JP2010206970A - カセットコイル製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時における被覆導線の絶縁被覆膜の傷付き防止可能なカセットコイル製造方法の提供。
【解決手段】絶縁性を確保するためのインシュレータ１１と、インシュレータ１１に被覆導線１２を巻回してカセットコイル１０を形成する、カセットコイル製造方法において、インシュレータ１１に被覆導線１２を低圧クランプ手段となる押圧部２１で保持し、被覆導線１２を整列させる成形棒２５により、被覆導線１２を押圧して成形し、被覆導線１２を高圧クランプ手段となる押圧部２１で保持し、被覆導線１２をインシュレータ１１に巻回することで、カセットコイル１０を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、カセットにコイルを巻回する際に引き出す被覆導線の絶縁被覆膜の傷付きを防ぐ技術に関するものである。

車の駆動力にモータを用いるため、車載用のモータには小型化、高出力化が求められ、また生産性の向上が求められている。しかし、モータのステータに用いるコイルの巻回を自動化することは技術的に難しく、様々な課題がある為である。
コイルの形成及び、コイルから引き出されるリード線の固定方法などをより単純化し、歩留まりを向上させることが可能となれば、ステータの製作にかかるコストの低減が可能となる。

特許文献１には、直巻線装置におけるリード線端末固定装置についての技術が開示されている。
ステータコアに導線を巻回する際に、ステータコアをパレットに設置しクランプで固定する。そして、クランプカッターでリード線の端部を保持し、プッシャで固定部を開かせた状態で、押し込み具を用いてリード線を固定部に押し込む。プッシャを解放すると固定部によりリード線が固定される。
このようにして、巻き初め及び巻き終わりのリード線の端部を、パレットの所定の固定部にそれぞれ固定して保持させ、自動化の生産性を向上させることができる。

特許文献２には、電動機の固定子についての技術が開示されている。
ステータのリード線をリード挟持部から固定鉄心の外周側で引き回されて直接端子に接続され、センサリードは基板からリード挟持部へ固定鉄心の外周側で引き回される。
リード線をリード挟持手段で固定することで、接続端子部分の取り回しを向上させることで、接続性を向上させることができる。

特開平５−３０７１２号公報 特開２００１−２６８８４３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２では以下に説明する課題を解決できないと考えられる。
モータのステータにコイルを組み付けるにあたり、組み付けの効率化を図る為にカセットコイルが用いられるケースがあるが、被覆導線を巻回するにあたってステータコアに直接巻回するのではないため、インシュレータに固定した後に巻回する手法が採られる。
このようにカセットコイルを形成してステータコアに挿入する手法を用いた方が、集中巻を行う場合には生産効率を向上できるメリットが得られる。

しかし、この手法を用いる場合、例えばインシュレータに設けた突起に被覆導線を絡げて固定し、被覆導線を巻回する必要がある。この場合、巻回する際に所定のテンションを必要とする為、被覆導線同士が擦れて一方又は両方の被覆導線の被覆が損傷する虞がある。
このような問題は、特許文献１及び特許文献２等に開示されておらず、これらの従来技術では解決できないと考えられる。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、製造時における被覆導線の絶縁被覆膜の傷付き防止可能なカセットコイル製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明によるカセットコイル製造方法は以下のような特徴を有する。
（１）絶縁性を確保するためのインシュレータと、前記インシュレータに被覆導線を巻回してカセットコイルを形成する、カセットコイル製造方法において、
前記インシュレータに前記被覆導線を低圧クランプ手段で保持し、前記被覆導線を整列させる成形手段により、前記被覆導線を押圧して成形し、前記被覆導線を高圧クランプ手段で保持し、前記被覆導線を前記インシュレータに巻回することで、前記カセットコイルを形成すること特徴とする。

（２）（１）に記載のカセットコイル製造方法において、
前記被覆導線が複数本同時に前記低圧クランプ手段で保持され、前記成形手段によって、前記被覆導線が整列され、前記インシュレータに、前記被覆導線が複数本同時に巻回されることを特徴とする。

（３）（１）又は（２）に記載のカセットコイル製造方法において、
前記低圧クランプ手段と前記高圧クランプ手段とが、１の導線クランプ機構によって実現され、前記導線クランプ機構の加圧力を変化させることで、前記被覆導線へのクランプ力を変化することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によるカセットコイル製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
上記（１）に記載される発明は、絶縁性を確保するためのインシュレータと、インシュレータに被覆導線を巻回してカセットコイルを形成する、カセットコイル製造方法において、インシュレータに被覆導線を低圧クランプ手段で保持し、被覆導線を整列させる成形手段により、被覆導線を押圧して成形し、被覆導線を高圧クランプ手段で保持し、被覆導線をインシュレータに巻回することで、カセットコイルを形成するものである。

