JP2015119613A - セグメント成形装置及びセグメント成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形工程を削減可能なセグメント成形装置及びセグメント成形方法を提供する。【解決手段】セグメント成形装置１００は、第１成形型１１０と、第２成形型１３０とを有する。第１成形型１１０は、第１成形面１１２及び第２成形面１１４を有する。第２成形型１３０は、第３成形面１３２及び第４成形面１３４を有する。第１成形型１１０及び第２成形型１３０は、第１成形面１１２と第３成形面１３２との間で線材２０にクランク形状及び湾曲形状を成形し、第２成形面１１４と第４成形面１３４との間で線材２０に凸形状を成形する。【選択図】図３

Description

本発明は、セグメント成形装置及びセグメント成形方法に関し、特に、線材からコイル用のセグメントを成形するセグメント成形装置及びセグメント成形方法に関する。

近年、環境問題に鑑みハイブリッド車両や電気自動車等にあっては、回転電機を車両の駆動装置として用いられるようになっている。この車両に搭載される回転電機は、搭載スペースが限られるため、省スペースであること、つまり小型であることが求められる。また、自動車の駆動性能を向上させるため、高出力であることが求められる。回転電機の小型化及び高出力化を図る場合には、固定子に備えられたコイルに流す電流値を高くすることが考えられる。このためには固定子に用いるコイルの断面積を確保する必要がある。

コイルの断面積を増やす方法として、回転電機の固定子コア（ステータコア）の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ものがある。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ある。そのため、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。

特許文献１には、回転電機のコイル用のセグメントの成形装置及び成形方法が開示されている。セグメントの成形装置は、線材を２次元クランク線材に成形する一対の第１成形型と、２次元クランク線材を凸形状の３次元山形線材に成形する一対の第２成形型と、肩部を成形する成形ローラを備える。特許文献１においては、第１成形型で線材を挟むことによって線材にクランク形状が成形された後、第２成形型で線材を挟むことによって線材に凸形状が形成される。その後、成形ローラで線材に肩部を成形することによって、線材がＵ字形状のセグメントに成形される。

特開２００４−２９７８６３号公報

特許文献１においては、複数対の型を用いてセグメントが成形される。そのため、一対の第１成形型で成形した後、一対の第２成形型で成形する際に、第１成形型を退避して、第１成形型が第２成形型と干渉しないようにする必要がある。この第１成形型を退避する工程に時間を要するため、セグメントの製造時間を短縮することが困難となっていた。

本発明の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、成形工程を削減可能なセグメント成形装置及びセグメント成形方法を提供することにある。

本発明にかかるセグメント成形装置は、線材からコイル用のセグメントを成形するセグメント成形装置であって、第１の成形面及び第２の成形面を有する第１成形型と、第３の成形面及び第４の成形面を有する第２成形型とを有し、前記第１成形型及び前記第２成形型は、前記第１の成形面と前記第３の成形面との間で前記線材にクランク形状及び湾曲形状を成形し、前記第２の成形面と前記第４の成形面との間で前記線材に凸形状を成形する。

好ましくは、前記第１成形型及び前記第２成形型は、第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを近づけて前記線材を押圧することによって、前記線材にクランク形状及び湾曲形状を成形し、前記第１成形型及び前記第２成形型は、前記第１の平面とは異なる第２の平面に沿って前記第２の成形面と前記第４の成形面とを近づけて前記線材を押圧することによって、前記線材に凸形状を成形する。この構成とすることによって、クランク部、湾曲部及び凸部を一対の型で成形することができるため、セグメントの製造時間を短縮することができる。

好ましくは、前記第１成形型及び前記第２成形型の少なくとも一方は、前記線材にクランク形状及び湾曲形状を成形した後、前記線材に凸形状を成形する前に、前記第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを遠ざける方向に移動する。この構成とすることによって、凸形状の成形の際に第１成形面と線材との間で発生する摩擦が低減するため、絶縁皮膜の剥離を抑制することができる。
また、好ましくは、前記第１成形型の、前記第１の成形面のクランク形状を成形する部分と前記第２の成形面との間には、凹部が設けられている。この構成とすることによって、凸形状の成形の際に第１成形型と線材との間で発生する摩擦が低減するため、絶縁皮膜の剥離を抑制することができる。さらに、この構造とすることによって、上述した、前記第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを遠ざける方向に移動する工程を省略することができる。

好ましくは、前記第３の成形面は、前記線材に湾曲形状が成形されるときに当該線材の湾曲形状の外側に接触し、前記第２成形型は、前記線材に肩部を成形して当該線材を略Ｕ字形状に成形するための第５の成形面をさらに有する。この構成とすることによって、セグメントの持ち替えを行わずに肩部を形成することができる。

また、本発明にかかるセグメント成形方法は、線材からコイル用のセグメントを成形するセグメント成形方法であって、第１成形型に形成された第１の成形面と第２成形型に形成された第３の成形面との間で前記線材にクランク形状及び湾曲形状を成形する第１成形ステップと、前記第１成形型に形成された第２の成形面と前記第２成形型に形成された第４の成形面との間で前記線材に凸形状を成形する第２成形ステップとを有する。

好ましくは、前記第１成形ステップは、第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを近づけて前記線材を押圧する第１押圧ステップを有し、前記第２成形ステップは、前記第１の平面とは異なる第２の平面に沿って前記第２の成形面と前記第４の成形面とを近づけて前記線材を押圧する第２押圧ステップを有する。この構成とすることによって、クランク部、湾曲部及び凸部を一対の型で成形することができるため、セグメントの製造時間を短縮することができる。

