入することができる。

（３）（１）または（２）のコイルセグメント環状配列方法により製造される環状コイルセグメントを有するステータであって、前記コイルセグメントの前記凸部に、前記絶縁紙が装着されていること、を特徴とする。従来、コイルセグメントは、環状に重ね合わされているため、コイルエンド部において、隙間がほとんど存在せず、後工程において、コイルセグメントの凸部の内側に絶縁紙を挿入することは困難であり、実際には、一対の脚部の外側に絶縁紙を挿入していたに過ぎない。しかし、それでは、相間の絶縁が不十分な問題が生じていたが、本発明のステータによれば、コイルセグメントの凸部の内側（第１脚部と第２脚部の間）に確実に絶縁紙を挿入できるため、絶縁性能を確実かつ安定したものとすることができる。

コイルセグメント１０が実装されたコイルセグメント環状配列装置１の平面図である。 コイルセグメント環状配列装置１の平面図である。 図１の右側面図である。 図１の下方から見た底面図である。 コイルセグメント１０の外観図である。 台形ネジ１１，１２の駆動手段を示す拡大図である。 直線案内ガイド１３から曲線案内ガイド１４に変わる箇所の部分拡大図である。 曲線案内ガイド１４の終端部付近の拡大斜視図である。 コイル籠４２の外観図である。 ステータ４４の外観図である。

次に、本発明に係るコイルセグメント環状配列方法、ステータコア、コイルセグメント環状配列装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１及び図２に、コイルセグメント環状配列装置１の平面図を示す。図１は、コイルセグメント１０が実装された工程図であり、図２は、コイルセグメント１０が実装されていない装置のみの図である。
コイルセグメント環状配列装置１が組み立てるステータコアは、４８個のスロットを備え、４８個のコイルセグメントを環状に配列させるものである。
図５に、コイルセグメント１０の外観図を示す。コイルセグメント１０は、図５に示すように、第１脚部１０ａ，第２脚部１０ｂと、第１脚部１０ａ，第２脚部１０ｂを連結する連結部１０ｃと、連結部１０ｃの中央部に形成された凸部１０ｄを備えている。第１脚部１０ａ，第２脚部１０ｂは、ステータコアのスロット内に装着される部分であり、連結部１０ｃは、ステータコアの外側と突出してコイルエンド部を形成する。
４８個のスロット内に、第１脚部１０ａ，第２脚部１０ｂは、１０個重ねて挿入される。コイルセグメント環状配列装置１は、４８本のコイルセグメント１０を重ね合わせて環状に配列するものであり、環状に配列された径寸法の異なる２本組のコイルセグメント１０を４組製造する。また、最内周用と最外周用に、２４本のコイルセグメント１０を重ね合わせて環状に配列したものを２組製造する。
そして、それらを組み合わせることにより、コイル籠が完成する。その工程については、後で詳細に説明する。

コイルセグメント環状配列装置１は、図２に示すように、一対の台形ネジ１１，１２が平行に回転可能に保持され配置されている。台形ネジ１１は、右ネジであり、台形ネジ１２は、左ネジである。台形ネジ１１，１２の中間には、直線案内ガイド１３が設けられている。直線案内ガイドの上端面には、長尺状の絶縁紙７が装着される装着溝８が形成されている。
本実施例で使用する絶縁紙７は、樹脂製であり、厚み０．３ｍｍ、幅１６ｍｍの帯状の形状である。
台形ネジ１１，１２のねじ部の凹部１１ａ，１２ａは、コイルセグメント１０の脚部１０ａ，１０ｂが挿入される大きさである。一対の台形ネジ１１，１２には、４８個のコイルセグメント１０を置くことができる。
図６に、台形ネジ１１，１２の駆動手段を示す。図６では、モータ２０を省略して記載している。
図６に示すように、台形ネジ１１，１２の一端には、各々歯車３１，３２が固設されている。歯車３１，３２は、駆動歯車３０と噛み合わされている。駆動歯車３０には、モータ２０が連結されている。モータ２０は、ブラケット２６により、ベースプレート９に固設されている。
駆動歯車３０が回転すると、歯車３１，３２は等速で同じ方向に回転し、凹部１１ａ，１２ａに保持されたコイルセグメント１０は、同じスピードで、直線案内ガイド１３に沿ってそのまま直線方向に移動する。

