JP2007209140A - コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電線の巻き崩れやズレが生じにくく、その結果、電線が密接、整列して巻回されるので高い占積率が得られ、さらに複雑な設備や工程を要しない多本線巻きコイルの製造方法を提供する。
【解決手段】コアに多本線を整列集中巻させたコイルの製造方法であって、多本線に接着性または滑り止め用の樹脂を、可動式のローラまたは可動式のノズルなどを用いて塗布する工程、および多本線をコア上に巻回する工程を有することを特徴とするコイルの製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転電機（モータや発電機）の電機子に用いられるコイルの製造方法に関する。より詳細には、モータのステータやロータに用いられるコイルであって、複数の電線が巻回されたいわゆる多本線（パラ）巻きコイルの製造方法に関する。

回転電機を大型化することなく高出力を得るためには、電機子内のコイルの占積率の向上が望まれる。一方、近年の電気自動車やハイブリッド自動車等の駆動用モータにおいては、その出力を高めるためには、大電流を流す必要があり、コイルを形成する電線（巻線）の導体を太くする必要がある。しかし、巻線径が大きくなると線材の剛性が大きくなるため巻回作業が困難になるとともに、巻線間の間隙が大きくなるため占積率が低下する。

この問題を解決したコイルとして、比較的細い電線を複数本並列させて巻回した多本線巻きコイルが知られている。複数本の細い電線の巻回であるので、巻回作業が容易になり、巻線間の間隙を小さくして占積率を高められるとともに、１本の太い電線を巻く場合に比べて交流が導体の表面近くを流れようとする表皮効果による抵抗の増加を抑えられ、モータの性能を向上することができる。

特開２００４−１８０４１８号公報には、多本線巻きコイルを製造するためのコイル巻き方法が開示されている。この方法は、環状一体（分割されていない）コアの中心部から多本線を通し、フックジグに掛けて案内ジグによりスロットに巻線を収納させる方法である。しかし、占積率向上のためには、スロット内に電線を互いに密接かつ整列させて巻くこと（整列性）が望ましいが、この方法では整列性を保証できず、整列して巻回されたコイルに比較して占積率が低くなるという問題がある。

そこで、多本線の巻回の場合でも、単本線の巻回と同様に、電線を整列させて巻く整列巻が考えられている。整列巻は占積率の向上に有効であるが、コイルのある層の最終ターン（巻回の列）が１つ上の層の第１ターンにかわる部分（層上がり部）では、巻線が１層目とは逆斜め方向にずれて巻回を行うことになり、このとき、巻線は滑りやすく、巻き崩れや線間の隙間が生じやすい。この問題は、多本線において特に大きく、単線巻以上に巻回時に巻き崩れやズレが生じやすいとの問題がある。
特開２００４−１８０４１８号

本発明は、多本線を巻回するコイルの製造方法であって、電線の巻き崩れやズレが生じにくく、その結果、電線が密接、整列して巻回されるので高い占積率が得られ、さらに複雑な設備や工程を要しない多本線巻きコイルの製造方法を提供することを課題とする。

本発明は以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、多本線の巻回時に、多本線の所定箇所に樹脂を塗布して巻崩れ、ずれの発生を防止するものである。

以下、各請求項の発明を詳しく説明する。

本発明は、その請求項１として、コアに多本線を整列集中巻させたコイルの製造方法であって、多本線に接着性または滑り止め用の樹脂を塗布する工程、および前記樹脂が塗布された多本線をコア上に巻回する工程を有することを特徴とするコイルの製造方法を提供する。

ここで、多本線とは、複数の単線（１本の電線）を並列に並べた線を言う。この方法においては、多本線に接着性または滑り止め用の樹脂が塗布されるが、その方法としては、予め接着性または滑り止め用の樹脂が塗布された単線（融着線など）を束ねて多本線を形成する方法、コアに巻回される直前の多本線に樹脂を塗布する方法、コアに巻回された多本線上に樹脂を塗布し、その上に上層の形成する多本線を巻回する方法が挙げられる。

