JP2016152652A - Winding device for flat wire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,平角線をコイル巻きのために曲げ加工する平角線の巻線装置に関する。さらに詳細には,曲げられる平角線の内面を曲げ受け治具で受ける構成であるとともに,曲げ加工時における曲げ受け治具の回転を防止して確実な曲げ加工ができるようにした平角線の巻線装置に関するものである。 The present invention relates to a flat wire winding apparatus for bending a flat wire for coil winding. More specifically, the inner surface of the bent rectangular wire is received by a bending receiving jig, and the winding of the rectangular wire is performed so that the bending receiving jig can be prevented from rotating during the bending process so that the bending can be reliably performed. The present invention relates to a wire device.
従来から,モータや発電機といった回転電機のロータやステータに取り付けるコイルにおいて,占積率向上のために平角線を素線に用いることが行われている。平角線を素線に用いたコイルをエッジワイズコイルという。平角線を用いる場合,丸線の場合と比較して,巻線のための曲げ加工にやや困難性がある。このため,平角線についての曲げ加工技術がいくつか提案されている。 Conventionally, in a coil attached to a rotor or stator of a rotating electric machine such as a motor or a generator, a rectangular wire has been used as an element wire in order to improve the space factor. A coil using a flat wire as an element wire is called an edgewise coil. When using a flat wire, the bending process for winding is somewhat more difficult than when using a round wire. For this reason, several bending techniques for rectangular wires have been proposed.
その一例である特許文献1では,平角線を上下対の部材で挟み付けて拘束し,その拘束状態で曲げ加工を行うこととしている。平角線を拘束するのは,曲げ加工の際に平角線の曲げ箇所のインコーナー部分が厚さ方向に膨らもうとするので,この膨らみを抑えるためである。そしてその拘束の際に,平角線における曲げの内側面となる面にスペーサ(曲げ受け部材)を当てるようにしている。ここでスペーサとして,平角線の曲げ加工後における厚さと同等の厚さのものを用いている(特許文献1の図9等)。これにより,曲げ加工時における平角線のインコーナー部分の厚さの増加を極力抑制している。なお,前述の上下対の部材の一方は通例,軸部とフランジ部とからなる構成のものであり,前述のスペーサはその軸部の周囲に位置する。 In Patent Document 1 as an example, a flat wire is sandwiched and restrained by a pair of upper and lower pairs, and bending is performed in the restrained state. The reason for restraining the flat wire is to suppress the bulging because the in-corner portion of the bent portion of the flat wire tends to bulge in the thickness direction during bending. When restraining, a spacer (bending receiving member) is applied to the surface that is the inner side surface of the bending in the flat wire. Here, a spacer having a thickness equivalent to the thickness after bending of a rectangular wire is used (FIG. 9 of Patent Document 1). As a result, the increase in the thickness of the in-corner portion of the flat wire during bending is suppressed as much as possible. Note that one of the above-described upper and lower pair members is usually configured by a shaft portion and a flange portion, and the above-described spacer is located around the shaft portion.
しかしながら前記した従来の技術では,次のような問題点があった。すなわち,加工に際してスペーサが軸部の回りに回転してしまい,加工に支障を来す場合があった。このため事実上,スペーサの側面形状が円形に限られた。スペーサの側面が円形でない場合,すなわちスペーサの側面における特定の方位の位置で平角線の内側面を規定しようとする場合には,スペーサが回転すると,加工後の形状自体が狙い通りにはならないからである。 However, the conventional techniques described above have the following problems. That is, the spacer may rotate around the shaft during processing, which may hinder processing. For this reason, the side surface shape of the spacer was practically limited to a circle. If the side surface of the spacer is not circular, that is, if the inner surface of the rectangular wire is to be defined at a specific orientation on the side surface of the spacer, the processed shape itself will not be as intended when the spacer rotates. It is.
