JP3138033B2 - ステータの製造方法及びコイルをバランスさせるための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電機機械のステー
タの製造方法及び製造装置に関し、詳しくは、ステータ
コアに挿入されたコイルを整形する前に、コイルの挿入
側と反挿入側とのバランスをよくするための方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータ等の回転電気機械におけるステー
タは、ステータコアにコイルを挿入して形成されてい
る。コイルの挿入は、先ず、巻ピッチに対応した一つ以
上の巻段を有する巻型を備えた巻線装置における該巻型
に電線を巻回してコイルを形成し、次に、このコイルを
コイル挿入装置における環状に配列されたブレードに移
し、次に、この複数のブレードの内側を軸方向に移動し
てコイルを押圧するストリッパによってコイルをステー
タコアの溝に挿入することにより行われている。こうし
てステータコアに挿入されたコイルは、ステータコアの
両端面より突出したループ状のコイルエンドを有してい
る。更に、複数のコイルの組み合わせが、同様な方法で
ステータコアに挿入される。この時、次のコイルが挿入
され易いように先に挿入されたコイルエンドを外径側に
拡げておくことが必要となる。このようにして組み立て
られたステータは、リード結線され、回転電機機械に支
障なく取り付けられる形状にコイルエンドが整形され
て、回転電気機械の本体に取り付けられる。

【０００３】図１３は、上記コイル挿入装置によってス
テータコア１にコイルを挿入した状態を示す正面図であ
り、図１４はこれをコイルの挿入側（上側）から見た平
面図、図１５は反挿入側（下側）から見た下面図であ
る。ステータコア１に挿入されたコイルは、挿入側コイ
ルエンド２と反挿入側コイルエンド３を形成している。
２ａ，３ａは巻ピッチの最も大きなコイル群のコイルエ
ンド、２ｃ，３ｃは巻ピッチの最も小さなコイル群のコ
イルエンド、２ｂ，３ｂはその中間の巻ピッチのコイル
群のコイルエンドをそれぞれ示しており、図示するよう
にコイルの周長は極間５，６付近が一番大きく、外側に
なるにつれて小さくなる。またコイルエンドの突出長
は、挿入側が非常に大きいのに対し、反挿入側は各コイ
ル群共略一定で少なく、極めてアンバランスになってい
る。

【０００４】上記コイルエンドを外径側へ拡げるには、
図１０に示すような治具を用いて行われる。これは、先
端が円錐状のテーパに形成された丸棒１５を有する上型
１３と、前記丸棒１５に嵌合する孔部１６を有する下型
１４とによって構成され、丸棒１５をステータコア１の
内径に挿通させて上型１３と下型１４とを近接させる方
向へ移動させることによって、アール部１７，１８によ
って上下両側のコイルエンドを押圧してこれを外径側へ
拡げるものである。

【０００５】ところがコイル挿入装置によって挿入され
たコイルは、図１３に示したように挿入側と反挿入側の
突出量のバランスが極めて悪い状態である。従って、整
形加工後に得られる形状は図１１のようになる。図１１
を反挿入側から見たのが図１２である。反挿入側におい
ては突出したコイル量が少ないため、コイルエンドは十
分大きく拡がらず、次のコイルが挿入される溝２４を覆
って挿入されてくるコイルの進路をふさぎ、コイルの挿
入圧が高くなる。この結果、ステータコアの溝に多くの
コイルを挿入する高効率モータになればなるほど、コイ
ルの絶縁被膜を破壊する不良が増大してきた。

【０００６】上記問題を解決するためには、挿入側と反
挿入側のコイルエンド突出長が概略均等になるように整
形加工することが好ましく、例えば特開昭６３−５９７
５１号公報に開示される整形治具が提案されている。こ
の整形治具及びこれを用いた整形方法を図１６によって
説明する。

