JP2003264964A - 回転電機のコイル用のセグメントの成形方法及びそれに用いる成形型構造 - Google Patents
回転電機のコイル用のセグメントの成形方法及びそれに用いる成形型構造Info
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Abstract
ことのできる成形方法及びその成形方法に使用する成形
型構造を提供する。 【解決手段】 平角線素材16を第1平面上で接離する
一対の雌雄成形型18で挟み込み、略クランク形状の2
次元クランク線材20に成形し(2次元成形ステッ
プ)、続いて、第1平面と略直交する第2平面に沿って
接離する一対の山形の雌雄成形型22により2次元クラ
ンク線材20のクランク部分20aを略頂点とした3次
元山形形状の3次元山形線材26に成形する(3次元成
形ステップ)。さらに、雌雄成形型22の接触を維持し
た状態で、雌折り曲げ型30aにより3次元山形線材2
6の頂点部分を含むコイルエンド形成領域より外側部分
をスロットの挿入方向に向けて曲げて(スロット部成形
ステップ)セグメント10を完成させる。
Description
用のセグメントの成形方法及びそれに用いる成形型構
造、特に、再現性のある安定した形状のセグメントを容
易に成形することのできる成形方法及びその方法に用い
る成形型構造に関する。
コイルやロータコイルの形態には、様々なものがある。
例えば、ステータコアやロータコアに直接コイル線材を
巻回してコイルを形成するものや、別途巻き型等を用い
てコイルを巻回し、ステータコアやロータコアに装着す
るものが一般的である。一方、ステータコアやロータコ
アに形成されたスロットにセグメントと呼ばれる松葉状
導体(略U字形状の導体)を挿入し、各セグメントの端
部をコアの一端側で順次溶接等により接合し全体として
コイルを形成するコイルがある。このセグメントタイプ
のコイルの場合、いわゆるコイルの巻回工程を必要とし
ないので、コイル(セグメント)の断面をコアのスロッ
トの占有空間断面に略等しい矩形断面とすることが可能
で、スロットの占積率を容易に向上可能であり、小型で
高出力の回転電機を得られるという点で有効である。
に開示される従来の略U字形状のセグメント100の単
体形状を説明する図であり、図3(a)がU字の湾曲部
分(後述するコイルエンドの形成領域)を上から見た上
面図、図3(b)は、平面図、図3(c)は側面図、図
3(d)は斜視図である。セグメント100は、所定長
さの平角線をU字状に曲げることにより、図示しないス
テータ等のコアのスロットに挿入されるスロット挿入部
102と、このスロット挿入部102を接続しコアの端
面部で所定のスロットから他の所定のスロットに渡るた
めのコイルエンド形成部(渡り部)104とを構成す
る。また、各図から明らかなように、コイルエンド形成
部104の略中央付近では、平角線を180°捻った捻
り部106を形成している。
ト100をコアのスロット(不図示)に挿入した円環配
列状態を示す上面図及び側面図が示されている。図4
(a),(b)から明らかなように、セグメント100
を円環状に配列する場合、セグメント100のスロット
挿入部102が飛び越えるスロット数分だけ他のセグメ
ント100を飛び越えなければならない。この時、セグ
メント100があるスロットから出てきて、所定数離れ
たスロットに入る場合、同じ径で入ろうとすると他のセ
グメント100と干渉してしまうので、セグメント10
0は2本のスロット挿入部102が別々に、その径方向
にずれてスロットに入るようにする必要がある。そのた
め、コイルエンド形成部104で捻りを加え、捻り部1
06の前後で、線材がずれるようにしている。
な180°の捻り部106を伴うセグメント100は、
円環配列した時に捻り部106がかさばり、コイルエン
ド部分が大型化してしまう。すなわち、回転電機のステ
ータ等のコアの軸方向及び径方向の寸法が増大し、結果
的に回転電機自体の大型化を招いてしまうという問題を
有する。また、捻り部106を成形する場合、両端のス
ロット挿入部102をクランプして、そのクランプの一
方を捻る等の方法により成形するため、捻り部106の
形状を安定させることが困難であるという問題がある。
各セグメント100の形状ばらつき、形状再現性が低い
場合には、前述した円環配列時の軸方向及び径方向の大
型化をさらに促進する。
は、捻り部106を伴わないセグメントが開示されてい
るが、線材の曲げ形状が複雑であり、形状再現性を維持
することが困難であると共に、成形時の線材へのストレ
スやダメージ等に関して考慮しつつ、形状再現性を向上
しなければならないという問題がある。
あり、安定した形状のセグメントを容易に成形すること
のできる成形方法及びその成形方法に使用する成形型構