好ましくは、前記第１成形ステップの後、前記第２成形ステップの前に、前記第１成形型及び前記第２成形型の少なくとも一方を、前記第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを遠ざける方向に移動させる移動ステップをさらに有する。この構成とすることによって、凸形状の成形の際に第１成形面と線材との間で発生する摩擦が低減するため、絶縁皮膜の剥離を抑制することができる。
また、好ましくは、前記第１成形型の、前記第１の成形面のクランク形状を成形する部分と前記第２の成形面との間には、凹部が設けられており、前記第１成形ステップの後、前記第２成形ステップがなされる。この構成とすることによって、凸形状の成形の際に第１成形型と線材との間で発生する摩擦が低減するため、絶縁皮膜の剥離を抑制することができる。さらに、この構造とすることによって、上述した移動ステップを省略することができる。

好ましくは、前記第１成形ステップにおいて、前記第３の成形面は、前記線材の湾曲形状の外側に接触し、前記第２成形型を用いて、前記線材に肩部を成形して当該線材を略Ｕ字形状に成形する第３成形ステップをさらに有する。この構成とすることによって、セグメントの持ち替えを行わずに肩部を形成することができる。

本発明によれば、成形工程を削減可能なセグメント成形装置及びセグメント成形方法を提供できる。

実施の形態１にかかるセグメント成形装置によって成形されるセグメント１０を示す図である。 複数のセグメントを固定子コアのスロットに挿入して円環状に配列した状態を示す図である。 実施の形態１にかかるセグメント成形装置を示す図である。 実施の形態１にかかる第１成形型を示す図である。 実施の形態１にかかる第２成形型を示す図である。 実施の形態１にかかるセグメント成形装置がセグメントを成形する第１工程を示す図である。 実施の形態１にかかるセグメント成形装置がセグメントを成形する第２工程を示す図である。 実施の形態１にかかるセグメント成形装置がセグメントを成形する第３工程を示す図である。 実施の形態１にかかるセグメント成形装置がセグメントを成形する第４工程を示す図である。 実施の形態１にかかるセグメント成形装置がセグメントを成形する第５工程を示す図である。 実施の形態１にかかるセグメント成形装置がセグメントを成形する第６工程を示す図である。 実施の形態１にかかるセグメント成形装置がセグメントを成形する第７工程を示す図である。 比較例にかかるセグメント成形装置を示す図である。 比較例にかかる可動型を示す図である。 比較例にかかる固定型を示す図である。 比較例にかかるセグメント成形装置が線材２０セグメントを成形している状態を示す図である。 比較例にかかるセグメントの成形工程を示す概念図である。 比較例において成形されたセグメントを取り外す工程を説明する図である。 比較例において成形されたセグメントを取り外す工程を説明する図である。 実施の形態２にかかる第１成形型を示す図である。 実施の形態２にかかるセグメントの成形工程を示す概念図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

図１は、実施の形態１にかかるセグメント成形装置によって成形されるセグメント１０を示す図であり、（ａ）はセグメント１０を上から見た上面図であり、（ｂ）はセグメント１０の平面図であり、（ｃ）はセグメント１０の側面図であり、（ｄ）はセグメント１０の斜視図である。また、図２は、複数のセグメント１０を固定子コアのスロット（図示せず）に挿入して円環状に配列した状態を示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。

セグメント１０は、モータ又は発電機等の回転電機のコイル用のセグメントである。セグメント１０は、コイル線（線材）を、後述するセグメント成形装置によって成形されることによって生成される。この線材は、銅等の導体から構成される導線に、絶縁皮膜が被覆されて形成されている。導線は、例えば断面が矩形形状である平角導体等であるが、これに限られない。また、絶縁皮膜は、例えばエナメル等であるが、これに限られない。

図１に示すように、セグメント１０は、略Ｕ字形状に形成されていることによって、２つのスロット挿入部１２と、コイルエンド部１４と、スロット挿入部１２及びコイルエンド部１４を繋ぐ部分で曲げ加工された肩部１６とを有する。スロット挿入部１２は、固定子コアのスロットに挿入される部分である。コイルエンド部１４は、２つのスロット挿入部１２を接続し、コアの端面部（コイルエンド）で、あるスロットから他のスロットに渡るための部分である。

図１（ａ）に示すように、コイルエンド部１４には、クランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂが形成されている。クランク部１４ａは、後述するセグメント成形装置によって略クランク形状に成形されることによって形成される。また、湾曲部１４ｂは、後述するセグメント成形装置によって湾曲形状（Ｒ形状）に成形されることによって形成される。クランク部１４ａと湾曲部１４ｂは、コイルエンド部１４において、セグメント１０の略Ｕ字形状に沿った平面と略垂直の方向に突出するように形成される。つまり、セグメント１０の略Ｕ字形状に沿った平面を第２平面（第２の平面）とし、この第２の平面と略垂直である平面を第１平面（第１の平面）とすると、クランク部１４ａと湾曲部１４ｂは、この第１平面に沿って突出するように形成されている。なお、第１平面と第２平面とは、略垂直でなくてもよく、互いに異なる平面であればよい。

また図１（ｂ）に示すように、コイルエンド部１４には、凸部１４ｃが形成されている。凸部１４ｃは、後述するセグメント成形装置によって凸形状に成形されることによって形成される。凸部１４ｃは、コイルエンド部１４において、セグメント１０の略Ｕ字形状に沿った平面に沿った方向に突出するように形成される。つまり、凸部１４ｃは、第２平面に沿って突出するように形成されている。