【０００７】この整形治具２１は、全体としてステータ
コア１の内部に適合する丸棒状をなし、その先端部は先
細のテーパ部２２をなしており、このテーパ部２２の中
間に環状に突出した段部２３が形成されている。この整
形治具２１をステータコア１の上方から内部に挿通させ
ると、段部２３が下方のコイルエンド３における内側の
コイルに引っかかり、この引っかけたコイルを下方に引
き出し、そして整形治具２１をさらに下方に押し込ん
で、引っかけた内側のコイルを段部２３から外し、そし
てステータコア１の内径に略等しい径を有する治具２１
の基部によって下方のコイルエンド３を外側へ押し拡げ
るものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１６に示した従来提
案されている整形治具及び整形方法においては、治具２
１の本体が反挿入側のコイルエンドを突き抜けて整形を
施す構成となっているため、次のような問題が生じる。
即ち、段部２３に引っかけたコイルが外れない場合、治
具２１の下降に伴って引っかけたコイルが引き伸ばされ
て破壊されてしまう。これは、コイル量の多いステータ
の場合はコイルエンドに柔軟性がないため、治具２１の
基部が挿通されるまではコイルエンドが十分に外側へ拡
がらないためである。また前記問題を回避するために段
部２３に引っかかったコイルが容易に外れるように構成
すると、今度は、内側のコイルの中で段部２３に引っか
からないコイルが生じ、この場合はコイルの下方への引
き出しが不十分となってしまう。いずれにしても、反挿
入側のコイルエンドの突出長を制御することが非常に困
難な構成となっている。

【０００９】上記問題点は巻線仕様の種類に応じて多数
の整形治具を準備することによってある程度解消できる
が、多種少量生産の場合は、巻線仕様の変更の都度治具
を取り替える手間や、多数の治具管理の手間等を要する
ため実用的ではない。

【００１０】また一般にコイル挿入装置によってステー
タコアに挿入されたコイルの特徴として、巻ピッチの同
一なコイルどうしであっても、先行して挿入されたコイ
ル片（コイル挿入装置におけるブレードの先端側に位置
するコイル片）は反挿入側への突出長が大きく、後に挿
入されたコイル片ほど反挿入側への突出長が小さくな
る。これを略同一の突出長に修正し、尚且つ挿入側と反
挿入側の突出長をバランスさせることによって、後工程
の整形を良好にすることができる。ところが、図１６に
示した従来のものにおいては、内側のコイルのみを下方
に引き出す構成であるため、、外側のコイル群即ち巻ピ
ッチの小さい側のコイル群については、同一のコイル群
内のコイルを同一の突出長に修正したり、挿入側と反挿
入側の突出長をバランスさせることが不可能な構成とな
っている。従って後工程のコイルエンドを外側へ大きく
拡げる整形において、その整形効果が十分なものとなら
ず、先に挿入された外層コイルのコイルエンドが後に挿
入される内層コイルの進路をふさいでしまい、特にステ
ータコアの溝に多くのコイルを挿入する高効率モータの
製作には不十分なものであった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のステータの製造
方法は、ステータコアにコイルを挿入させた後に、コイ
ル挿入側から前記ステータコアの内径へコイル押し治具
を挿入し、このコイル押し治具に具備されたコイル押圧
部が反挿入側コイルエンドを突き抜けることなく全部の
コイルを挿入側から反挿入側に向けて押し、挿入側と反
挿入側のコイルエンド突出長が概略均等になるようにコ
イルを移動させた後に、前記コイルを整形するものであ
る。また本発明のコイルをバランスさせるための装置
は、ステータコアの内径に適合する棒状体と、この棒状
体の先端に設けられたコイル押し治具と、このコイル押
し治具の中央に突設されたコイル極間検出部を具備し、
前記棒状体をコイルの挿入側からステータコアの内径へ
挿入して反挿入側へ向けて移動させたとき、前記コイル
極間検出部はコイルの極間を分けて反挿入側コイルエン
ドを通り抜け、前記コイル押し治具のコイル押圧部は反
挿入側コイルエンドを通り抜けることなくこれを押して
コイルを移動させ、前記コイルの移動が所定の寸法に達
する地点で前記棒状体を後退させるように構成したもの
である。

【００１２】

【作用】ステータコアにコイルを挿入させた後に、コイ
ル押圧部を具備したコイル押し治具をコイル挿入側から
ステータコアに挿通させると、コイル押し治具が反挿入
側コイルエンドに当たり、確実にコイルを設定量反挿入
側に押すことができる。従って、コイル挿入装置でコイ
ルが挿入されたステータに適用した場合、次工程の整形
においてコイルエンドが外径側へ大きく拡がるように反
挿入側のコイルエンドの突出量を最適設定できて、ステ
ータコアへ次に挿入されるコイルが最も抵抗の少ない状
態で挿入することができる。