造を提供することを目的とする。
するために、本発明は、回転電機のコアの各スロットに
挿入され端部を順次接続することによりコイルを形成す
るセグメントの成形方法であって、セグメントを形成す
る線材を第1平面上で略クランク形状を呈する2次元ク
ランク線材に成形するステップと、前記第1平面と略直
交する第2平面に沿って、前記2次元クランク線材のク
ランク部分を略頂点とした3次元山形形状の3次元山形
線材に成形するステップと、前記3次元山形線材の前記
頂点部分を含むコイルエンド形成領域より外側部分を前
記スロットの挿入方向に向けて曲げるステップと、を含
むことを特徴とする。
に、本発明は、回転電機のコアの各スロットに挿入され
端部を順次接続することによりコイルを形成するセグメ
ントの成形方法であって、線材を第1平面上で接離する
一対の雌雄成形型で挟み込み、当該線材を雌雄型形状に
対応した略クランク形状を呈する2次元クランク線材に
成形する2次元成形ステップと、前記第1平面と略直交
する第2平面に沿って接離する一対の山形の雌雄成形型
により前記2次元クランク線材のクランク部分を略頂点
とした3次元山形形状の3次元山形線材に成形する3次
元成形ステップと、前記山形の雌雄成形型の接触を維持
した状態で、前記第1平面と交差する第3平面に沿って
接離する一対の折り曲げ型により前記3次元山形線材の
前記頂点部分を含むコイルエンド形成領域より外側部分
を前記スロットの挿入方向に向けて曲げるスロット部成
形ステップと、を含むこと特徴とする。
状を意味するものではなく、線材が連続的な曲がりを有
することを意味し、例えば、S字形状等滑らかな曲がり
も含むものとする。また、略直交とは、完全な直角を意
味するのではなく、実質的に直交と認められる程度を意
味する。更に、略頂点とは完全な1点を意味するのでは
なく、頂点及びその周辺を含むものとする。
クランク形状に成形され、その後、コイルエンド形成領
域の山形形状の成形、スロット挿入部の成形が行われ
る。この場合、線材にかかるストレスを全て開放しなが
ら曲げ成形を行うので、線材に不要なストレスやダメー
ジを与えることを防止できる。
て、段階的に行っているので、各曲げ成形時のストレス
を開放しながら型形状に基づく均一形状のセグメントを
良好な形状再現性を維持しつつ容易に行うことができ
る。
に、本発明は、回転電機のコアの各スロットに挿入され
端部を順次接続することによりコイルを形成するセグメ
ントの成形型構造であって、セグメントを形成する線材
を第1平面上で挟み込み略クランク形状を呈する2次元
クランク線材に形成する接離自在な一対の2次元成形雌
雄型と、前記第1平面と略直交する第2平面に沿って接
離し、前記2次元クランク線材のクランク部分を略頂点
とした3次元山形形状の3次元山形線材に成形する一対
の3次元形成雌雄型と、前記第1平面と交差する第3平
面に沿って接離し、前記3次元山形線材の前記頂点部分
を含むコイルエンド形成領域より外側部分を前記スロッ
トの挿入方向に向けて曲げる一対の折曲げ雌雄型と、を
含むことを特徴とする。
程を接離移動する雌雄型によって、段階的に行うので、
各曲げ成形時のストレスを開放しながら型形状に基づく
均一形状のセグメントを容易に安定的に行うことができ
る。
に、本発明は、上記構成において、前記折曲げ雌雄型の
雄型は、前記3次元成形雌雄型の雄型と共通であること
を特徴とする。
コストの低減を容易に行うことができる。また、型を自
動開閉装置等で接離動作させる場合にも開閉装置の構成
を簡略化することができる。
に、本発明は、上記構成において、前記3次元成形雌雄
型の雄型及び前記折曲げ雌雄型の雄型は、前記線材を案
内するガイド溝を有することを特徴とする。
を容易に向上することができる。
(以下、実施形態という)を図面に基づき説明する。
のセグメントの成形方法により成形されるセグメント1
0の形状を示している。セグメント10は、従来のもの
と同様に、所定長さ銅材等から構成される平角線をU字
状に曲げることにより、図示しないステータ等のコアの
スロットに挿入されるスロット挿入部12とこのスロッ
ト挿入部12を接続しコアの端面部で所定のスロットか
ら他の所定のスロットに渡るためのコイルエンド形成部
(渡り部)14とを構成する。なお、図1(a)がコイ
ルエンド形成部14を上から見た上面図、図1(b)
は、セグメント10の平面図、図1(c)はセグメント
10の側面図、図1(d)はセグメント10の斜視図で
ある。
セグメント10はコイルエンド形成部14に捻り部を含
んでいない。捻り部を含まないことにより、コイルエン
ド形成部14のかさばりを抑制し、回転電機の軸方向や
径方向の突出量を縮小することが可能になり、図4に示
すように、円環配列した時に、コイルエンド形成部14