インシュレータに被覆導線を巻回してカセットコイルとし、ステータに組み付ける方法は、巻き線工程を簡略化できるメリットがある。ただし、最終的にカセットコイルを電気的に接続する為に、カセットコイルから引き出された被覆導線端部を接続する工程を必要とする。
この被覆導線端部はカセットコイルの巻き初めと巻き終わりから引き出されて、ステータで電気的に接続される。しかし、モータの出力向上を図る為に占積率を高める必要がある為、被覆導線は所定のテンションがかけられた状態でインシュレータに巻回される。

この際に、巻回される被覆導線がクロスすると、所定のテンションがかけられて被覆導線は巻回される為、その上から巻回される被覆導線との干渉によって一方又は両方の被覆導線の被覆が損傷してしまうことがある。しかし、低圧クランプ手段で被覆導線端部をクランプし、その状態で成形手段によって巻き初めの被覆導線を成形して整列させたうえで、被覆導線を巻回してコイルを形成することで、導線の被覆の損傷を防ぐことができる。

また、上記（２）に記載される発明は、（１）に記載のカセットコイル製造方法において、被覆導線が複数本同時に低圧クランプ手段で保持され、成形手段によって、被覆導線が整列され、インシュレータに、被覆導線が複数本同時に巻回される。
被覆導線を複数本用いて平行に回路を形成することで、被覆導線の断面積を増やして、被覆導線の１本あたりに発生する発熱量を低下させることが可能となる。また、単純に被覆導線の断面積を増やす訳ではないので、被覆導線の曲げ部分の曲げ半径を大きくしたり、渦電流発生の問題を生じたりしないと言うメリットもある。

ただし、被覆導線を複数本同時にインシュレータに巻回することは機構の複雑化を招くと共に、被覆導線同士の乗り上げ等を生じ易くなってしまい、被覆導線の被覆の損傷の虞があるが、（１）の発明によって、被覆導線端部を保持し、成形させて巻回することでその問題も解消し得る。

また、上記（３）に記載される発明は、（１）又は（２）に記載のカセットコイル製造方法において、低圧クランプ手段と高圧クランプ手段とが、１の導線クランプ機構によって実現され、導線クランプ機構の加圧力を変化させることで、被覆導線へのクランプ力を変化するものである。
被覆導線端部の巻回は複雑な機構となる上、車載用のモータに用いるカセットコイルは十分大きくない為、作業スペースを確保することは難しい。したがって１の導線クランプ機構によって、低圧クランプ手段と高圧クランプ手段を実現することで、省スペース化を図ることができる。

本実施形態の、カセットコイルの斜視図である。 本実施形態の、コイル巻回機の立面図である。 本実施形態の、巻軸の側面図である。 本実施形態の、巻軸の拡大側面図である。 本実施形態の、インシュレータ付近の上面視図である。 本実施形態の、クランプ前の被覆導線端部の拡大図である。 本実施形態の、低圧クランプ時の拡大図である。 本実施形態の、クランプ後成形時の拡大図である。 本実施形態の、高圧クランプ時の拡大図である。

まず、本発明の実施形態について説明する。
図１に、カセットコイルの斜視図を示す。
カセットコイル１０はインシュレータ１１と被覆導線１２とからなる。
被覆導線１２はカセットコイル１０に２本ペアにして巻回される、絶縁被覆が施された導体線であり、銅やアルミニウムなどの導電性の良い金属に、エナメル等の被覆を行い、絶縁性を確保したものである。
なお、カセットコイル１０に巻回された状態の被覆導線１２には、便宜的に第１被覆導線１２Ａと第２被覆導線１２Ｂと名前を付ける。また、被覆導線１２の巻き初めは第１端部１２ａとし、巻き終わりは第２端部１２ｂとする。

インシュレータ１１は、絶縁性の高いＰＰ等の樹脂を用いて形成されており、被覆導線１２の巻き芯となる。インシュレータ１１の内周部分の穴は、図示しないステータコアに形成されるティース部が挿入される穴である。カセットコイル１０がステータコアに配置された状態で、インシュレータ１１は被覆導線１２と図示しないステータコアとの絶縁を図る機能を有する。
なお、インシュレータ１１のフランジ部分１１ａには、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを外側に突出する為の切り欠きが設けられている。