【００１３】

【実施例】本発明を実施したコイルをバランスさせるた
めの装置（以下、コイルバランス装置と称す）は、ステ
ータコアにコイルを挿入させた後に、ステータコアの上
方からコイル押し治具を挿通することにより、コイルを
全体的に下方に押し出すものである。このコイル押し治
具は、ステータコアの内径に挿通可能な形状をなし、そ
の先端部には、反挿入側のコイルエンドの極間部を検出
してこれを分けるための極間検出部と、反挿入側のコイ
ルエンドを分けて通り抜けることなくこれを押圧するコ
イル押圧部を備えている。コイル押し治具の全体が反挿
入側のコイルエンドの極間部を分けて通り抜けてしまう
と、反挿入側のコイルエンドの突出長が制御できずにば
らつくため一定にならず、最適で均一な状態が得られな
い。従ってコイル押し治具は、コイルエンドを外径側へ
拡げない形状でなければならない。

【００１４】図１に示すコイルバランス装置１１は、ス
テータコア１の内径１９に適合する棒状体７と、この棒
状体７の先端に設けられた円柱状のコイル押し治具８よ
り構成されている。このコイル押し治具８のコイル押圧
部は、周囲を面取りされた円形平面よりなり、このコイ
ル押圧部からは、反挿入側コイルエンド３の極間６を分
けて通り抜けるように構成された極間検出部９が突設さ
れている。この極間検出部９の形状は丸棒状あるいは平
板状とし、各極コイルが対称配置の場合はコイル押し治
具の略中央部に突設し、各極コイルのコイル群数が異な
る場合はその極間部を結ぶ線に対応する位置に突設す
る。またステータコア１は、図示されていない支え治具
によって下方及び側方への移動が規制され、内径１９の
軸心が棒状体７の軸心と一致するように置かれる。

【００１５】次に図１のコイルバランス装置１１の動作
を説明すると、図示しないプレス装置によって棒状体７
を下降させると、コイル押し治具８を備えた棒状体７が
コイル挿入側からステータコア１の内径１９へ進入す
る。この場合、コイル挿入側のコイルエンド２は極間部
５が拡開された状態となっているため、治具の進入に支
障はない。さらに棒状体７を下降させると、極間検出部
９が反挿入側コイルエンド３へ到達し、コイルの極間６
を分けてコイルエンド３を通り抜ける。やがてコイル押
し治具８のコイル押圧部が反挿入側コイルエンド３に当
接してこれを押すため、コイル全体が挿入側から反挿入
側へ向けて移動する。このときの状態を図２に示す。こ
のコイルの移動が所定の寸法に達した時点で棒状体７の
下降を停止させ、次に棒状体７を上昇後退させて動作を
完了する。図１のコイルバランス装置の場合は、上記所
定の寸法とは、挿入側と反挿入側のコイルエンド２，３
の体積が概略バランスする程度の寸法でよい。即ち図１
の場合は、各コイル群ごとに比較すれば、図２に示すよ
うに挿入側２ａ，２ｂ，２ｃと反挿入側３ａ，３ｂ，３
ｃとでコイルエンドの突出量は同じではないが、平均的
にはバランスがとれているため、高効率モータの中程度
以下での適用が可能である。

【００１６】図３は本発明の別の実施例を示し、コイル
バランス装置におけるコイル押し治具の形状を符号８ａ
で示すように半球体としたものである。このように構成
したコイル押し治具８ａによってコイルを押圧すると、
押圧されて移動したコイルが治具８ａのなだらかに傾斜
した押圧面に沿って並ぶため、概略図４に示すような形
状にコイルエンドを形成することができる。即ち反挿入
側のコイルエンド３は、極間６付近のコイル群３ａが一
番大きく突出し、次いでコイル群３ｂ，３ｃの順に外側
になるにつれて突出長は小さくなり、各コイル群の突出
長は挿入側と反挿入側で概略バランスがとれているた
め、高効率モータの中程度での適用が可能である。尚、
コイル押し治具８ａの形状は、卵形の半楕円球体でもよ
い。

【００１７】図５は本発明のさらに別の実施例を示し、
図３に示したような半球体のコイル押圧部の外側端部に
コイルを係止するための突起部１０を設けたものであ
る。この突起部１０は、反挿入側のコイルエンド３が押
圧に伴って外側へはずれるのを防止するものであり、コ
イル押し治具８ｂの外周部におけるコイルの極中心部に
対応する位置に設けて、巻ピッチの最も小さなコイル群
のコイルエンド３ｃまでが完全に係止できるように形成
する。コイル押し治具８ｂは、例えば図３に示したコイ
ル押し治具８ａをさらに加工して突起部１０を削り出す
ことによって形成できる。突起部１０は、この他に、ピ
ン等を立設することによって形成してもよく、この場合
は、ステータコアの内径に挿入される際に挿入側コイル
エンドを引っかけないように、先端部は挿入側コイルエ
ンドより内径側へ逃げていなければならない。このコイ
ル押し治具８ｂを備えたコイルバランス装置によれば、
コイル量の多いコイルエンドを押圧する場合であっても
コイルが治具からはずれることがないため、コイルを確
実に移動させることができる。