また,特に平角線を強く曲げて曲率半径の小さい加工後形状を得ようとする場合に,加工時の応力集中の緩和が十分にはできなかった。平角線を厚さ方向に拘束しながら曲げ加工する際には,一方の拘束部材の軸部とフランジ部との接続部分に応力が集中する。このため,特許文献1の[0022]に記載されるようにしてその緩和が図られる。ところが曲率半径の小さい加工後形状を得ようとする場合には,スペーサを小径の円形としなければならない。これでは面取り部分を大きくとれないので,R形状部分も小さいものしか形成できない。このため応力集中を十分には緩和できないのである。一方で,図1のグラフに示されるように,加工後の曲率半径が小さいほど(グラフ中左寄り),拘束部材への応力集中は激しい。このため,平角線を強く曲げることは困難であった。 In particular, stress concentration during machining could not be sufficiently relaxed when trying to obtain a machined shape with a small curvature radius by bending a flat wire strongly. When bending a rectangular wire while restraining it in the thickness direction, stress concentrates on the connecting portion between the shaft portion and the flange portion of one restraining member. For this reason, the relaxation is achieved as described in [0022] of Patent Document 1. However, in order to obtain a post-processed shape with a small radius of curvature, the spacer must be a small diameter circle. Since the chamfered portion cannot be made large with this, only the small R-shaped portion can be formed. For this reason, the stress concentration cannot be sufficiently relaxed. On the other hand, as shown in the graph of FIG. 1, the smaller the radius of curvature after processing (to the left in the graph), the more intense the stress concentration on the restraining member. For this reason, it was difficult to bend the flat wire strongly.
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,曲げ加工時における曲げ受け治具の回転を防止して,曲げ加工後の平角線の曲率半径の大小を問わず確実な曲げ加工ができるようにした平角線の巻線装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the problem is that the winding of the rectangular wire prevents the rotation of the bending receiving jig during bending so that the bending can be reliably performed regardless of the curvature radius of the flat wire after bending. It is to provide a wire device.
本発明の一態様における平角線の巻線装置は,断面形状が四角形である平角線を曲げ加工してコイル巻きする装置であって,曲げられる平角線の下底面に接触する土台面を有する土台部材と,曲げられる平角線を土台面とともに厚さ方向に挟み付けるクランプ部材と,曲げられる平角線の内側面を受ける曲げ受け部材とを有し,クランプ部材は,柱状の軸部と,曲げられる平角線の上底面に接触するクランプ部とを有するものであり,曲げ受け部材は,側面の少なくとも一部が,曲げられる平角線の内側面に曲げ加工時に接触する内側面規定部をなしており,軸部の側方に位置し,曲げられる平角線の厚さと同等の厚さを有するとともに,土台部材と一体のものとされているものである。 A winding device for a rectangular wire according to an aspect of the present invention is a device for winding a coil by bending a rectangular wire having a square cross-sectional shape, and has a foundation surface that contacts a lower bottom surface of the bent rectangular wire A clamp member that sandwiches the bent rectangular wire with the base surface in the thickness direction, and a bending receiving member that receives the inner surface of the bent rectangular wire, and the clamp member is bent with a columnar shaft portion The bending receiving member has an inner surface defining portion that is in contact with the inner surface of the flat wire to be bent during bending. , Located on the side of the shaft, has a thickness equivalent to the thickness of the flat wire to be bent, and is integrated with the base member.
上記態様における平角線の巻線装置では,次のようにして平角線を曲げ加工する。まず,平角線を,土台部材の土台面とクランプ部材のクランプ部との間に挟み込む。その状態で平角線を,その内側面が,曲げ受け部材の側面の一部である内側面規定部に沿うように曲げる。こうして,平角線を巻線してコイル等に成形できる。 In the rectangular wire winding device in the above embodiment, the rectangular wire is bent as follows. First, the flat wire is sandwiched between the base surface of the base member and the clamp portion of the clamp member. In this state, the rectangular wire is bent so that the inner surface thereof is along the inner surface defining portion that is a part of the side surface of the bending receiving member. Thus, a rectangular wire can be wound and formed into a coil or the like.
ここで,土台面とクランプ部とによる拘束のため,平角線のインコーナー部分の膨らみが防止される。また,曲げ受け部材は土台部材と一体であるため回転することはない。このため,曲げ加工時に曲げ受け部材の側面のうち内側面規定部以外の部位により曲げ形状が規定されてしまうことはない。また,内側面規定部の径を軸部の径と無関係に設定できるので,加工後の平角線の曲率半径を小さくしても,クランプ部材の応力緩和を十分に図ることができる。 Here, due to the restraint by the base surface and the clamp portion, the in-corner portion of the flat wire is prevented from bulging. Moreover, since the bending receiving member is integral with the base member, it does not rotate. For this reason, a bending shape is not prescribed | regulated by site | parts other than an inner surface regulation part among the side surfaces of a bending receiving member at the time of a bending process. Further, since the diameter of the inner side surface defining portion can be set regardless of the diameter of the shaft portion, the stress of the clamp member can be sufficiently relaxed even if the radius of curvature of the flat wire after processing is reduced.