の高さhを低減することができる。つまり、セグメント
10を円環配列した場合に、回転電機の軸方向及び径方
向の寸法を縮小することができる。
を参照しながら、本実施形態のセグメント成形方法を図
2を用いて説明する。
長さの銅線材等から成る平角線素材(線材)16から成
形される。この平角線素材16は、まず、図2(a)に
示すように、x−y平面(第1平面)上で接離する一対
の雌雄成形型18で挟み込まれ、雄成形型18a及び雌
成形型18bに対応した略クランク形状を呈する2次元
クランク線材20に成形される(2次元成形ステッ
プ)。この2次元クランク線材20のクランク部分20
aが、複数のセグメント10を円環状に配列したときに
相互干渉を回避するためのスロットへの入り込み位置を
変更する部分となる。ここで、略クランク形状というの
は、特定の1形状を意味するものではなく、線材が連続
的な曲がりを有することを意味し、例えば、S字形状等
滑らかな曲がりも含むものであり、セグメント10の設
計仕様によって、そのクランク形状が適宜選択されるこ
とを意味する。
平面上で流体圧シリンダ等により接離駆動(一方のみの
接離駆動でも両方の接離駆動でもよい)されるものであ
る。この時、平角線素材16の両端は開放状態で、加圧
成形されるので、平角線素材16に不必要なストレスが
付与されることはなく、線細り等の発生を防止すること
ができる。
に、2次元クランク線材20を前記第1平面と略直交す
る(完全な直角を意味するのではなく、実質的に直交と
認められる程度を意味し、セグメント10の設計仕様に
よって、そのクランク形状が適宜選択される)第2平面
(x−z平面)に沿って接離する一対の山形の雌雄成形
型22により挟み込む(3次元成形ステップ)。図2
(b)に示すように、山形の雄成形型22aは、第2平
面に沿う凸形形状を呈し、その上面及び側面には、2次
元クランク線材20が曲げ成形される時に、曲げ形状を
規制するガイド溝24が形成されている。また、上面部
は、2次元クランク線材20のクランク部分20aに対
応する位置を略頂点(完全な1点を意味するのではな
く、頂点及びその周辺を含むものとする)とした3次元
山形形状を呈し、2次元クランク線材20が正確に位置
決めされるようになっている。前記ガイド溝24によっ
て、後述するように各雌雄成形型により加圧する時に再
現性のある成形を行うことができる。
る雄成形型22a上に2次元クランク線材20をセット
し、図2(d)に示すように、凹山形形状を呈する雌成
形型22bを第2平面に沿って接近し、加圧することに
より、2次元クランク線材20はx−y方向のみならず
z方向にも曲がった3次元山形線材26に成形される。
この場合も、2次元クランク線材20の両端は開放され
たままなので、線材に不必要なストレスが付与されるこ
とはなく、所望の成形を行うことができる。なお、雌雄
成形型22の駆動も流体圧シリンダ等により行う。
の雌雄成形型22の接触状態を維持したまま、図2
(e)に示すように、雄成形型22aの肩部分28に係
合する2つの雌折り曲げ型30aを流体圧シリンダ等に
より接近、接触させ、加圧する。この雄成形型22aと
雌折り曲げ型30aとによって3次元山形線材26の前
記頂点部分を含むコイルエンド形成領域(雄成形型22
aの山形部分)より外側部分を図示しないスロットの挿
入方向に向けて曲げることができる(スロット部成形ス
テップ)。この場合も3次元山形線材26の両端は開放
されているので、線材に不必要なストレスが付与させる
ことを回避するとができる。その後、2個の雌折り曲げ
型30a及び山形の雌雄成形型22をそれぞれ離反させ
ることにより、型から完成したセグメント10を取り出
し可能とし、一連のセグメント成形工程を修了する。な
お、雌折り曲げ型30aの接離方向は、前記第1平面と
交差する第3平面に沿って行われればよく、例えば、本
実施形態のように、第1平面と交差する第2平面(第3
平面=第2平面)としてもよく、各雌雄型の接離動作が
相互に干渉しないように雌折り曲げ型30aの接離方向
を選択することができる。
雌折り曲げ型30aとによってスロット挿入部を成形す
る折り曲げ雌雄型を構成した例を示している。つまり、
雄成形型22aを3次元成形用とスロット部成形用とに
共用している。この共用により型製造コストの低減を行
うと共に、一連の型接離動作を行うアクチュエータ(流
体圧シリンダ等)の共用が可能になり設備の低コスト化
や小型化を行うことができる。もちろん、3次元成形用
とスロット部成形用とで個別の雌雄型を用いてもよい。
いずれにしても、3次元成形とスロット部成形とを2段
階に分けて行うことにより、セグメント10を形成する
線材に不必要なストレスが付与されず、線材が部分的に
圧縮され座屈してしまったり、引っ張られて線細りを起