図２に、コイル巻回機の立面図を示す。図面は装置構成を簡略化して示している。
コイル巻回機１００は、ノズルユニット１１０と巻軸１２０よりなる。ノズルユニット１１０からは２本の被覆導線１２が供給される。巻軸１２０は保持したインシュレータ１１を回転させる機能を備える。
図３に、巻軸の側面図を示す。図２の矢視Ａ−Ａにあたる。
また、図４に、巻軸の拡大側面図を示す。図３のＩ部を拡大したものである。

巻軸１２０は回転軸１２１と支持軸１２２、そして、回転軸１２１を回転させるモータ１２３を備えており、ノズルユニット１１０より供給される被覆導線１２を巻き取っていく。
回転軸１２１にはインシュレータ１１を取り付ける為の軸が備えられ、インシュレータ１１を取り付けた状態で、支持軸１２２に備える支持部品３１をガイド３０と共に近づけることで、巻軸１２０の回転時の芯ブレを抑えることが可能となる。

回転軸１２１に設けられたクランプ機構２０は被覆導線１２をクランプする機能を有しており、図示しないシリンダによって２段階に被覆導線１２をクランプさせる力を変化させることができる構成となっている。
クランプ機構２０には被覆導線１２を直接押圧する押圧部２１と、リンク２２が備えられており、リブ２３をシリンダで移動させることで、押圧部２１を移動させ、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを加圧することが可能である。
図５に、インシュレータ付近の上面視図を示す。
図６に、クランプ前の被覆導線端部の拡大図を示す。図７に、低圧クランプ時の拡大図を示す。図８に、クランプ後成形時の拡大図を示す。図９に、高圧クランプ時の拡大図を示す。

インシュレータ１１が回転軸１２１に取り付けられた状態で、図６に示すように、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂがインシュレータ１１から飛び出した状態で配置される。
第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂは回転軸１２１に備えられる被覆導線端部保持部２４上に配置される。この際に、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂはノズルユニット１１０側に保持されるのみで固定されていない為、インシュレータ１１に対しても、第１端部１２ａに対して第２端部１２ｂも揃っていない。
この状態で、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを図７に示すように押圧部２１でクランプする。この際には押圧部２１で第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂの被覆導線端部保持部２４からの浮き上がりを防止できる程度の低圧でクランプし、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂのガイド機能を果たせば良い。

そして、図８に示すように成形棒２５を用いて第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを押圧して、インシュレータ１１のフランジ部分１１ａに第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂが並んで沿うように成形する。
そして、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂがフランジ部分１１ａに沿うように整列された後、押圧部２１は高圧クランプされ、被覆導線１２はインシュレータ１１に巻回される。この際に巻軸１２０は回転し、ノズルユニット１１０から供給される被覆導線１２を巻き取っていく状態となる。このため、被覆導線１２にかけられるテンションで被覆導線１２が押圧部２１から抜けてしまわない程度の圧力を押圧部２１にかける必要がある。
このようにしてインシュレータ１１に被覆導線１２を巻回することでカセットコイル１０を形成する。

本実施形態は上記構成であるので、以下に説明するような作用効果を奏する。
まず、被覆導線１２の被覆の損傷を防ぐことが可能となる点が効果として挙げられる。
本実施形態に示す、絶縁性を確保するためのインシュレータ１１と、インシュレータ１１に被覆導線１２を巻回してカセットコイル１０を形成する、カセットコイル製造方法において、インシュレータ１１に２本以上の被覆導線１２を低圧クランプ手段となる押圧部２１で保持し、被覆導線１２を整列させる成形棒２５により、被覆導線１２を押圧して成形し、被覆導線１２を高圧クランプ手段となる押圧部２１で保持し、被覆導線１２をインシュレータ１１に複数本同時に巻回することで、カセットコイル１０を形成するものである。

インシュレータ１１に被覆導線１２を巻回してカセットコイル１０を形成する際に、被覆導線１２をペアにしてコイルを形成する。このため、被覆導線１２がクロスすると、その上に巻回される被覆導線１２等の影響により絶縁被覆にダメージを与える虞がある。
このため、押圧部２１で被覆導線１２の第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを低圧クランプし、成形棒２５を用いて第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを整列することで、被覆導線１２のクロスを防ぐことができる。すなわち、押圧部２１は第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂに対して、ガイドの機能を果たすことになる。