本構成によれば,曲げ加工時における曲げ受け治具の回転を防止して,曲げ加工後の平角線の曲率半径の大小を問わず確実な曲げ加工ができるようにした平角線の巻線装置が提供されている。 According to this configuration, the winding device for a rectangular wire that prevents the bending receiving jig from rotating during bending and enables reliable bending regardless of the radius of curvature of the flat wire after bending. Is provided.
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態に係る平角線の巻線装置は,図2に示すように構成されている。図2に示す本形態の巻線装置1は,土台部材10と,クランプ部材30とを有しており,平角線50を直角に曲げる曲げ加工を行い,コイル状にする装置である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The rectangular wire winding device according to this embodiment is configured as shown in FIG. The winding device 1 of the present embodiment shown in FIG. 2 has a
土台部材10は,土台部11と,曲げ受け部13とを有しており,これら全体で一体のものである。土台部材10の土台部11は,全体として円柱形状をなしており,中央に穴部15が形成されている。穴部15は,土台部11のみならず曲げ受け部13にも形成されている。穴部15は,曲げ受け部13を貫通している。土台部11の上面は,平面である土台面12とされている。曲げ受け部13は,土台面12より上方に突出して設けられており,全体として土台部11より小径である。ただし図3に示されるように,土台部11と異なり曲げ受け部13は上方から見て円形ではない。曲げ受け部13と土台面12
の側面を以下,曲げ受け面14という。
The
Hereinafter, the side surface is referred to as a
クランプ部材30は,円板状のフランジ部31と,軸状の軸部33とを有し,全体で傘状の部材である。軸部33は,土台部材10の穴部15に挿入されている。このため曲げ受け部13は,軸部33の側方に存在している。フランジ部31における図2中下側の面を以下,クランプ面32という。クランプ面32は,曲げ受け部13が設けられている範囲より広く,土台部11を上方に投影した範囲のほぼ全体をカバーする大きさで形成されている。このため,クランプ面32と土台面12とは向き合っている。クランプ面32と土台面12との間に,加工対象物である平角線50が挟み付けられるようになっている。
The
なお,クランプ部材30におけるフランジ部31と軸部33との接続箇所34は,凹曲面形状とされている。これに合わせて,曲げ受け部13における穴部15の入り口の肩部16も面取り形状(図2中では凸曲面)とされている。これにより,特許文献1の[0022]に記載されている応力緩和が図られている。
In addition, the
平角線50は四角形断面の導線であり,図2中に見えているのはその断面である。四角形断面の平角線50は,上下のクランプ面32および土台面12に対して,長辺の面51,52を向けた状態でこれらの間に挟み付けられている。平角線50はまた,曲げ受け部13の曲げ受け面14に対して,一方の短辺の面53を向けている。巻線装置1にはさらに,平角線50の外側に位置する固定ガイド部材60が固定して備えられている。また,図2から分かるように,曲げ受け面14の立ち上がり高さ,すなわち曲げ受け部13の厚さは,平角線50の厚さと同等である。
The
図2中の土台部材10,平角線50,および固定ガイド部材60を上方から見た平面図を図3に示す。図3中に示されている平角線50は,巻線装置1による曲げ加工を行っているときにおけるものである。図3に示されるように曲げ受け部13は,上方から見るとほぼ四角形状である。より具体的には,曲げ受け面14の一部として,第1直線部17と,第2直線部18と,その間のターン部19とが形成されている。ターン部19の曲率半径は穴部15の半径より小さい。固定ガイド部材60の図3中における位置は,第1直線部17に対向する位置,すなわち,平角線50のうち加工前後にわたって直線部であり続ける位置をガイドする位置である。
FIG. 3 shows a plan view of the
また,巻線装置1にはさらに,可動ガイド部材61が備えられている。固定ガイド部材60の位置が固定されているのに対し,可動ガイド部材61は図3中実線の位置と二点鎖線の位置との2通りの位置をとるものである。なお,図2に示した断面図は,図3中ではA−A位置の断面に相当する。また,図3中に示される平角線50は,曲げ加工後のものである。また,図3中の円Eは,肩部16の面取り形状の最外縁の円である。これは,少なくとも,接続箇所34の凹曲面形状の最外縁の円以上の径を持つ。図2の例ではほとんど同じである。
The winding device 1 is further provided with a
本形態の巻線装置1による平角線50の曲げ加工工程は,次のようにして行われる。まず,巻線装置1の可動ガイド部材61を図3中に二点鎖線で示される位置にする。その状態で,曲げ加工前の平角線50を図3中上方から,曲げ受け部13と固定ガイド部材60との間に進入させる。そして,平角線50における曲げようとする位置が,曲げ受け面14のターン部19の辺りに位置するようにする。この状態で,平角線50の一方の短辺の面53の一部が曲げ受け面14の第1直線部17と対面している。その状態でクランプ部材30を図2中に矢印Fで示すように土台部材10に向けて押し付ける。これにより,平角線50が,クランプ面32と土台面12とにより挟み付けられる。このとき平角線50は,長辺の面51,52を,クランプ面32,土台面12に向けている。