こしたりする等のダメージを容易に回避することができ
る。
は、各雌雄型の形状や雄成形型22aに形成されたガイ
ド溝24、及び各雌雄型の接離動作により、容易に安定
した形状再現性を得ることができる。また、このように
成形されたセグメント10は、前述したように、従来の
ようにかさばったり、形状再現性が低い捻り部を含まな
いので、回転電機用のコアに装着する時に円環配列して
もコイルエンド部の軸方向や径方向の突出の増大を抑制
することができる。
は、セグメント10の形状に対応したものであり、適宜
変更可能である。
クランク形状に成形され、その後、コイルエンド形成領
域の山形形状の成形、スロット挿入部の成形が行われ
る。その結果、線材にかかるストレスを全て開放しなが
ら曲げ成形を行うので、線材に不要なストレスやダメー
ジを与えることを防止できる。また、各曲げ工程を接離
移動する型によって、段階的に行っているので、各曲げ
成形時のストレスを開放しながら型形状に基づく均一形
状のセグメントを良好な形状再現性を維持しつつ容易に
行うことができる。
法により成形されるセグメントの形状を説明する説明図
である。
法及び成形に用いる成形型を説明する説明図である。
るセグメントの形状を説明する説明図である。
する説明図である。
ルエンド形成部、16平角線素材、18,22 雌雄成
形型、18a,22a 雄成形型、18b,22b 雌
成形型、20 2次元クランク線材、20a クランク
部分、24ガイド溝、26 3次元山形線材、28 肩
部分、30a 雌折り曲げ型。
Claims (5)
- 【請求項1】 回転電機のコアの各スロットに挿入され
端部を順次接続することによりコイルを形成するセグメ
ントの成形方法であって、 セグメントを形成する線材を第1平面上で略クランク形
状を呈する2次元クランク線材に成形するステップと、 前記第1平面と略直交する第2平面に沿って、前記2次
元クランク線材のクランク部分を略頂点とした3次元山
形形状の3次元山形線材に成形するステップと、 前記3次元山形線材の前記頂点部分を含むコイルエンド
形成領域より外側部分を前記スロットの挿入方向に向け
て曲げるステップと、 を含むことを特徴とする回転電機のコイル用のセグメン
トの成形方法。 - 【請求項2】 回転電機のコアの各スロットに挿入され
端部を順次接続することによりコイルを形成するセグメ
ントの成形方法であって、 線材を第1平面上で接離する一対の雌雄成形型で挟み込
み、当該線材を雌雄型形状に対応した略クランク形状を
呈する2次元クランク線材に成形する2次元成形ステッ
プと、 前記第1平面と略直交する第2平面に沿って接離する一
対の山形の雌雄成形型により前記2次元クランク線材の
クランク部分を略頂点とした3次元山形形状の3次元山
形線材に成形する3次元成形ステップと、 前記山形の雌雄成形型の接触を維持した状態で、前記第
1平面と交差する第3平面に沿って接離する一対の折り
曲げ型により前記3次元山形線材の前記頂点部分を含む
コイルエンド形成領域より外側部分を前記スロットの挿
入方向に向けて曲げるスロット部成形ステップと、 を含むこと特徴とする回転電機のコイル用のセグメント
の成形方法。 - 【請求項3】 回転電機のコアの各スロットに挿入され
端部を順次接続することによりコイルを形成するセグメ
ントの成形型構造であって、 セグメントを形成する線材を第1平面上で挟み込み略ク
ランク形状を呈する2次元クランク線材に形成する接離
自在な一対の2次元成形雌雄型と、 前記第1平面と略直交する第2平面に沿って接離し、前
記2次元クランク線材のクランク部分を略頂点とした3
次元山形形状の3次元山形線材に成形する一対の3次元
形成雌雄型と、 前記第1平面と交差する第3平面に沿って接離し、前記
3次元山形線材の前記頂点部分を含むコイルエンド形成
領域より外側部分を前記スロットの挿入方向に向けて曲
げる一対の折曲げ雌雄型と、 を含むことを特徴とするセグメントの成形型構造。 - 【請求項4】 請求項3記載の構造において、 前記折曲げ雌雄型の雄型は、前記3次元成形雌雄型の雄
型と共通であることを特徴とするセグメントの成形型構
造。 - 【請求項5】 請求項3または請求項4記載の構造にお
いて、 前記3次元成形雌雄型の雄型及び前記折曲げ雌雄型の雄
型は、前記線材を案内するガイド溝を有することを特徴
とするセグメントの成形型構造。
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JP2002065958A JP3894004B2 (ja) | 2002-03-11 | 2002-03-11 | 回転電機のコイル用のセグメントの成形方法及びそれに用いる成形型構造 |
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