図２（ａ）に示すように、セグメント１０に湾曲部１４ｂが形成されていることによって、複数のセグメント１０が、円環状に配列される。
また、図２（ｂ）に示すように、セグメント１０にクランク部１４ａ及び凸部１４ｃが形成されていることによって、複数のセグメント１０を固定子コアのスロットに挿入する際、他のセグメントとの干渉を防止することができる。つまり、クランク部１４ａ及び凸部１４ｃが形成されていないと、セグメント１０同士が互いに干渉することによって、セグメント１０の円環配列の径が徐々にずれてしまう。一方、セグメント１０にクランク部１４ａ及び凸部１４ｃが形成されていることによって、セグメント１０が固定子コアのスロットに挿入される際に、他のセグメント１０を避けて挿入される。したがって、複数のセグメント１０が、同じ径の円環配列で配列される。

図３は、実施の形態１にかかるセグメント成形装置１００を示す図である。図３に示すように、セグメント成形装置１００は、第１成形型１１０と、第２成形型１３０と、成形ローラ１５０とを有する。第１成形型１１０は、例えば第２平面（図３では垂直方向）に沿って移動可能に支持されている。第２成形型１３０は、例えば第１平面（図３では水平方向）に沿って移動可能に支持されている。成形ローラ１５０は、第２平面に沿って移動可能に支持されている。

セグメント成形装置１００は、線材２０を第１成形型１１０と第２成形型１３０とで挟み込むことによって、線材２０にクランク部１４ａ、湾曲部１４ｂ及び凸部１４ｃを成形する。さらに、セグメント成形装置１００は、成形ローラ１５０を用いて肩部１６を成形する。これによって、セグメント成形装置１００は、線材２０からセグメント１０を成形する。セグメント１０を成形する工程については後述する。

図４は、第１成形型１１０を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は上面図（平面図）である。第１成形型１１０の第２成形型１３０と対向する側には、第１成形面（第１の成形面）１１２及び第２成形面（第２の成形面）１１４が形成されている。第１成形面１１２は、第１成形型１１０の下側に設けられており、第２成形面１１４は、第１成形型１１０の上側に設けられている。第１成形面１１２は、線材２０にクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを成形するための成形面である。第２成形面１１４は、線材２０に凸部１４ｃを成形するための成形面である。

第１成形面１１２には、クランク成形部１１２ａ及び湾曲成形部１１２ｂが形成されている。クランク成形部１１２ａは、第１成形面１１２の中央近傍に形成されている。クランク成形部１１２ａは、クランク状に突出し、さらにこの突出が少なくとも線材２０の幅以上の長さ分、垂直方向（第２平面に沿った方向）に伸びて形成されている。線材２０がクランク成形部１１２ａに押圧されることによって、この押圧された箇所に、クランク部１４ａが成形される。

湾曲成形部１１２ｂは、第１成形面１１２のクランク成形部１１２ａの両側に形成されている。湾曲成形部１１２ｂは、第２成形型１３０の側（図４（ｂ）では下側）に隆起するように湾曲して形成されている。線材２０が湾曲成形部１１２ｂに押圧されることによって、この押圧された箇所に、湾曲部１４ｂが成形される。
ここで、湾曲成形部１１２ｂは、湾曲部１４ｂが成形されるときに、線材２０の湾曲形状の内側（図１（ａ）の右側）に接触する。つまり、第１成形面１１２は、図１（ａ）に示したコイルエンド部１４の右側を成形する。

第２成形面１１４は、第１成形型１１０の上側が第１成形面１１２よりも隆起した部分の境界面に形成されている。つまり、第２成形面１１４は、図４（ａ）の下側に向いた面（境界面）に形成されている。第２成形面１１４の中央近傍には、凸成形部１１４ａが形成されている。凸成形部１１４ａは、図４（ａ）の上側に凹むように形成されている。線材２０が凸成形部１１４ａに押圧されることによって、この押圧された箇所に、凸部１４ｃが成形される。
ここで、凸成形部１１４ａは、凸部１４ｃが成形されるときに、線材２０の凸形状の外側（図１（ｂ）の左側）に接触する。つまり、第２成形面１１４は、図１（ｂ）に示したコイルエンド部１４の左側を成形する。

図５は、第２成形型１３０を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は上面図（平面図）である。第２成形型１３０の第１成形型１１０と対向する側には、第３成形面（第３の成形面）１３２、第４成形面（第４の成形面）１３４及び第５成形面（第５の成形面）１３６が形成されている。第３成形面１３２は、第２成形型１３０の上側に設けられており、第４成形面１３４は、第３成形面１３２よりも下側に設けられており、第５成形面１３６は、第４成形面１３４の両端下側に設けられている。第３成形面１３２は、線材２０にクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを成形するための成形面である。第４成形面１３４は、線材２０に凸部１４ｃを成形するための成形面である。第５成形面１３６は、線材２０に肩部１６を成形して線材２０を略Ｕ字形状にするための成形面である。

第３成形面１３２には、クランク成形部１３２ａ及び湾曲成形部１３２ｂが形成されている。クランク成形部１３２ａは、第３成形面１３２の中央近傍に形成されている。クランク成形部１３２ａは、クランク状に突出し、さらにこの突出が少なくとも線材２０の幅以上の長さ分、垂直方向（第２平面に沿った方向）に伸びて形成されている。線材２０がクランク成形部１３２ａに押圧されることによって、この押圧された箇所に、クランク部１４ａが成形される。

湾曲成形部１３２ｂは、第３成形面１３２のクランク成形部１３２ａの両側に形成されている。湾曲成形部１３２ｂは、第１成形型１１０とは反対側（図５（ｂ）では上側）に凹むように湾曲して形成されている。線材２０が湾曲成形部１３２ｂに押圧されることによって、この押圧された箇所に、湾曲部１４ｂが成形される。
ここで、湾曲成形部１３２ｂは、湾曲部１４ｂが成形されるときに、線材２０の湾曲形状の外側（図１（ａ）の左側）に接触する。つまり、第３成形面１３２は、図１（ａ）に示したコイルエンド部１４の左側を成形する。