【００１８】図６は本発明のさらに別の実施例を示し、
コイル押し治具を符号８ｃで示すように、中央部が最も
高く、外側へゆくに従って階段状に低くしたコイル押圧
部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有する形状としたものであ
る。コイル押し治具８ｃは、例えば図１に示したコイル
押し治具８または図３に示したコイル押し治具８ａをさ
らに加工して階段状のコイル押圧部１２ａ，１２ｂ，１
２ｃを設けることにより形成できる。コイル押圧部の階
段形状は、中央部からコイルの極中心部に向けて形成
し、また各段１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、コイルエンド
の各コイル群３ａ，３ｂ，３ｃに沿うように略直線状に
形成する。このコイル押圧部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
は、反挿入側コイルエンド３の各コイル群３ａ，３ｂ，
３ｃ相互間の突出長の割合が、挿入側コイルエンド２の
各コイル群２ａ，２ｂ，２ｃ相互間の突出長の割合とバ
ランスするように予め階段形状を設定するものであり、
また反挿入側コイルエンド３と挿入側コイルエンド２の
各突出長の絶対量は、棒状体７の下降の下死点を操作し
て両コイルエンドがバランスするようにする。

【００１９】このように構成したコイル押し治具８ｃに
よってコイルを押圧すると、各コイル群３ａ，３ｂ，３
ｃに対応して設けられたコイル押圧部１２ａ，１２ｂ，
１２ｃによって各コイル群が異なる高さに移動して階段
状をなし、また挿入側と反挿入側の各コイルエンド突出
長もかなりバランスがとれて、概略図４に示したような
形状にコイルエンドを形成することができる。この場
合、図３に示したコイル押し治具８ａを用いた場合と異
なり、巻ピッチの同一なコイルは略皆同一なコイルエン
ド突出長となるため、後工程におけるコイルエンド２，
３を外径側へ拡げるための整形が一層容易となり、高効
率モータの中程度以上での適用が可能である。

【００２０】図７は、図６に示した階段状に高さを違え
たコイル押圧部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの外側端部に、
コイルを係止するための突起部１０を設けたコイル押し
治具８ｄを示している。突起部１０の形状及び効果は図
５の実施例の場合と同様である。

【００２１】図８及び図９は本発明のさらに別の実施例
を示し、それぞれ図６及び図７に示したコイル押し治具
８ｃ，８ｄのコイル押圧部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各
段間に、巻ピッチの異なるコイル群の間を分けて挿入さ
れるコイル間検出部２０ａ，２０ｂを突設したものであ
る。このコイル間検出部２０ａ，２０ｂは、丸棒状ある
いは平板状をなし、極間検出部９同様、棒状体７の下降
によって反挿入側コイルエンド３の各コイル群３ａ，３
ｂ，３ｃの相互間を分けて進入するものであり、これに
より所定のコイル押圧部の段からはずれて隣接するコイ
ル群中へ逃げるコイルを防止でき、各コイル群３ａ，３
ｂ，３ｃの突出長を確実に分離することができる。

【００２２】コイル押し治具８ａ〜８ｆを用いたコイル
バランス装置の動作は、コイル押し治具８を用いた場合
と同様である。また以上の実施例では毎極３コイル群の
例で説明をしたが、コイル群の数がこれと異なる場合で
あっても本発明は同様に適用できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、コイルの挿入側と反挿入側の
コイルエンドの突出長をバランスさせる工程と、コイル
エンドを外径側へ拡げる整形の工程とを同時に行うもの
ではなく、後者に先立って前者の突出長をバランスさせ
る工程のみを確実に行うものである。従って、コイル押
し治具の本体が反挿入側のコイルエンドを突き抜けるこ
とがないため、コイルが過度に押圧されて絶縁被膜を破
壊されることがなく、また挿入側から反挿入側へのコイ
ルの移動も確実に行うことができる。