一対の台形ネジ１１，１２の先端付近には、環状配列治具１７が、回転円板１６の外周部に付設されている。環状配列治具１７には、４８個の凹部１７ａが形成されている。凹部１７ａは、コイルセグメント１０の第１脚部１０ａ，第２脚部１０ｂが挿入される大きさである。
直線案内ガイド１３の先端には、らせん形状の曲線案内ガイド１４が連結して付設されている。曲線案内ガイド１４の上端面には、絶縁紙を装着するための装着溝１５が形成されている。装着溝１５は、装着溝８と連結しており、絶縁紙７が連続して装着されている。
曲線案内ガイド１４の形状は、直線案内ガイド１３、一対の台形ネジ１１，１２により保持され移動されてくるコイルセグメント１０の第２脚部１０ｂが、環状配列治具１７の凹部１７ａに、スムーズに乗り移ることができるように、徐々に曲率を小さくしている。

図４に図１のコイルセグメント環状配列装置１を図の下方から見た側面図を示す。図３に、図１の右側面図を示す。
モータ２０には、プーリ歯車２１が付設されており、図４に示すように、プーリ歯車２１は、プーリ２３により、プーリ歯車２２に連結されている。図３に示すように、プーリ２３は、駆動軸２４に連結されている。駆動軸２４には、ウォーム歯車が形成されており、回転円板の回転中心軸に付設された歯車２５と噛み合わされている。これにより、一対の台形ネジ１１，１２と、環状配列治具１７とは、同期して駆動される。
図２に示すように、環状配列治具１７の外周に、２つの従動ローラ１８，１９が当接されている。従動ローラ１８は、バネ装置４０により、環状配列治具１７に対して、所定の押圧力で当接している。また、従動ローラ１９は、バネ装置４１により、環状配列治具１７に対して、所定の押圧力で当接している。従動ローラ１８、従動ローラ１９は、絶縁紙７、環状に重ね合わされたコイルセグメント１０を外周から押えるものである。

図７に、直線案内ガイド１３から曲線案内ガイド１４に変わる箇所の部分拡大図を示す。
図７に示すように、直線案内ガイド１３に支持された絶縁紙７、台形ネジ１１，１２により第１脚部１０ａ，第２脚部１０ｂが保持された状態で直線的に移動されてきたコイルセグメント１０は、環状配列治具１７の凹部１７ａにより、第２脚部１０ｂが保持されつつ、曲線案内ガイド１４により、図中時計回りの方向に回転される。
すなわち、コイルセグメント１０は、第２脚部１０ｂが環状配列治具１７により、その外周に沿って反時計回りに移動される。それと同時に、コイルセグメント１０の凸部１０ｄは、曲線案内ガイド１４によりガイドされ、環状配列治具１７の外周に沿って距離を縮めながら移動する。
これにより、コイルセグメント１０は、図中時計回りに回転して、互いに重ね合わされて環状に形成される。

図８に、曲線案内ガイド１４の終端部付近の拡大斜視図を示す。コイルセグメント１０を環状に配列するためには、曲線案内ガイド１４が邪魔となるため、どこかで曲線案内ガイド１４を終了する必要がある。一方、コイルセグメント１０の凸部１０ｄは、曲線案内ガイド１４により保持されている絶縁紙７により保持されている。そのため、曲線案内ガイド１４の終端以降において、曲線案内ガイド以外の他の保持手段を必要とする。
本実施例では、図８に示すように、絶縁紙７の一方は、曲線案内ガイド１４の装着溝１５により保持されている。そして、絶縁紙７の他方は、従動ローラ１８により保持されている。絶縁紙７は、このように保持されているため、複数個のコイルセグメント１０の凸部１０ｄを保持可能である。

次に、コイルセグメント環状配列装置１の作用について説明する。
始めに、図２の状態で、絶縁紙７をセットする。すなわち、直線案内ガイド１３の装着溝８、曲線案内ガイド１４の装着溝１５に絶縁紙７を装着し、絶縁紙７の先端を、環状配列治具１７と従動ローラ１８，１９の間に挟みこませて保持させる。
次に、コイルセグメント１０の第１脚部１０ａを、台形ネジ１１の凹部１１ａに装着し、脚部１０ｂを、台形ネジ１２の凹部１２ａに装着する。コイルセグメント１０の凸部１０ｄは、直線案内ガイド１３の装着溝８により支持された絶縁紙７により保持されている。

