JP2009283591A - 巻線方法、巻線装置、及び固定子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平角導体10をエッジワイズ曲げ加工することでコイル13を形成する巻線方法において、平角導体10に形成される隣接する2カ所のエッジワイズ曲げ部10aを、平角導体10をエッジワイズ曲げ加工する際に形成される外側への膨らみ部Pが当該2カ所の間に位置する1辺に集中するように成形し、コイル13の対向する一対の辺が、膨らみ部Pを有する辺とする。
【選択図】図4
Description
特許文献1には、矩形状コイル、矩形状コイルの製造方法、及び矩形状コイルの製造装置に関する発明が開示されている。
平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際には、平角導体のエッジワイズ曲げ部の外周部分が、内周部分に比べて長くなる。これは平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に、平角導体の外周側は伸ばされる方向に力が働き、内周側は圧縮される方向に力が働くためである。
このため、特許文献1では、エッジワイズ曲げ加工の際に、平角導体の内周側を治具によって所定幅で拘束することで、平角導体のエッジワイズ曲げ部の厚みが増加することを防いでいる。
特許文献2においても、特許文献1と同様に平角導体のエッジワイズ曲げ部の厚みの増加を防ぐために、プレス機構を備えたエッジワイズ曲げ部の内周側を押さえる治具を用いる。平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に、エッジワイズ曲げ部の内周側を、治具を介してプレス機構で加圧することで、平角導体のエッジワイズ曲げ部の厚みが増加することを防いでいる。
まず、出願人の実験によって判明した平角導体10のエッジワイズ曲げ部10a付近における寸法精度を悪化させる要因について説明する。
図10に、平角導体10をエッジワイズ曲げする際の構成を表した模式図を示す。
図11に、平角導体10のエッジワイズ曲げ部10aの模式図を示す。
エッジワイズ曲げ巻線装置20には、第1線材ガイド21と、第2線材ガイド22と、曲げ治具23と、押さえフランジ24を備えている。この他にエッジワイズ曲げ巻線装置20には、図示しない平角導体10を送る送り機構等を備えている。
その結果、図11に示すように平角導体10のエッジワイズ曲げ部10a付近には、隙間Aが存在することで発生する第1変形部P1と、押さえフランジ24の形状によって発生する第2変形部P2ができる。第1変形部P1及び第2変形部P2の変形量は実際には図8及び図9に示されるほど大きくはないが、固定子コアにコイルを挿入する際には占積率を低下させる原因となる。
(1)平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを形成する巻線方法において、
前記平角導体に形成される隣接する2カ所のエッジワイズ曲げ部を、前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に形成される外側への膨らみ部が前記2カ所のエッジワイズ曲げ部の間に位置する1辺に集中するように成形し、前記コイルの対向する一対の辺が、前記膨らみ部を有する辺となることを特徴とする。
(2)平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを形成する巻線装置において、
前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に、前記平角導体の曲げ内周側を支持する支持部材と、前記平角導体の側面を支持し回動可能な第1側面支持具と、前記平角導体の側面を支持し前記支持部材を挟んで前記第1側面支持具の隣に配置される回動可能な第2側面支持具と、を備え、前記第1側面支持具を回転させて前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する第1曲げ工程と、前記第2側面支持具を回転させて前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する第2曲げ工程と、を交互に行うことでコイルを形成することを特徴とする。
(3)平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを成形し、固定子コアに挿入して形成される固定子において、
前記コイルが、前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に形成される外側への膨らみ部を有する一対の辺を有し、前記コイルの前記膨らみ部を有する一対の辺が、隣り合う前記コイル間とは異なる方向に位置するように、前記固定子コアに挿入されることを特徴とする。
まず、(1)に記載される発明は、平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを形成する巻線方法において、平角導体に形成される隣接する2カ所のエッジワイズ曲げ部を、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に形成される外側への膨らみ部が2カ所のエッジワイズ曲げ部の間に位置する1辺に集中するように成形し、コイルの対向する一対の辺が、膨らみ部を有する辺となる。