このようにして、樹脂が塗布されることにより、多本線間および多本線を構成する各単線間の相対位置が相互に拘束され、巻崩れやズレなどが抑制される。さらに、巻回後の使用時においての外力に起因する巻崩れなども防止することができる。

さらに多本線であるため、同じ断面積の単線に比べて曲げ剛性が小さく、巻回作業も容易となる。このため、高占積率の電機子を容易に製造することができる。

接着性の樹脂としては、ポリアミドイミド樹脂が例示される。また、滑り止め用の樹脂としては、シリコーン樹脂が例示される。樹脂としては、塗布のために液状の樹脂が好ましいが、固体樹脂の溶液や、液状樹脂や樹脂溶液中に粉末が分散されているものなども使用することができる。

多本線は、２本以上の電線（単線）から構成されるが、実施可能である限り本数の上限は問わない。多本線を構成する単線は多芯線であってもよい。本発明においては、このような多本線を、コア上に巻回しコイルが形成されるが、通常、コアは、巻線間の絶縁性を確保するためにインシュレータで覆われているので、直接にはこのインシュレータ上に巻回される。また、コアとしては、電機子の製造やコイルの巻回が容易な、分割ティースが好ましい。

樹脂の塗布の位置は、巻崩れやズレが生じ易い箇所にのみなされるのが好ましい。多本線の巻回においては、特に層上がり部や角部において巻崩れやズレが生じ易く、従って、好ましくは、この部分に樹脂が塗布される。請求項２はこの好ましい態様に該当する。なお、角部とは、コアの断面が多角形の場合、該多角形の頂点に相当する部分を言う。

なお、樹脂の塗布を、巻崩れやズレが生じ易い箇所に限定せず、他の箇所に行うことも可能であるが、この場合は、巻線の占積率を低下させる可能性がある。

塗布の手段は、巻線の表面に所定量の樹脂を付着可能な方法であれば特に限定されず、塗装、吹き付けが例示されるが、コアに巻回される直前の多本線に樹脂を塗布する方法の場合は、ローラまたはノズルにより行うことが好ましい。請求項３は、この好ましい態様に該当する。

樹脂が塗布された多本線は、コア上に巻回される。可動式のローラやノズルを使用することにより、巻回されるため移動している多本線を停止させることなく樹脂を塗布することが可能になる。なお、ローラの外周面を、スポンジ層とし、液体状の樹脂をそれに含ませ塗布する方法により、多本線の絶縁皮膜を傷つけない様に塗布することが可能である。

なお、コアを回転させながら多本線の巻回を行い、コアの回転角度などに対応して可動式のローラやノズルの制御をすることにより、複雑に移動している多本線の外周面の所定の位置に容易に樹脂を付着させることができる。

本発明においては、多本線の巻回時に接着性の樹脂や滑り止め効果のある樹脂を塗布するので、多本線のコアへの巻回時や巻回後の使用時での、巻線の巻崩れやズレが抑制される。樹脂の塗布は、ローラやノズルなどを使用して行うことができ、複雑な設備や工程を要しない。そして、巻線の巻崩れやズレが防止される結果、占積率の高い電機子を容易に得ることができる。

以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

図２は、従来技術の多本線巻きにおいて、ノズルより送出される電線が整列巻されコイルが形成される様子を示す模式図である。この例では、電線送出口であるノズルから２本の電線が回転するコアに送出され、下層のコイル上に巻回されているが、この図２では、下層での巻回が終了し、その一層上の巻回が開始する層上がり時での様子が示されている。

多本線巻きでは、特にこの層上がり時に巻き崩れが生じやすい。図２はその巻き崩れを引き起す巻線のズレ込みを示しているが、２本の電線の中で（図中の）下の電線は、ノズルの移動によりその移動方向に加えられる力などに起因して、本来の所望の位置ｍ１よりｍ２にズレ込んで巻回されている。多本線巻の場合は、単線での巻回に比べてノズルの移動量が大きいので、このようなズレ込みが生じる傾向が大きい。

