JP2019195845A - コイル成形装置およびコイル成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、簡易な構成で、線材を立体的、かつ多様な形状のコイルに成形できるコイル成形装置およびコイル成形方法を得る。【解決手段】コイル成形装置は、第１水平曲げローラと、上記第１水平曲げローラとの間に上記線材を把持する第１把持位置と上記線材の把持を解除する第１開放位置とを採る第２水平曲げローラと、上記第１水平曲げローラと上記第２水平曲げローラとを一体に、上記第１水平曲げローラの中心軸周りに回転させる第１駆動部と、を有する第１曲げ装置と、第１垂直曲げローラと、上記第１垂直曲げローラとの間に上記線材を把持する第２把持位置と上記線材の把持を解除する第２開放位置とを採る第２垂直曲げローラと、上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとを一体に、上記第１垂直曲げローラの中心軸の軸心周りに回転させる第２駆動部と、を有する第２曲げ装置と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、電動機、発電機などの回転電機に適用されるコイルを成形するコイル成形装置およびコイル成形方法に関するものである。

従来、回転電機に適用されるコイルは、導線をボビンに巻回して作製されていた。しかし、この従来のコイル製造方法では、円形、矩形などの単純な形状のコイルしか製造できなかった。

このような状況を鑑み、多様な形状のコイルを製造する方法が種々提案されていた。例えば、特許文献１に記載の従来のコイル製造方法では、平角導体線を送り出し、平角導体線に曲げツールを押し付けて、コイルエンドと直線部との連結部分の角度を成形していた。また、特許文献２に記載の従来のコイル製造方法では、コイルばねを製造するコイリングマシーン、線材を加工するフォーミングマシーンなどを用い、線材を送り出し、線材に曲げツール線材を押し付けて、線材を円形に曲げていた。

特開２０１４−５３８２９６号公報 特開２００４−３０６０７５号公報

特許文献１に記載の従来のコイル製造方法では、断面円形の導体線には適用できなかった。また、平角導体線の４面のそれぞれに４つの曲げツールを押し付けて、平角導体線を曲げているので、装置構成が複雑となるという課題もあった。

特許文献２に記載のコイル製造方法は、円形のコイルを製造するものであって、立体的、かつ多様な形状のコイルは製造できなかった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、断面形状によらずに、簡易な構成で、線材を立体的、かつ多様な形状のコイルに成形できるコイル成形装置およびコイル成形方法を得ることを目的とする。

この発明によるコイル成形装置は、線材を水平方向に曲げる第１曲げ装置と、上記線材を垂直方向に曲げる第２曲げ装置と、を備える。上記第１曲げ装置は、軸方向を鉛直方向とする第１中心軸を有する第１水平曲げローラと、軸方向を鉛直方向とする第２中心軸を有し、上記第１水平曲げローラに接近して上記第１水平曲げローラとの間に上記線材を把持する第１把持位置と上記第１水平曲げローラから離間して上記線材の把持を解除する第１開放位置とを採る第２水平曲げローラと、上記第１水平曲げローラと上記第２水平曲げローラとを一体に上記第１中心軸の軸心周りに回転させる第１駆動部と、を備える。上記第２曲げ装置は、軸方向を水平方向とする第３中心軸を有する第１垂直曲げローラと、軸方向を水平方向とする第４中心軸を有し、上記第１垂直曲げローラに接近して上記第１垂直曲げローラとの間に上記線材を把持する第２把持位置と上記第１垂直曲げローラから離間して上記線材の把持を解除する第２開放位置とを採る第２垂直曲げローラと、上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとを一体に上記第３中心軸の軸心周りに回転させる第２駆動部と、を備える。

この発明によれば、線材を水平方向に曲げる第１曲げ装置と、線材を垂直方向に曲げる第２曲げ装置と、を備えているので、線材の断面形状に拘わらず、線材を立体的、かつ多様な形状のコイルに成形できる。

第１曲げ装置は、線材を把持／把持解除可能に構成された第１水平曲げローラおよび第２水平曲げローラと、第１水平曲げローラと第２水平曲げローラとを一体に、第１水平曲げローラの第１中心軸周りに回転させる第１駆動部と、から構成されており、構成の簡素化が図られる。第２曲げ装置は、線材を把持／把持解除可能に構成された第１垂直曲げローラおよび第２垂直曲げローラと、第１垂直曲げローラと第２垂直曲げローラとを一体に、第１垂直曲げローラの第３中心軸周りに回転させる第２駆動部と、から構成されており、構成の簡素化が図られる。