第４成形面１３４は、第２成形型１３０の下側が第３成形面１３２よりも隆起した部分の境界面に形成されている。つまり、第４成形面１３４は、図５（ａ）の上側に向いた面（境界面）に形成されている。第４成形面１３４の中央近傍には、凸成形部１３４ａが形成されている。凸成形部１３４ａは、図５（ａ）の上側に突出するように形成されている。線材２０が凸成形部１３４ａに押圧されることによって、この押圧された箇所に、凸部１４ｃが成形される。
ここで、凸成形部１３４ａは、凸部１４ｃが成形されるときに、線材２０の凸形状の内側（図１（ｂ）の右側）に接触する。つまり、第４成形面１３４は、図１（ｂ）に示したコイルエンド部１４の右側を成形する。

第５成形面１３６は、第２成形型１３０の下側が第３成形面１３２よりも隆起した部分の境界面の、第４成形面１３４の両端に形成されている。第５成形面１３６は、肩部１６に対応した角度で形成されている。線材２０が第５成形面１３６に押圧されることによって、この押圧された箇所に、肩部１６が成形される。

次に、セグメント成形装置１００が線材２０からセグメント１０を成形する工程について図６〜図１２を用いて説明する。図６〜図１２は、それぞれ、第１工程〜第７工程を示す。

図６は、セグメント成形装置１００がセグメント１０を成形する第１工程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は第１成形型１１０と第２成形型１３０と線材２０との関係を示したＡ−Ａ線断面図である。第１工程はコイルセット状態（初期状態）である。第１工程においては、第１成形型１１０の第１成形面１１２と、第２成形型１３０の第３成形面１３２との間に、線材２０が保持される。なお、線材２０は、セグメント成形装置１００に支持された保持部材（図示せず）によって保持される。

図７は、セグメント成形装置１００がセグメント１０を成形する第２工程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は第１成形型１１０と第２成形型１３０と線材２０との関係を示したＡ−Ａ線断面図である。第２工程においては、第２成形型１３０が第１成形型１１０に近づく方向に移動することによって、線材２０は、第１成形面１１２と第３成形面１３２との間で押圧される。

つまり、第１成形型１１０及び第２成形型１３０は、第１平面（図３）に沿って第１成形面１１２と第３成形面１３２とを近づけて、線材２０を押圧する。これによって、線材２０には、第１平面に沿った方向に、クランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂが成形される。このとき、第２成形型１３０は、第１成形型１１０に対し、線材２０を介して、線材２０にクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂが成形されるのに充分な荷重（荷重Ａ）を加える。

図８は、セグメント成形装置１００がセグメント１０を成形する第３工程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は第１成形型１１０と第２成形型１３０と線材２０との関係を示したＡ−Ａ線断面図である。第３工程においては、第２成形型１３０が第１成形型１１０から遠ざかる方向に移動する。つまり、第２成形型１３０は、線材２０にクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを成形した後、第１平面（図３）に沿って第１成形面１１２と第３成形面１３２とを遠ざける方向に移動する。

これによって、第１成形面１１２と線材２０との間に微小隙間Δｄが発生する。この微小隙間は、好ましくは、第４工程で、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離せず、かつ、線材２０が第１成形面１１２と第３成形面１３２との間でガタつかない程度の隙間である。このとき、第２成形型１３０は、第１成形型１１０に対する荷重を、荷重Ｂ（荷重Ｂ＜荷重Ａ）まで減少させる。この荷重Ｂは、好ましくは、微小隙間Δｄが発生する程度に、第２成形型１３０が移動する荷重である。つまり、荷重Ａから荷重Ｂに減少させることによって、第２成形型１３０は、微小隙間Δｄが発生する程度に移動する。

図９は、セグメント成形装置１００がセグメント１０を成形する第４工程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は第１成形型１１０と第２成形型１３０と線材２０との関係を示したＡ−Ａ線断面図である。第４工程においては、第１成形型１１０が第２成形型１３０に対して下向きに移動することによって、線材２０は、第２成形面１１４と第４成形面１３４との間で押圧される。

つまり、第１成形型１１０及び第２成形型１３０は、第２平面（図３）に沿って第２成形面１１４と第４成形面１３４とを近づけて、線材２０を押圧する。これによって、線材２０には、第２平面に沿った方向に、凸部１４ｃが成形される。このとき、第１成形型１１０は、第２成形型１３０に対し、線材２０を介して、線材２０に凸部１４ｃが成形されるのに充分な荷重（荷重Ｃ）を加える。この荷重Ｃは、荷重Ａと同じであってもよい。

このとき、上述したように、第１成形型１１０の第１成形面１１２と線材２０との間（楕円Ｅで囲んだ箇所）には、微小隙間Δｄが設けられている。これによって、第１成形面１１２と線材２０との間で生じる摩擦が低減される。したがって、凸部１４ｃを成形する際に、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離することを抑制することができる。
また、微小隙間Δｄが過大に設けられていないので、線材２０が第１成形面１１２と第３成形面１３２との間でガタつくことを防止できる。これによって、精度よく凸部１４ｃを成形することができる。

図１０は、セグメント成形装置１００がセグメント１０を成形する第５工程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は第１成形型１１０と第２成形型１３０と線材２０との関係を示したＡ−Ａ線断面図である。第５工程においては、凸部１４ｃが成形された後、再び、第２成形型１３０が第１成形型１１０に近づく方向に移動することによって、線材２０は、第１成形面１１２と第３成形面１３２との間で押圧される。