４８個のコイルセグメント１０をセットした後、モータ２０を駆動する。モータ２０が駆動すると、一対の台形ネジ１１，１２と、環状配列治具１７が同期して回転を開始する。一対の台形ネジ１１，１２は、同じ方向に回転するが、右ネジと左ネジであるため、ネジ部の動きは対称的になっている。
コイルセグメント１０は、右ネジである台形ネジ１１と，左ネジである台形ネジ１２により、そのままの状態で環状配列治具１７に送り込まれる。
そして、図７に示すように、直線案内ガイド１３に支持された絶縁紙７、台形ネジ１１，１２により第１脚部１０ａ，第２脚部１０ｂが保持された状態で直線的に移動されてきたコイルセグメント１０は、環状配列治具１７の凹部１７ａにより、第２脚部１０ｂが保持されつつ、曲線案内ガイド１４により、図中時計回りの方向に回転される。
すなわち、コイルセグメント１０は、第２脚部１０ｂが環状配列治具１７により、その外周に沿って反時計回りに移動される。それと同時に、コイルセグメント１０の凸部１０ｄは、曲線案内ガイド１４によりガイドされ、環状配列治具１７の外周に沿って距離を縮めながら移動する。
これにより、コイルセグメント１０は、図中時計回りに回転して、互いに重ね合わされて環状に形成される。

次に、先頭のコイルセグメント１０が、曲線案内ガイド１４の終端部に来ると、一方が曲線案内ガイド１４の装着溝１５により保持され、他方が従動ローラ１８により保持されている絶縁紙７により、凸部１０ｄが保持されるので、コイルセグメント１０は、さらに重ね合わされて環状に配列される。このとき、絶縁紙７は、コイルセグメント１０の重ね合わされた部分に挟持され、従動ローラ１８，１９により押圧されて、コイルセグメント１０と共に回転する。
このようにして、順次、４８個のコイルセグメント１０が、環状に配列され、１組の環状コイルが製造される。
このとき、絶縁紙７は、コイルセグメント１０の凸部１０ｄに確実に装着されている。

本実施例では、環状配列治具１７の外形の異なる装置を６台用意している。外径寸法の異なる環状配列治具１７を用いて、上記作用により４組のコイルセグメント１０が環状に配列された環状組物を製造する。それらの径が異なっているのは、順次内周（または外周）に組み付けるためである。
また、最外周用の２４本のコイルセグメント１０を環状に配列した環状組物と、最内周用の２４本のコイルセグメント１０を環状に配列した環状組物とを製造する。
次に、最内周の環状組物の外周に、４組の環状組物のうち、内径の最小のものを組み付ける。このとき、両者の間で、コイルエンド部を構成する連結部１０ｃに相当位置に絶縁紙を装着する。この絶縁紙は、環状帯状のものを巻きつけるだけなので、組付は容易である。
このようにして、順次組み付けることにより、図９に示すコイル籠４２が完成する。
そして、コイル籠４２をステータコア４３に挿入することにより、図１０に示すステータ４４が製造される。ステータ４４を完成させるには、図１０のものに、バスバーによる配線、樹脂モールド成形等の工程を必要とするが、それらは、周知技術なので説明を省略する。

以上詳細に説明したように、本実施例のコイルセグメント環状配列方法、またはコイルセグメント環状配列装置１によれば、第１脚部１０ａ，第２脚部１０ｂと、脚部１０ａ，１０ｂ同士を連結する連結部１０ｃと、連結部１０ｃに形成された凸部１０ｄを有する複数のコイルセグメント１０を順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列する工程（手段）を有するコイルセグメント環状配列方法（装置）において、環状に配列する工程（環状配列治具１７）において、コイルセグメント１０の凸部の内側に絶縁紙７を挿入すること、を特徴とするので、コイルセグメント１０を環状配列させるときに、同時にコイルセグメント１０の一対の脚部の間に絶縁紙７を自動的に挿入できるため、後工程において人手で絶縁紙７を挿入する必要がなくなり、工程数を減らして、コストダウンすることができる。
また、コイルエンド部に的確に相間絶縁紙を装着できるため、従来より、コイルセグメント１０の外表面のエナメル層を薄くすることができ、スロット内におけるコイルセグメント１０の占積率を向上させることができる。