また、(2)に記載される発明は、平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを形成する巻線装置において、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に、平角導体の曲げ内周側を支持する支持部材と、平角導体の側面を支持し回動可能な第1側面支持具と、平角導体の側面を支持し支持部材を挟んで第1側面支持具の隣に配置される回動可能な第2側面支持具と、を備え、第1側面支持具を回転させて平角導体をエッジワイズ曲げ加工する第1曲げ工程と、第2側面支持具を回転させて平角導体をエッジワイズ曲げ加工する第2曲げ工程と、を交互に行うことでコイルを形成する。
このため、この対向する一対の辺が固定子の端部に配置されるように固定子コアにコイルを組み付けることで、固定子の占積率を向上させることが可能となる。
まず、(3)に記載される発明は、平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを成形し、固定子コアに挿入して形成される固定子において、コイルが、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に形成される外側への膨らみ部を有する一対の辺を有し、コイルの膨らみ部を有する一対の辺が、隣り合うコイル間とは異なる方向に位置するように、前記固定子コアに挿入されるものである。
このようなコイルは(1)の巻線方法や(2)の巻線装置を用いることで形成することが可能である。
図1に、エッジワイズ曲げ巻線装置20の概略図を示している。図2に、エッジワイズ曲げ巻線装置20の断面概略図を示している。
エッジワイズ曲げ巻線装置20には、第1線材ガイド21、第2線材ガイド22、曲げ治具23及び押さえフランジ24が備えられている。また、クランプ部30及び線材送り機構40を備えている。また、第1線材ガイド21、第2線材ガイド22、線材ガイド25、クランプ部30、及び線材送り機構40は、共通の可動ベース57に載せられている。
第1線材ガイド21は平角導体10の側面を支持するように、平角導体10がエッジワイズ曲げ加工される時の曲げ方向の外周側に配置されている。すなわち、コイル13の外周側に配置されることになる。
平角導体10には銅やアルミニウムなどの導電性の良い金属が用いられ、周囲には絶縁被膜が施されている。
第1線材ガイド21と第2線材ガイド22との間には、平角導体10が通される。したがって、第1線材ガイド21と第2線材ガイド22の隙間は平角導体10の最小板幅Wと幅方向の寸法公差を考慮した隙間Aとを加えただけの間隔が設けられている。
そして、曲げ治具23は平角導体10の外側面に接するように配置されているので、曲げ治具23の回転によって平角導体10に力を加える。
曲げ治具23の回転角度は90度プラスαとしている。
可動ベース57には第1線材ガイド21、第2線材ガイド22、線材ガイド25、クランプ部30及び線材送り機構40が備えられており、可動ベース57の回転に伴ってこれらも回転移動する。
押さえフランジ24は、図3に示すように鍔24aとシャフト24bを有する。
シャフト24bはクランプ用サーボ51に接続されており、図2の図面下方向に移動することが可能である。これは鍔24aで平角導体10の側面を厚み方向に押さえるためであり、平角導体10を一定の厚みになるように加圧することが可能である。なお、シャフト24bには図示しないストッパーが備えられており、一定量以上は降下しないように構成されている。
線材ガイド25は、平角導体10を厚み方向に押さえ、平角導体10がエッジワイズ曲げ巻線装置20から浮き上がらないように保護するためのガイドである。
クランプ部30は平角導体10を厚み方向に押さえ、平角導体10の移動を防ぐ機能を備えている。線材送り機構40は、平角導体10を進行方向に所定量送る機能を備えている。送りはサーボによって制御されており、コイル13を巻回するに従って平角導体10の送り量を増減させることが可能となっている。
なお、前述した通りクランプ部30及び線材送り機構40は可動ベース57の上に設置されており、可動ベース57の回転に伴って動作する。
コイル13は、平角導体10をエッジワイズ曲げ加工して形成したコイルであり、エッジワイズ曲げ巻線装置20によって形成される。
コイル13の端部は第1端部13a及び第2端部13bが設けられている。第1端部13a又は第2端部13bの片側が巻き初めとなり片側が巻き終わりとなる。コイル13は略台形形状に巻回されており、第1端部13a側に巻かれるほど短辺が長くなる構成となっている。
この固定子コア130のティース131にコイル13を挿入し、第1端部13a及び第2端部13bを電気的に接続することで電磁回路を形成し、モータの固定子50として機能することになる。
図7に、平角導体10を曲げ治具23でエッジワイズ曲げ加工する際の模式図を示す。また、図8に、平角導体10を第1線材ガイド21でエッジワイズ曲げ加工する際の模式図を示す。
まず、長辺送りを行う。
図示しないボビンに巻かれた平角導体10を、線材送り機構40を駆動させることで押さえフランジ24側にコイル13の長辺分だけ送る。線材送り機構40で平角導体10をクランプし、平角導体10をコイル13の長辺分の距離送った後、クランプ部30で平角導体10をクランプする。そして、線材送り機構40をアンクランプして所定位置に戻す。
平角導体10を90度にエッジワイズ曲げ加工するためには、平角導体10のスプリングバックを考慮する必要がある。平角導体10は銅やアルミニウムなどの比較的柔らかい金属で形成されているが、弾性域の変形シロがある。したがって、多少スプリングバックしてしまうため、プラスα分で調整することでエッジワイズ曲げ部10aを90度の角度で形成することができる。平角導体10は、シャフト24bの外周に沿って曲げられるので、平角導体10のエッジワイズ曲げ部10a内周の径はシャフト24bの外径と均しくなる。
次に、短辺送りを行う。