つまり、第１成形型１１０及び第２成形型１３０は、再び、第１平面（図３）に沿って第１成形面１１２と第３成形面１３２とを近づけて、線材２０を押圧する。これによって、線材２０には、第１平面に沿った方向に、クランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂが再成形される。つまり、凸部１４ｃが成形された際にクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂの形状が崩れてしまっても、この第５工程によって、確実に、クランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを成形することができる。このとき、第２成形型１３０は、第１成形型１１０に対し、線材２０を介して、線材２０にクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂが再成形されるのに充分な荷重（荷重Ｄ）を加える。この荷重Ｄは、荷重Ａと同じであってもよい。

図１１は、セグメント成形装置１００がセグメント１０を成形する第６工程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は第２成形型１３０と成形ローラ１５０と線材２０との関係を示した正面図である。第６工程においては、線材２０にクランク部１４ａ、湾曲部１４ｂ及び凸部１４ｃが成形された後、成形ローラ１５０が下向き（第２平面に沿った向き）に移動する。成形ローラ１５０が線材２０に接触した後、さらに成形ローラ１５０が下向きに移動すると、線材２０は、第５成形面１３６に押圧される。これにより、線材２０は第５成形面１３６に沿って曲げられる。したがって、線材２０に肩部１６が成形され、線材２０が略Ｕ字形状に形成される。このようにして、線材２０からセグメント１０が成形される。

図１２は、セグメント成形装置１００がセグメント１０を成形する第７工程を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。第７工程においては、第２成形型１３０からセグメント１０が取り外される。第２成形型１３０が第１成形型１１０から遠ざかる方向に移動する。図１２（ａ）に示すように、線材２０は、第２成形型１３０の第３成形面１３２、第４成形面１３４及び第５成形面１３６に付着した状態である。この状態から、図１２（ｂ）に示すように、セグメント１０を矢印Ｃの方向に引き抜くことによって、セグメント１０が取り外される。

ここで、第２成形型１３０の第３成形面１３２、第４成形面１３４及び第５成形面１３６が形成された面は、第３成形面１３２の凹むように湾曲した形状に合わせて、全体としても、凹むように湾曲して形成されている。これによって、セグメント１０を矢印Ｃの方向に引き抜く際に、セグメント１０は、第５成形面１３６の縁部１３６ａと干渉しない。したがって、セグメント１０を容易に引き抜くことができる。

また、実施の形態１においては、一対の成形型（第１成形型１１０及び第２成形型１３０）を用いて線材２０にクランク部１４ａ、湾曲部１４ｂ及び凸部１４ｃを成形することができる。したがって、複数対の成形型を使用した場合と比較して、クランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを成形する成形型を退避する工程が不要となるので、セグメントの製造時間を削減することが可能となる。

また、第１成形面１１２と第３成形面１３２との間で線材２０にクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを一度に成形することができる。したがって、クランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを別個に成形する場合と比較して、工程を省略できるので、セグメントの製造時間を削減することが可能となる。

（比較例）
次に、実施の形態１との比較例について説明する。
図１３は、比較例にかかるセグメント成形装置２００を示す図である。図１３に示すように、セグメント成形装置２００は、可動型２１０と、固定型２３０とを有する。また、セグメント成形装置２００は、実施の形態１にかかる成形ローラ１５０と同様の成形ローラも有する。可動型２１０は、垂直方向に移動可能に支持されている。一方、固定型２３０は移動しない。

セグメント成形装置２００は、線材２０を可動型２１０と固定型２３０とで挟み込むことによって、線材２０にクランク部１４ａ、湾曲部１４ｂ及び凸部１４ｃを成形する。さらに、セグメント成形装置２００は、成形ローラを用いて肩部１６を成形する。これによって、セグメント成形装置２００は、線材２０からセグメント１０を成形する。

図１４は、比較例にかかる可動型２１０を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は上面図（平面図）である。可動型２１０の固定型２３０と対向する面であるセグメント形成面２１２には、下から順に、クランク成形面２１４、湾曲成形面２１６及び凸成形面２１８が形成されている。クランク成形面２１４は、線材２０にクランク部１４ａを成形するための成形面である。湾曲成形面２１６は、線材２０に湾曲部１４ｂを成形するための成形面である。凸成形面２１８は、線材２０に凸部１４ｃを成形するための成形面である。

ここで、湾曲成形面２１６は、中央にかけて凹むように湾曲して形成されている。そのため、湾曲部１４ｂが成形されるときに、線材２０の湾曲形状の外側（図１（ａ）の左側）に接触する。つまり、湾曲成形面２１６は、図１（ａ）に示したコイルエンド部１４の左側を成形する。また、セグメント形成面２１２は、クランク成形面２１４を除き、全体として、この湾曲成形面２１６の凹み形状に合わせて、凹むように湾曲して形成されている。

図１５は、比較例にかかる固定型２３０を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は上面図（平面図）である。固定型２３０の可動型２１０と対向する面であるセグメント形成面２３２には、上から順に、第１支持面２３４及び第２支持面２３６が形成されている。ここで、セグメント形成面２３２は、セグメント形成面２１２とは逆に、全体として、中央にかけて隆起するように湾曲して形成されている。

図１６は、比較例にかかるセグメント成形装置２００が線材２０からセグメント１０を成形している状態を示す図である。図１３に示すように、線材２０をセットした初期状態では、可動型２１０は、固定型２３０よりも上方に位置している。図１６に示すように、可動型２１０を下降させる。このとき、まず、線材２０は、可動型２１０のクランク成形面２１４と、固定型２３０の第１支持面２３４との間で挟まれた状態で押圧される。これにより、線材２０にクランク部１４ａが成形される。