The bending process of the
この状態で可動ガイド部材61を,図3中の二点鎖線の位置から実線の位置に移動させる。これにより平角線50が曲げ加工され,図3中に示されている状態となる。図3中に示される曲げ加工後の平角線50の一方の短辺の面53は,第1直線部17,ターン部19,第2直線部18のすべてに接している。これより,固定ガイド部材60と可動ガイド部材61とは,協働して,平角線50を曲げ加工する際に平角線50の外側をガイドして,短辺の面53を曲げ受け面14に沿わせる働きをしているといえる。
In this state, the
ここで図3中の平角線50は,直角よりもやや曲がりすぎているように見える。しかし,可動ガイド部材61を実線の位置から二点鎖線の位置に戻すと,平角線50の曲がりも少し戻り,直角となる。巻線装置1による平角線50の曲げ加工は塑性変形であるが,必然的に多少の弾性変形成分が存在するからである。曲げが少し戻った状態でちょうど直角となるように,曲げ受け部13の形状が設定されている。
Here, the
可動ガイド部材61を二点鎖線の位置に戻した後,加工後の平角線50を図3中の上から下向きにさらに進行させることと,上記の曲げ加工とを反復することにより,角形のエッジワイズコイルを巻線することができる。特許文献1の図6〜図8と同様の要領による。
After returning the
上記のように説明した巻線装置1による平角線50の曲げ加工には,以下のような種々の特徴がある。第1に,平角線50の曲げそのものを安定的に確実に行うことができる。曲げ受け部13が土台部11と一体であるため,曲げ加工時に回転してしまうことがないからである。もし,曲げ受け部13が土台部11と別体のものとされていると,[発明が解決しようとする課題]の欄に記載した問題が生じることがある。本形態の巻線装置1ではこのような問題はない。
The bending of the
また,平角線50の曲げ箇所の曲率半径がかなり小さい。前述のようにターン部19の曲率半径が小さいからである。このため,必要とされる箇所に対するジャストサイズのエッジワイズコイルを製造できる。このことにつき,図4〜図7により説明する。エッジワイズコイルの適用例として,モータや発電機といった回転電機のロータやステータに取り付けるコイルが挙げられる。図4はステータの例である。図4ではステータ70を外部から見ているが,ステータ70の内面に,多数のコイル71が取り付けられている。図4では,コイル71のうち上下の端部付近だけが見えている。このようなコイル71は,図5に示されるように円筒形でなく長方形である。ステータ70の内面のスロットという歯状の箇所にはめ込むためである。
Further, the radius of curvature of the bent portion of the
ただし,長方形状とはいっても,コーナー部分は丸められている。平角線50を完全にピンポイントで折り曲げることはできないからである(これは平角線に限らず丸線でもそう)。ここで従来の技術では,平角線50のコーナー部分の曲率半径が大きめであった。上記のターン部19に相当する箇所の曲率半径が,肩部16に相当する箇所の面取り形状の最外縁の円(図3の円Eに相当)より必然的に大きかったためである。このため図6に示されるように,コイル71の端部のステータ70からの突出量D1が大きかった。このことは,コイル71に使われている平角線50の総延長が長いことを意味し,モータの重量や銅損の点で不利であった。
However, even though it is rectangular, the corners are rounded. This is because the
一方,本形態の巻線装置1によれば,平角線50のコーナー部分の曲率半径が従来よりも小さいコイル71を製造できる。ターン部19の曲率半径を,従来のような制約を受けずに,軸部33の径よりも小さくすることができるからである。このため図7に示すように,コイル71の端部のステータ70からの突出量D2を,図6中のD1よりも格段に小さくできる。このことは,コイル71に使われている平角線50の総延長が短いことを意味し,モータの重量や銅損の点で有利である。
On the other hand, according to the winding device 1 of the present embodiment, the
また,巻線装置1によれば,曲げ加工に際して,曲げられた平角線50のインコーナー部分が,曲げ加工の前よりも厚くなってしまうことがない。曲げ加工される平角線50はクランプ面32と土台面12とによりしっかりと挟み付けられているからである。その際のクランプ部材30におけるフランジ部31と軸部33との接合部への応力集中は,前述のように接続箇所34が凹曲面形状とされていることにより緩和されている。
In addition, according to the winding device 1, in bending, the in-corner portion of the bent
ここにおいて巻線装置1では,接続箇所34の凹曲面形状の最外縁の円をかなり大径にすることができる。前述のように,ターン部19の曲率半径と肩部16の面取り形状の最外縁の円(図3の円E)との間に相互の制約がないからである。よって,ターン部19が小径であっても円Eを大径とすることができ,接続箇所34の凹曲面形状もその分大径にできる。このため応力収集緩和の効果がより大きく,巻線装置1の寿命が長い。
Here, in the winding device 1, the outermost circle of the concave curved surface shape of the