次に本実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の多本線をコアに巻回する装置の構成を概念的に示す図である。図１において、１０は電機子であり、１１はそのコア（ティース）であり、１２はコアにすでに巻回されている多本線である。２０は、コアに巻回されるため送られている多本線である。３０は、多本線への樹脂塗布部であり、３１はその樹脂塗布用ローラであり、３２はその進退用シリンダであり、３９は塗布用補助ローラである。４０は、巻回された多本線への樹脂吹付け部であり、その４１は樹脂吹付け用ノズルあり、４２はその移動回転用機構である。５０は、制御装置であり、５１はそのタイマであり、５２はカウンタであり、５３はメモリであり、５４は回転電機の回転と角部の検出端である。６０は、多本線の供給用ノズルである。

製造中の電機子１０は、図示しないモータにより反時計方向に回転しており、これにより中心にある断面がほぼ四角のコア１１の外周に、多本線２０が巻付けられていく。なお、多本線の供給は、電機子１０を回転駆動させるためのモータの回転速度および既になされた多本線１２の層の数などとの調整がなされ、多本線２０が一定張力で供給されるようになっている。

巻回で巻層が１つ上がる箇所に相当する多本線には接着性の樹脂が樹脂塗布用ローラ３１により塗布され、その位置での巻回に際して多本線が滑りにより分離し、ズレや巻崩れが生じないようにされる。またこのため、樹脂塗布用ローラ３１は、進退用シリンダ３２により両矢印の方向に移動可能とされ、必要な時点においてのみ多本線側に移動して、樹脂を塗布する。なおこの際、塗布用補助ローラ３９が、電機子１０の位置およびその巻回の層数の如何にかかわらず樹脂塗布用ローラ３１の必要な進退量を一定に保持する。

次の巻回の層上がり部に相当する位置にあり、すでに巻回がなされている多本線の上面には、樹脂吹付け部４０により感圧型の瞬間接着性樹脂が吹付けられ、これにより次にその上面に巻回される多本線を下方から固定し、その場所での巻回に際して巻崩れやズレが発生するのを防止する。

このため、樹脂吹付け用ノズル４１は、移動回転用機構４２により両矢印で示す方向に移動し，回転して正確な位置に吹付けることができる様になっている。

制御装置５０は、タイマ５１、カウンタ５２、メモリ５３、電機子の回転と角部の検出端５４等を有している。メモリ５３には、操作者からコアの外径、多本線の形状と寸法、１層当りの多本線の巻数、最終的に巻回される層数、その他制御に必要なデータが予め入力されている。また、電機子１０の回転と角部の検出端５４からは電機子１０の角部が通過する毎にパルス信号（Ｐ．Ｓ．）が入力される等必要なデータが常時入力される。

これらの情報を基に、制御装置５０は制御信号（Ｃ．Ｓ．）を発して、進退用シリンダ３２、樹脂吹付け用ノズル４１およびその移動回転用機構４２等を制御し、多本線への樹脂の塗布と吹付けが適切になされるようにする。

本発明にかかわる多本線コイルの製造を概念的に示す図である。 ノズルより送出される電線が整列巻される様子を示す模式図である。

符号の説明

１０ 電機子
１１ ティース
１２ 既に巻回されている多本線
２０ 未だ巻回されていない多本線
３０ 樹脂塗布部
３１ 樹脂塗布用ローラ
３２ 進退用シリンダ
３９ 樹脂塗布用補助ローラ
４０ 樹脂吹付け部
４１ 樹脂吹付け用ノズル
４２ 移動回転用機構
５０ 制御装置
５１ タイマ
５２ カウンタ
５３ メモリ
５４ 検出端
６０ 多本線の供給用ノズル

Claims (3)

1. コアに多本線を整列集中巻させたコイルの製造方法であって、多本線に接着性または滑り止め用の樹脂を塗布する工程、および前記樹脂が塗布された多本線をコア上に巻回する工程を有することを特徴とするコイルの製造方法。
2. 前記樹脂の塗布は、多本線の、コイルの層上がり部および／または角部に巻回される部分に行われることを特徴とする請求項１に記載のコイルの製造方法。
3. 前記樹脂の塗布は、ローラまたはノズルによりなされるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイルの製造方法。
   

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