さらに、コイルセグメント１０が、連結部１０ｃで直線案内ガイド１３の装着溝８に装着された絶縁紙７により保持されつつ案内されること、案内されたコイルセグメント１０の脚部１０ａ，１０ｂの一方である第２脚部１０ｂが、回転する曲線案内ガイド１４の装着溝１５に装着された絶縁紙７により保持され、環状に配列されること、曲線案内ガイド１４が、絶縁紙７を保持し、曲線案内ガイド１４の終端では、絶縁紙７のみが前記コイルセグメントを保持すること、を特徴とするので、従来から存在する案内ガイドと、絶縁紙７自体の強度を利用することのみで済むため、コイルセグメント環状配列工程において、費用のかかる装置を必要とせず、簡単な設備により、コイルセグメント１０の凸部１０ｄの内側に確実に絶縁紙を挿入することができる。

また、上記コイルセグメント環状配列方法により製造される環状コイルセグメントを有するステータ４４であって、コイルエンドの凸部１０ｄに、絶縁紙７が装着されていること、を特徴とする。従来、コイルセグメント１０は、環状に重ね合わされているため、コイルエンド部（連結部１０ｃ）において、隙間がほとんど存在せず、後工程において、コイルセグメント１０の凸部１０ｄに絶縁紙７を挿入することは困難であり、実際には、凸部１０ｄの外側に絶縁紙７を挿入していたに過ぎない。しかし、それでは、相間の絶縁が不十分な問題が生じていたが、本実施例のステータによれば、コイルセグメント１０の凸部１０ｄの内側に確実に絶縁紙を挿入できるため、絶縁性能を確実かつ安定したものとすることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、本実施例のコイルセグメント環状配列方法では、直線案内ガイド１３、曲線案内ガイド１４においても、絶縁紙７により、コイルセグメント１０を保持しているが、直線案内ガイド１３、曲線案内ガイド１４で直接コイルセグメント１０を保持しても良い。ただし、曲線案内ガイド１４の終端以降においては、絶縁紙７で保持する必要がある。
また、本実施例では、直線案内ガイド１３に装着溝８を設けているが、外部から絶縁紙７を直接曲線案内ガイド１４に供給しても良い。

７ 絶縁紙
８ 装着溝
１０ コイルセグメント
１０ａ，１０ｂ 脚部
１０ｃ 連結部
１０ｄ 凸部
１１，１２ 台形ネジ
１１ａ，１２ａ 凹部
１３ 直線案内ガイド
１４ 曲線案内ガイド
１５ 装着溝
１７ 環状配列治具
１８，１９ 従動ローラ

Claims (5)

1. 第１脚部、第２脚部、前記第１脚部と前記第２脚部を連結する連結部、前記連結部に形成された凸部を有する複数のコイルセグメントを順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列する工程を有するコイルセグメント環状配列方法において、
   前記環状に配列する工程において、前記コイルセグメントの前記凸部の内側に絶縁紙を挿入すること、
   を特徴とするコイルセグメント環状配列方法。
2. 請求項１に記載するコイルセグメント環状配列方法において、
   前記コイルセグメントが、前記連結部で案内ガイドにより保持されつつ案内されること、
   案内された前記コイルセグメントの前記第２脚部が、回転する環状ガイドにより保持され、環状に配列されること、
   前記案内ガイドが、前記絶縁紙を保持し、前記案内ガイドの終端では、前記絶縁紙が前記コイルセグメントを保持すること、
   を特徴とするコイルセグメント環状配列方法。
3. 請求項１または請求項２のコイルセグメント環状配列方法により製造される環状コイルセグメントを有するステータであって、
   前記コイルセグメントの前記凸部の内側に、前記絶縁紙が装着されていること、
   を特徴とするステータ。
4. 第１脚部、第２脚部、前記第１脚部と前記第２脚部を連結する連結部、前記連結部に形成された凸部を有する複数のコイルセグメントを順次案内して、重ね合わせつつ環状に配列するコイルセグメント環状配列装置において、
   前記環状に配列するときに、前記コイルセグメントの前記凸部の内側に絶縁紙を挿入する絶縁紙挿入手段を有すること、
   を特徴とするコイルセグメント環状配列装置。
5. 請求項４に記載するコイルセグメント環状配列装置において、
   前記コイルセグメントが、前記連結部で案内ガイドにより保持されつつ案内されること、
   案内された前記コイルセグメントの前記第２脚部が、回転する環状ガイドにより保持され、環状に配列されること、
   前記案内ガイドが、前記絶縁紙を保持し、前記案内ガイドの終端では、前記絶縁紙が前記コイルセグメントを保持すること、
   を特徴とするコイルセグメント環状配列装置。