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば,曲げ受け部13を土台部11と一体化した土台部材10を用いている。このため,曲げ受け部13が土台部11に対して回転することがあり得ない。これにより,加工時における曲げ受け部13の回転を排除しているので,曲げ受け部13の側面である曲げ受け面14のうち特定の方位の部分のみを,加工時に実際に平角線50の短辺の面53を受け止める面として用いることができる。それが第1直線部17,第2直線部18,ターン部19である。
As described in detail above, according to the present embodiment, the
したがって,ターン部19の曲率半径を,穴部15の径などによる制約を受けずに小さくすることができる。その一方で,加工時の応力緩和のために必要なクランプ部材30の接続箇所34の凹曲面形状の外縁(図3の円E)を,ターン部19の曲率半径による制約を受けずに大きくとることができる。これにより,平角線50を強く曲げて小さい曲率半径の加工後形状としつつ,その際にクランプ部材30に掛かる大きな応力をうまく分散させることができるようになっている。このようにして,曲げ加工後の平角線の曲率半径の大小を問わず確実な曲げ加工ができる長寿命な巻線装置1が実現されている。
Therefore, the curvature radius of the
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,曲げ受け部13の具体的形状について変形が考えられる。前記実施の形態での曲げ受け部13は,図3に示されるように穴部15の周囲に全方位にわたって形成されているものであった。しかしながら曲げ受け部13は,第1直線部17,第2直線部18,ターン部19の部分だけ存在していれば十分なので,それ以外の部分については土台面12と同レベルであってもよい。また,特許文献1の図9に示されるように,曲げ加工とともに平角線50を多少厚さ方向に押しつぶすようにすることもできる。その場合の曲げ受け部13は,平角線50の加工後における厚さと同等とすればよい。
Note that this embodiment is merely an example, and does not limit the present invention. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, the specific shape of the
1 巻線装置
10 土台部材
12 土台面
13 曲げ受け部
17 第1直線部
18 第2直線部
19 ターン部
30 クランプ部材
32 クランプ面
33 軸部
50 平角線
53 短辺の面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
曲げられる平角線の下底面に接触する土台面を有する土台部材と,
曲げられる平角線を前記土台面とともに厚さ方向に挟み付けるクランプ部材と,
曲げられる平角線の内側面を受ける曲げ受け部材とを有し,
前記クランプ部材は,
柱状の軸部と,
曲げられる平角線の上底面に接触するクランプ部とを有するものであり,
前記曲げ受け部材は,
側面の少なくとも一部が,曲げられる平角線の内側面に曲げ加工時に接触する内側面規定部をなしており,
前記軸部の側方に位置し,曲げられる平角線の厚さと同等の厚さを有するとともに, 前記土台部材と一体のものとされているものであることを特徴とする平角線の巻線装置。 In a rectangular wire winding device for winding a coil by bending a rectangular wire having a square cross section,
A foundation member having a foundation surface in contact with the bottom surface of the flat wire to be bent;
A clamp member for sandwiching a flat wire to be bent in the thickness direction together with the base surface;
A bend receiving member for receiving the inner surface of the flat wire to be bent;
The clamp member is
A columnar shaft,
And a clamp portion that contacts the upper and lower surfaces of the flat wire to be bent,
The bending receiving member is
At least a part of the side surface forms an inner surface defining portion that contacts the inner surface of the flat wire to be bent during bending.
A rectangular wire winding device characterized by being located on the side of the shaft portion and having a thickness equivalent to the thickness of the bent rectangular wire and being integrated with the base member .
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