この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第１線材曲げ工程のフロー図である。 この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第１線材曲げ工程を説明する工程図である。 この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第１開放位置に位置している第１曲げ装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第１把持位置に位置している第１曲げ装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第２開放位置に位置している第２曲げ装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第２線材曲げ工程のフロー図である。 この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第２線材曲げ工程を説明する工程図である。 この発明の実施の形態２に係るコイル成形装置により作製されたコイルを示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係るコイルの成形方法を示すフロー図である。 この発明の実施の形態２に係るコイルの成形方法を説明する模式図である。 この発明の実施の形態２に係るコイルを固定子鉄心に装着した状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係るコイル成形装置における第１曲げ装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係るコイル成形装置における第１曲げ装置の実施態様を示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置を示す模式図、図２は、この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第１線材曲げ工程のフロー図、図３は、この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第１線材曲げ工程を説明する工程図である。なお、図３では、第１曲げ装置を鉛直上方から見た図である。図４Ａは、この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第１開放位置に位置している第１曲げ装置を示す断面図、図４Ｂは、この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第１把持位置に位置している第１曲げ装置を示す断面図である。図５は、この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第２開放位置に位置している第２曲げ装置を示す断面図、図６は、この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第２線材曲げ工程のフロー図、図７は、この発明の実施の形態１に係るコイル成形装置における第２線材曲げ工程を説明する工程図であり、図７の上段は、第２曲げ装置を鉛直上方から見た状態を示し、図７の下段は、第２曲げ装置を第１水平曲げローラの中心軸と線材の搬送方向とに対して直角の方向から見た状態を示している。

図１において、コイル成形装置１００は、線材６の癖を矯正するためのストレーナー１と、線材６を一定量送り出すための線材送り装置２と、線材６を水平方向に曲げる第１曲げ装置３と、線材６を鉛直方向に曲げる第２曲げ装置４と、曲げ成形された線材６を保持するコイル保持台５と、線材６が収容される線材容器７と、線材容器７が載置される容器載置台８と、を備える。コイル成形装置１００は、線材６の搬送方向の前方に向かって、容器載置台８に載置された線材容器７、ストレーナー１、線材送り装置２、第１曲げ装置３、第２曲げ装置４、コイル保持台５に順に配置されている。そして、ストレーナー１、線材送り装置２、第１曲げ装置３および第２曲げ装置４は、それらの線材６の通過位置の高さが揃えられて配置され、線材６が水平方向に一直線に搬送されるようになっている。

線材６は、例えば、エナメル樹脂で絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した銅線、アルミニウム線などからなる断面円形の導体線である。線材容器７には、線材６が巻き付けられた巻胴（図示せず）が、中心軸の軸方向を鉛直方向として収容されている。容器載置台８は、線材容器７の巻胴の中心軸周りの回転に同期して回転可能となっている。これにより、線材６は、線材容器７から屈曲しないように緩やかに引き出される。このとき、線材容器７が容器載置台８と共に巻胴の中心軸周りに回転しながら、線材６が線材容器７から繰り出される。これにより、線材６のねじれの発生が抑制される。

ストレーナー１は、線材６の搬送方向に１列に配列された複数の回転ローラ９の対を備える。なお、線材６の搬送方向は水平方向である。回転ローラ９の各対は、線材６の搬送方向に対して直角の方向に、線材６の搬送方向を挟んで配置される。回転ローラ９のそれぞれは、バネ、エアシリンダなどにより、対をなす回転ローラ９間が狭まる方向に付勢されるようになっている。そこで、線材容器７から引き出された線材６は、バネ、エアシリンダなどの付勢力により、各対の回転ローラ９に押し付けられながら、各対の回転ローラ９間を通って搬送される。これにより、線材６が塑性変形される。その結果、線材６に生じていた曲がりなどの癖が矯正され、線材６は、うねりのない直線状の線材６となる。