なお、セグメント形成面２１２は凹むように湾曲して形成されていると述べたが、クランク成形面２１４も凹むように湾曲した形状とすると、クランク成形面２１４の両端が突出した状態となるので、初期状態から可動型２１０を下降させたとき、その突出箇所が、可動型２１０の下部で線材２０と干渉してしまう。一方、クランク成形面２１４は、凹むように湾曲した形状ではないので、可動型２１０を下降させても、可動型２１０の下部が線材２０と干渉することはない。

さらに可動型２１０を下降させると、線材２０は、可動型２１０の湾曲成形面２１６と、固定型２３０の第１支持面２３４との間で挟まれた状態で押圧される。これにより、線材２０に湾曲部１４ｂが成形される。さらに可動型２１０を下降させると、線材２０は、可動型２１０の凸成形面２１８と、固定型２３０の第１支持面２３４及び第２支持面２３６との間で挟まれた状態で押圧される。これにより、線材２０に凸部１４ｃが成形される。
つまり、セグメント成形装置２００は、可動型２１０を下降させながら線材２０を押圧することによって、クランク部１４ａ、湾曲部１４ｂ及び凸部１４ｃを連続的に成形する。

図１７は、比較例にかかるセグメント１０の成形工程を示す概念図である。図１７（ａ）に示すように、可動型２１０が下降すると、図１７（ｂ）に示すように、楕円Ｆで示した箇所で、線材２０は可動型２１０に押圧される。さらにこのとき、可動型２１０は下降している。つまり、可動型２１０は、線材２０を押圧しつつ下降している。そのため、楕円Ｆで示した箇所に摩擦が生じる。そのため、図１７（ｃ）で示すように、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離するなど、線材２０にダメージが与えられてしまうおそれがある。特に、線材２０に成形されたクランク部１４ａに最も大きな負荷がかかるので、クランク部１４ａに、皮膜ムシレやダレといったダメージが与えられてしまうおそれがある。

一方、実施の形態１においては、図９を用いて上述したように、第１成形型１１０が移動するときに、第１成形型１１０の第１成形面１１２と線材２０との間に微小隙間Δｄが設けられている。したがって、比較例と比較して、線材２０で生じる摩擦が低減される。したがって、実施の形態１においては、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離することを抑制することができる。

図１８は比較例において成形されたセグメント１０を取り外す工程を説明する図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。クランク部１４ａ、湾曲部１４ｂ及び凸部１４ｃが成形された線材２０は、成形ローラによって肩部１６が成形される。これによって、図１８（ａ）に示したように、線材２０（セグメント１０）は、固定型２３０の第２支持面２３６に付着した状態となる。

ここで、上述したように、固定型２３０のセグメント形成面２３２は、全体として隆起した形状となっている。このような形状では、図１８（ｂ）に示すように、第２支持面２３６の縁部２３６ａは、セグメント１０の方に突出した状態となる。したがって、セグメント１０を矢印Ｃ方向に引き抜こうとすると、縁部２３６ａと干渉してしまう。そのため、セグメント１０を引き抜くことが困難となる。

そこで、図１９に示すように、縁部２３６ａを削ることによって、縁部２３６ａとセグメント１０との干渉を防止できる。このようにすれば、セグメント１０を矢印Ｃ方向に容易に引き抜くことができる。しかしながら、セグメント１０と縁部２３６ａとの間に隙間ができるので、成形ローラで肩部１６を成形する際にガタついでしまい、精度よく略Ｕ字形状を成形することが困難となってしまう。

一方、上述したように、実施の形態１においては、セグメント１０は、第５成形面１３６の縁部１３６ａと干渉しないので、セグメント１０を容易に引き抜くことができる。さらに、セグメント１０と縁部１３６ａとの間には隙間はないので、成形ローラ１５０で肩部１６を成形する際にガタつくことはなく、精度よく略Ｕ字形状を成形することができる。

また、上述したように、可動型２１０の下部と線材２０との干渉を防止するため、クランク成形面２１４は、凹むように湾曲した形状となっていない。言い換えると、比較例においては、クランク部１４ａを成形する面（クランク成形面２１４）と、湾曲部１４ｂを成形する面（湾曲成形面２１６）とを、別個とする必要がある。そのため、比較例においては、クランク部１４ａと湾曲部１４ｂとを一度に成形することができない。

一方、実施の形態１においては、第１成形型１１０の第１成形面１１２と第２成形型１３０の第３成形面１３２とによって、クランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂの両方を一度に成形することができる。したがって、成形工程を削減することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、実施の形態１にかかるセグメント成形装置１００の第１成形型１１０を、第１成形型３１０に置き換えた点で、実施の形態１と異なる。つまり、実施の形態２にかかるセグメント成形装置１００は、第１成形型３１０と、第２成形型１３０と、成形ローラ１５０とを有する。また、以下に説明するように、実施の形態２にかかる第１成形型３１０は、凹部が設けられている点で、実施の形態１にかかる第１成形型１１０と異なる。

図２０は、実施の形態２にかかる第１成形型３１０を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は上面図（平面図）である。なお、実施の形態１と実質的に同様の構成部分については同じ符号を付し、説明を省略する。第１成形型１１０と同様に、第１成形型３１０には、第１成形面１１２及び第２成形面１１４が形成されている。