【００２４】また上記特徴から、巻ピッチの大きなコイ
ルのみならず、巻ピッチの小さなコイルに対してもコイ
ルエンドの突出長を修正することが可能であり、さらに
同一巻ピッチのコイル群ごとに突出長を調整することも
容易であり、これらの結果、挿入側と反挿入側のコイル
バランスを最適に設定することが可能となる。そして後
工程においてコイルエンドを外径側へ十分大きく拡げる
ことができて、次に内層へ挿入されてくるコイルの挿入
性が向上し、不良が抑制されて、ステータコアの溝に多
くのコイルを挿入する高効率モータの生産性及び品質を
大きく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による製造方法及び装置の実施例を示す
正面図。

【図２】本発明による製造方法及び本発明によって得ら
れるステータのコイルエンド形状を示す正面図。

【図３】本発明の実施例を示すコイル押し治具の正面
図。

【図４】本発明によって得られるステータのコイルエン
ド形状を示す正面図。

【図５】本発明の実施例を示すコイル押し治具の正面
図。

【図６】本発明の実施例を示すコイル押し治具の正面
図。

【図７】本発明の実施例を示すコイル押し治具の正面
図。

【図８】本発明の実施例を示すコイル押し治具の正面
図。

【図９】本発明の実施例を示すコイル押し治具の正面
図。

【図１０】コイルの整形方法を説明する正面図。

【図１１】コイルの整形加工後に得られる従来のコイル
エンド形状を示す正面図。

【図１２】図１１に示すステータの下面図。

【図１３】コイル挿入装置によってコイルを挿入した状
態を示すステータの正面図。

【図１４】図１３に示すステータの平面図。

【図１５】図１３に示すステータの下面図。

【図１６】従来の製造方法及び装置の実施例を示す正面
図。

【符号の説明】

１ ステータコア ２ 挿入側コイルエンド ３ 反挿入側コイルエンド ７ 棒状体 ８，８ａ〜８ｆ コイル押し治具 ９ コイル極間検出部 １０ 突起部 １２ａ，１２ｂ，１２ｃ コイル押圧部 ２０ａ，２０ｂ コイル検出部 ２４ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−121944（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−109159（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−167659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−78001（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−38875（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 15/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータコアにコイルを挿入させた後
   に、コイル挿入側から前記ステータコアの内径へコイル
   押し治具を挿入し、このコイル押し治具に具備されたコ
   イル押圧部が反挿入側コイルエンドを突き抜けることな
   く全部のコイルを挿入側から反挿入側に向けて押し、挿
   入側と反挿入側のコイルエンド突出長が概略均等になる
   ようにコイルを移動させた後に、前記コイルを整形する
   ことを特徴とするステータの製造方法。
2. 【請求項２】 ステータコアにコイルを挿入させた後
   に、前記ステータコア内径に挿通させたコイルを押し、
   挿入側から反挿入側に向けて移動させる装置において、
   前記ステータコアの内径に適合する棒状体と、この棒状
   体の先端に設けられたコイル押し治具と、このコイル押
   し治具の中央に突設されたコイル極間検出部を具備し、
   前記棒状体をコイルの挿入側からステータコアの内径へ
   挿入して反挿入側へ向けて移動させたとき、前記コイル
   極間検出部はコイルの極間を分けて反挿入側コイルエン
   ドを通り抜け、前記コイル押し治具のコイル押圧部は反
   挿入側コイルエンドを通り抜けることなくこれを押して
   コイルを移動させ、前記コイルの移動が所定の寸法に達
   する地点で前記棒状体を後退させるように構成したこと
   を特徴とするコイルをバランスさせるための装置。
3. 【請求項３】 コイル押し治具が周囲を面取りされた平
   面よりなるコイル押圧部を備えてなる請求項２記載のコ
   イルをバランスさせるための装置。
4. 【請求項４】 コイル押し治具が半球状または半楕円球
   状の面よりなるコイル押圧部を備えてなる請求項２記載
   のコイルをバランスさせるための装置。
5. 【請求項５】 コイル押し治具が中央部より階段状に高
   さを違えたコイル押圧部を備えてなる請求項２記載のコ
   イルをバランスさせるための装置。
6. 【請求項６】 階段状のコイル押圧部の各段間に、相互
   に巻ピッチの異なるコイル間へ挿入されるコイル間検出
   部を突設した請求項５記載のコイルをバランスさせるた
   めの装置。
7. 【請求項７】 コイル押し治具がその外側端部にコイル
   を係止するための突起部を備えてなる請求項４ないし６
   のいずれかに記載のコイルをバランスさせるための装
   置。