線材送り機構40を駆動させることで、押さえフランジ24側にコイル13の短辺分だけ送る。線材送り機構40で平角導体10をクランプ士、平角導体10をコイル13の短辺分の距離送った後、クランプ部30で平角導体10をクランプする。そして、線材送り機構40をアンクランプして所定位置に戻す。
平角導体10は、シャフト24bの外周に沿って曲げられるので、平角導体10のエッジワイズ曲げ部10a内周の径はシャフト24bの外径と均しくなる。
なお、平角導体10の送り量はコイル13の短辺と長辺で異なり、コイル13の短辺はコイル13が略台形状に形成される関係で、ターンによって短辺の送り量を徐々に変える必要がある。
こうして、平角導体10はエッジワイズ曲げ加工され、コイル13が形成される。
まず、第1の効果として、エッジワイズ曲げ部において発生する不要な膨らみ部により隣り合うコイルが干渉しにくい固定子構造を提供できる点が挙げられる。
本実施形態の巻線方法は、平角導体10をエッジワイズ曲げ加工することでコイル13を形成する巻線方法において、平角導体10に形成される隣接する2カ所のエッジワイズ曲げ部10aを、平角導体10をエッジワイズ曲げ加工する際に形成される外側への膨らみ部Pが当該2カ所の間に位置する1辺に集中するように成形し、コイル13の対向する一対の辺が、膨らみ部Pを有する辺となるものである。
前述の手順でエッジワイズ曲げ加工されるコイル13は、コイルエンド部分10cに膨らみ部Pが形成される。
この膨らみ部Pは、図10で示したように第1線材ガイド21と第2線材ガイド22の隙間が最小板幅Wに対して隙間A分だけ足した幅となっているため、実際の平角導体10の板幅よりも隙間が生じて、変形することで形成される。図11に示したように、第1変形部P1及び第2変形部P2が生じてしまうためである。
第2エッジワイズ曲げ部10bを形成する場合には、図8に示すように曲げ治具23が固定側となり平角導体10の外周側面を支持する。曲げ治具23の位置は第1線材ガイド21の位置と同様に平角導体10の送り時に干渉しないようにする必要がある。このため、第1エッジワイズ曲げ部10aと似たような形で第1変形部P1及び第2変形部P2が形成される。
固定子コア130のコイルエンド部分は、コイル13に平角導体10を挿入する場合に固定子150の占積率に影響することが無いため、コイル13に求められる寸法精度はラフになる。このため、膨らみ部Pを固定子コア130のコイルエンド側にもっていっても固定子150の性能には殆ど影響しない。
一方、第1変形部P1及び第2変形部P2がスロット132に挿入される部分に形成されると課題で説明したように占積率の悪化を招く。
例えば、本実施形態ではエッジワイズ曲げ巻線装置20の構成を図1及び図2で説明しているが、形状の変更や動力の変更などの装置の設計をすることを妨げない。例えばクランプ部30や線材送り機構40の位置は、可動ベース57を回転させる関係上、極力短い方が望ましいので、そのレイアウトを変更したりするなどが考えられる。
10a エッジワイズ曲げ部
13 コイル
20 エッジワイズ曲げ巻線装置
21 第1線材ガイド
22 第2線材ガイド
23 曲げ治具
24 押さえフランジ
24a 鍔
24b シャフト
25 線材ガイド
26 ガイド部材移動機構
30 クランプ部
40 線材送り機構
50 曲げ用サーボモータ
51 クランプ用サーボ
52 第1ギア
53 第2ギア
54 回転体
A 隙間
P1 第1変形部
P2 第2変形部
R 半径
W 最小板幅
Claims (3)
- 平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを形成する巻線方法において、
前記平角導体に形成される隣接する2カ所のエッジワイズ曲げ部を、前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に形成される外側への膨らみ部が前記2カ所のエッジワイズ曲げ部の間に位置する1辺に集中するように成形し、
前記コイルの対向する一対の辺が、前記膨らみ部を有する辺となることを特徴とする巻線方法。 - 平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを形成する巻線装置において、
前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に、前記平角導体の曲げ内周側を支持する支持部材と、
前記平角導体の側面を支持し回動可能な第1側面支持具と、
前記平角導体の側面を支持し前記支持部材を挟んで前記第1側面支持具の隣に配置される回動可能な第2側面支持具と、を備え、
前記第1側面支持具を回転させて前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する第1曲げ工程と、
前記第2側面支持具を回転させて前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する第2曲げ工程と、
を交互に行うことでコイルを形成することを特徴とする巻線装置。 - 平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを成形し、固定子コアに挿入して形成される固定子において、
前記コイルが、前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に形成される外側への膨らみ部を有する一対の辺を有し、
前記コイルの前記膨らみ部を有する一対の辺が、隣り合う前記コイル間とは異なる方向に位置するように、前記固定子コアに挿入されることを特徴とする固定子。
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