また、第１成形型３１０においては、第１成形面１１２のクランク成形部１１２ａと、第２成形面１１４との間に、凹部３１２が形成されている。凹部３１２は、線材２０が第２成形面１１４（凸成形部１１４ａ）と第４成形面１３４（凸成形部１３４ａ）との間で押圧されて凸部１４ｃが成形されるときに、線材２０と対向する位置に設けられている。凹部３１２は、例えば、図２０に示すように、クランク成形部１１２ａと第２成形面１１４との間において、第１成形面１１２のクランク形状が、平行移動して奥に凹むようにして形成されてもよい。

図２１は、実施の形態２にかかるセグメントの成形工程を示す概念図である。ここで、図２１（ａ）は、Ａ工程を示す。Ａ工程は、実施の形態１における第１工程（図６）に対応する。また、図２１（ｂ）は、Ｂ工程を示す。Ｂ工程は、実施の形態１における第２工程（図７）に対応する。また、図２１（ｃ）は、Ｃ工程を示す。Ｃ工程は、実施の形態１における第４工程（図９に示す）に対応する。つまり、以下に説明するように、実施の形態２においては、実施の形態１における第３工程（図８）が省略されている。なお、実施の形態１における第５工程〜第７工程については、実施の形態２においても同様であるので、説明を省略する。

図２１（ａ）に示すように、まず、実施の形態１における第１工程と同様に、Ａ工程において、第１成形型３１０の第１成形面１１２と、第２成形型１３０の第３成形面１３２との間に、線材２０が保持される。次に、図２１（ｂ）に示すように、実施の形態１における第２工程と同様に、Ｂ工程において、第２成形型１３０が第１成形型３１０に近づく方向に移動することによって、線材２０は、第１成形面１１２と第３成形面１３２との間で押圧される。

次に、図２１（ｃ）に示すように、Ｃ工程において、第１成形型３１０が第２成形型１３０に対して下向きに移動することによって、線材２０は、第２成形面１１４と第４成形面１３４との間で押圧される。このとき、第１成形型３１０において、第１成形面１１２のクランク成形部１１２ａと、第２成形面１１４との間に、凹部３１２が形成されているので、第１成形型３１０と線材２０との間（楕円Ｇで囲んだ箇所）には、微小隙間が設けられている。これによって、第１成形型３１０が下向きに移動する際に、第１成形型３１０と線材２０との間で生じる摩擦が低減される。したがって、凸部１４ｃを成形する際に、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離することを抑制することができる。

実施の形態１においては、第３工程において、第２成形型１３０が、第１成形面１１２と第３成形面１３２とを遠ざける方向に移動することによって、第１成形面１１２と線材２０との間に微小隙間Δｄを形成した。一方、実施の形態２においては、第１成形面１１２のクランク成形部１１２ａと、第２成形面１１４との間に、凹部３１２が形成されているので、第１成形面１１２と第３成形面１３２とを遠ざける方向に第２成形型１３０を移動させなくても、凸部１４ｃを成形する際に、第１成形型３１０と線材２０との間に、微小隙間が設けられる。したがって、実施の形態２においては、実施の形態１における第３工程、つまり、第１成形面１１２と第３成形面１３２とを遠ざける方向に第２成形型１３０を移動させる工程を省略しても、凸部１４ｃを成形する際に、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離することを抑制することが可能となる。

なお、凹部３１２は、好ましくは、Ｃ工程において、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離せず、かつ、線材２０が第１成形型３１０（凹部３１２）と第３成形面１３２との間でガタつかない程度の微小隙間を確保しうるように形成される。このように凹部３１２が形成されることによって、上述したように、凸部１４ｃを成形する際に、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離することを抑制することができる。また、微小隙間が過大に設けられていないので、線材２０が第１成形型３１０（凹部３１２）と第３成形面１３２との間でガタつくことを防止できる。これによって、精度よく凸部１４ｃを成形することができる。

なお、図２０では、凹部３１２は、横方向全体において凹むように形成されているが、凹部３１２の形状は、このような形状に限られない。凸部１４ｃを成形する際に、線材２０において絶縁皮膜が剥離されやすいのは、最も大きな負荷がかかるクランク部１４ａである。したがって、凹部３１２は、凸部１４ｃが成形されるときに線材２０のクランク部１４ａと対向する中央部分のみ、凹むように形成されてもよい。また、図２０においては、凹部３１２は、クランク成形部１１２ａと第２成形面１１４との間において、第１成形面１１２のクランク形状（及び湾曲形状）が、平行移動して凹むようにして形成されているが、このような形状に限られない。つまり、凹部３１２は、クランク形状（及び湾曲形状）に形成されていなくてもよく、凸部１４ｃが成形されるときに、線材２０に被覆された絶縁皮膜が剥離せず、かつ、線材２０が第１成形型３１０（凹部３１２）と第３成形面１３２との間でガタつかない程度の微小隙間を確保しうるような形状であればよい。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、以下のように、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上述した実施の形態においては、セグメント１０に成形される線材２０は、平角線としたが、これに限られない。例えば、線材２０は、断面が円形状である丸線であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、第１成形型１１０が第２平面に沿って（つまり図３では垂直方向に）移動し、第２成形型１３０が第１平面に沿って（つまり図３では水平方向に）移動するとしたが、これに限られない（実施の形態２においても同様）。第１成形面１１２と第３成形面１３２とを近づけて線材２０を押圧し、第２成形面１１４と第４成形面１３４とを近づけて線材２０を押圧することができれば、第１成形型１１０及び第２成形型１３０の移動方向は任意である。

例えば、第１成形型１１０が第１平面に沿って移動し、第２成形型１３０が第２平面に沿って移動するようにしてもよい。つまり、図３において、第１成形型１１０が第１平面に沿って第２成形型１３０に近づくことによって、線材２０にクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを成形してもよい。さらに、図３において、第２成形型１３０が第２平面に沿って上昇することによって、線材２０に凸部１４ｃを成形してもよい。