被覆導線１２は一定のテンションがかけられて巻回されている為、被覆導線１２がクロスすることで被覆導線１２をインシュレータ１１に巻回する際に、被覆導線１２の被覆を損傷することがあり、絶縁を確保する上では望ましくない。
被覆導線１２はインシュレータ１１の角部に形成された溝に沿って整列されることで、巻き乱れを防止しているが、巻き初めに第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂがインシュレータ１１のフランジ部分１１ａ側に整列する必要がある。

押圧部２１で低圧クランプした状態で成形棒２５によって第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを成形することで、被覆導線１２を整列させ、その後に押圧部２１で高圧クランプして巻回することで、カセットコイル１０への巻き乱れを防止し、被覆導線１２がクロスすることを防止することが出来る。
この結果、被覆導線１２の絶縁被覆を損傷する虞を低減することが可能となる。

また、低圧クランプ手段と高圧クランプ手段とが、押圧部２１の加圧力を変化させることによって実現され、導線クランプ機構の加圧力を変化させることで、被覆導線１２へのクランプ力を変化するものであるので、巻軸１２０のスペース効率を向上させることが可能である。
被覆導線１２をインシュレータ１１に巻回する巻軸１２０は、インシュレータ１１を取り付けて回転する関係上、複雑な機構を仕込むことが難しい。
このため、図４に示すように押圧部２１が接続されるリンク２２及びリブ２３は巻軸１２０の回転軸内部に仕込まれるシリンダによって、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂの低圧クランプと高圧クランプが可能な構成となっている。

押圧部２１は、被覆導線端部保持部２４に対して加圧することで第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを保持する。押圧部２１の先端は、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを潰さないように被覆導線１２の直径より僅かに浅い凹部が形成されており、押圧部２１で低圧クランプした際には被覆導線１２の移動が可能な構成となっている。すなわち、押圧部２１が第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂの浮き上がりを規制し、ガイド機能を果たす。

そして、押圧部２１で第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを高圧クランプする事で、被覆導線１２にテンションがかけられて巻軸１２０で巻回を始めた際にも被覆導線１２が押圧部２１と被覆導線端部保持部２４との間から抜けず、所定のテンションを保持して被覆導線１２をインシュレータ１１に巻回しカセットコイル１０を形成することが可能となる。

押圧部２１の加圧機構を単純化することで、巻軸１２０の回転軸の内部にシリンダを仕込むことが可能となり、回転させている際にもクランプ力を維持することが可能となる。
なお、押圧部２１はエアではなく電動のシリンダであったり、他の流体を用いたシリンダであったりしても良い。押圧部２１を被覆導線端部保持部２４に対して加圧し、第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂを保持可能であれば、どのような駆動機構を採用しても良い。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
例えば、図面で示したコイル巻回機１００の構成は、設計変更の範囲で適宜変更可能であるし、インシュレータ１１及び被覆導線１２等の材質も例示したが、これに限定されるものではない。

１０ カセットコイル
１１ インシュレータ
１１ａ フランジ部分
１２ 被覆導線
１２Ａ 第１被覆導線
１２Ｂ 第２被覆導線
１２ａ 第１端部
１２ｂ 第２端部
２０ クランプ機構
２１ 押圧部
２２ リンク
２３ リブ
２４ 被覆導線端部保持部
２５ 成形棒
３０ ガイド
３１ 支持部品
１００ コイル巻回機
１１０ ノズルユニット
１２０ 巻軸
１２１ 回転軸
１２２ 支持軸
１２３ モータ

Claims (3)

1. 絶縁性を確保するためのインシュレータと、前記インシュレータに被覆導線を巻回してカセットコイルを形成する、カセットコイル製造方法において、
   前記インシュレータに前記被覆導線を低圧クランプ手段で保持し、
   前記被覆導線を整列させる成形手段により、前記被覆導線を押圧して成形し、
   前記被覆導線を高圧クランプ手段で保持し、
   前記被覆導線を前記インシュレータに巻回することで、
   前記カセットコイルを形成すること特徴とするカセットコイル製造方法。
2. 請求項１に記載のカセットコイル製造方法において、
   前記被覆導線が複数本同時に前記低圧クランプ手段で保持され、
   前記成形手段によって、前記被覆導線が整列され、
   前記インシュレータに、前記被覆導線が複数本同時に巻回されることを特徴とするカセットコイル製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のカセットコイル製造方法において、
   前記低圧クランプ手段と前記高圧クランプ手段とが、１の導線クランプ機構によって実現され、
   前記導線クランプ機構の加圧力を変化させることで、前記被覆導線へのクランプ力を変化することを特徴とするカセットコイル製造方法。
   

Images