さらに、第１成形型１１０は、第１平面及び第２平面の両方に沿って移動（つまり水平方向及び垂直方向の両方に移動）してもよい。同様に、第２成形型１３０も、第１平面及び第２平面の両方に沿って移動（つまり水平方向及び垂直方向の両方に移動）してもよい。つまり、第１成形面１１２と第３成形面１３２とを近づけて線材２０を押圧してクランク部１４ａ及び湾曲部１４ｂを成形する際に、第１成形型１１０及び第２成形型１３０の両方が互いに近づくように移動してもよい。また、第２成形面１１４と第４成形面１３４とを近づけて線材２０を押圧して凸部１４ｃを成形する際に、第１成形型１１０が下降し第２成形型１３０が上昇してもよい。

また、上述した実施の形態１においては、第２成形型１３０の第３成形面１３２、第４成形面１３４及び第５成形面１３６が形成された面は、凹むように湾曲して形成されているとしたが、これに限られない（実施の形態２においても同様）。つまり、第２成形型１３０の第３成形面１３２、第４成形面１３４及び第５成形面１３６が形成された面は隆起するように形成されてもよく、それに対応して、第１成形型１１０の第１成形面１１２及び第２成形面１１４が形成された面は凹むように形成されてもよい。ただし、上述したように、第２成形型１３０が凹むように形成されることによって、肩部１６が成形された後でセグメント１０を取り出すことが容易となる。

１０ セグメント
１２ スロット挿入部
１４ コイルエンド部
１４ａ クランク部
１４ｂ 湾曲部
１４ｃ 凸部
１６ 肩部
２０ 線材
１００ セグメント成形装置
１１０ 第１成形型
１１２ 第１成形面
１１２ａ クランク成形部
１１２ｂ 湾曲成形部
１１４ 第２成形面
１１４ａ 凸成形部
１３０ 第２成形型
１３２ 第３成形面
１３２ａ クランク成形部
１３２ｂ 湾曲成形部
１３４ 第４成形面
１３４ａ 凸成形部
１３６ 第５成形面
１３６ａ 縁部
１５０ 成形ローラ
３１０ 第１成形型
３１２ 凹部

Claims (10)

1. 線材からコイル用のセグメントを成形するセグメント成形装置であって、
   第１の成形面及び第２の成形面を有する第１成形型と、
   第３の成形面及び第４の成形面を有する第２成形型と
   を有し、
   前記第１成形型及び前記第２成形型は、前記第１の成形面と前記第３の成形面との間で前記線材にクランク形状及び湾曲形状を成形し、前記第２の成形面と前記第４の成形面との間で前記線材に凸形状を成形する
   セグメント成形装置。
2. 前記第１成形型及び前記第２成形型は、第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを近づけて前記線材を押圧することによって、前記線材にクランク形状及び湾曲形状を成形し、
   前記第１成形型及び前記第２成形型は、前記第１の平面とは異なる第２の平面に沿って前記第２の成形面と前記第４の成形面とを近づけて前記線材を押圧することによって、前記線材に凸形状を成形する
   請求項１に記載のセグメント成形装置。
3. 前記第１成形型及び前記第２成形型の少なくとも一方は、前記線材にクランク形状及び湾曲形状を成形した後、前記線材に凸形状を成形する前に、前記第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを遠ざける方向に移動する
   請求項２に記載のセグメント成形装置。
4. 前記第１成形型の、前記第１の成形面のクランク形状を成形する部分と前記第２の成形面との間には、凹部が設けられている
   請求項１又は２に記載のセグメント成形装置。
5. 前記第３の成形面は、前記線材に湾曲形状が成形されるときに当該線材の湾曲形状の外側に接触し、
   前記第２成形型は、前記線材に肩部を成形して当該線材を略Ｕ字形状に成形するための第５の成形面をさらに有する
   請求項１から４のいずれか一項に記載のセグメント成形装置。
6. 線材からコイル用のセグメントを成形するセグメント成形方法であって、
   第１成形型に形成された第１の成形面と第２成形型に形成された第３の成形面との間で前記線材にクランク形状及び湾曲形状を成形する第１成形ステップと、
   前記第１成形型に形成された第２の成形面と前記第２成形型に形成された第４の成形面との間で前記線材に凸形状を成形する第２成形ステップと
   を有するセグメント成形方法。
7. 前記第１成形ステップは、第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを近づけて前記線材を押圧する第１押圧ステップを有し、
   前記第２成形ステップは、前記第１の平面とは異なる第２の平面に沿って前記第２の成形面と前記第４の成形面とを近づけて前記線材を押圧する第２押圧ステップを有する
   請求項６に記載のセグメント成形方法。
8. 前記第１成形ステップの後、前記第２成形ステップの前に、前記第１成形型及び前記第２成形型の少なくとも一方を、前記第１の平面に沿って前記第１の成形面と前記第３の成形面とを遠ざける方向に移動させる移動ステップ
   をさらに有する請求項７に記載のセグメント成形方法。
9. 前記第１成形型の、前記第１の成形面のクランク形状を成形する部分と前記第２の成形面との間には、凹部が設けられており、
   前記第１成形ステップの後、前記第２成形ステップがなされる
   請求項６又は７に記載のセグメント成形方法。
10. 前記第１成形ステップにおいて、前記第３の成形面は、前記線材の湾曲形状の外側に接触し、
    前記第２成形型を用いて、前記線材に肩部を成形して当該線材を略Ｕ字形状に成形する第３成形ステップをさらに有する
    請求項６から９のいずれか一項に記載にセグメント成形方法。

Images