ここで、回転ローラ９の対により、線材６の搬送方向、すなわち線材６の長さ方向に対して直角の方向、かつ多方向から線材６を押し付けることが望ましい。このとき、各対の回転ローラ９は、線材６の軸心を中心とする点対称な配置とすることが望ましい。これにより、線材６が各対の回転ローラ９を通過する際に、線材６に加わる押し付け力が拮抗する。さらに、複数の回転ローラ９の対は、線材６の軸心方向から見て、線材６の軸心を中心とする点対称な配置とすることが望ましい。これにより、線材６が複数対の回転ローラ９を通過する際に、線材６をうねりのない直線状に矯正することができる。

線材送り装置２は、線材６の搬送方向に対して直角の方向に、線材６の搬送方向を挟んで配置される一対の回転ベルト１０と、回転ベルト１０を回転駆動するモータ（図示せず）と、一対の回転ベルト１０を接近するように付勢するバネなどの付勢部材（図示せず）と、を備える。一対の回転ベルト１０は、ベルト面が相対するように、線材６を挟んで上下に配置される。一対の回転ベルト１０は、線材６の軸心を通る水平面に関して面対称な配置となる。一対の回転ベルト１０は、同期して、互いに逆向きに回転駆動される。これにより、線材６は、回転ベルト１０の摩擦力により前方に、すなわち第１曲げ装置３の方向に搬送される。モータによる回転ベルト１０の回転数を制御することで、線材６の移動量が制御される。

ここで、線材送り装置２は、回転ベルト１０の摩擦力で線材６を移動させる構成に代えて、エアチャックで線材６を挟んで搬送方向に移動させる構成でもよい。具体的には、ガイドレールにエアチャックを取り付け、エアチャックをモータでガイドレールに沿って移動可能に構成する。そして、エアチャックで線材６の一部を挟んで保持させ、モータなどの駆動により、線材６を保持した状態でエアチャックをガイドレールに沿って移動させる。これにより、線材６が第１曲げ装置３に搬送される。

第１曲げ装置３は、図１、図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、ベースプレート１４と、ベースプレート１４に固定された第１取付台１６ａと、第１中心軸１１ａ周りに回転可能に第１取付台１６ａに取り付けられた第１水平曲げローラ１１と、ベースプレート１４にスライド移動可能に取り付けられて第１取付台１６ａとの間の距離が可変となっている第２取付台１６ｂと、第１中心軸１１ａと平行な第２中心軸１２ａ周りに回転可能に第２取付台１６ｂに取り付けられた第２水平曲げローラ１２と、ベースプレート１４を第１中心軸１１ａ周りに回転可能に支持する架台１８と、ベースプレート１４を第１中心軸１１ａ周りに回転駆動するモータ１３と、を備える。ここで、モータ１３とベースプレート１４とが第１駆動部を構成する。なお、図示していないが、第２水平曲げローラ１２を第１水平曲げローラ１１側にスライド移動させるモータ、エアシリンダなどの駆動装置を備えている。

ここでは、第１曲げ装置３は、第１中心軸１１ａの軸方向を鉛直方向として、設置されている。第１水平曲げローラ１１は、円柱体に構成されている。第２水平曲げローラ１２は、断面台形の溝形状の凹部１５が、円柱体の外周面の同一円周上に、その全周にわたって形成されている。ベースプレート１４は、モータ１３の駆動軸１３ａに固定されている。このとき、駆動軸１３ａと第１中心軸１１ａとは同軸となっている。また、図１において、矢印Ａ１は、ベースプレート１４の回転方向であり、矢印Ｂ１は、第２水平曲げローラ１２のスライド移動方向である。

なお、第１水平曲げローラ１１および第２水平曲げローラ１２は、第１中心軸１１ａおよび第２中心軸１２ａを固定状態に第１取付台１６ａおよび第２取付台１６ｂに取り付けられてもよい。

第２曲げ装置４は、図１および図５に示されるように、ベースプレート２４と、ベースプレート２４に固定された第３取付台２６ａと、第３中心軸２１ａ周りに回転可能に第３取付台２６ａに取り付けられた第１垂直曲げローラ２１と、ベースプレート２４にスライド移動可能に取り付けられて第３取付台２６ａとの間の距離が可変となっている第４取付台２６ｂと、第３中心軸２１ａと平行な第４中心軸２２ａ周りに回転可能に第４取付台２６ｂに取り付けられた第２垂直曲げローラ２２と、第３中心軸２１ａと第４中心軸２２ａとに直交する軸周りに回転可能に構成されて、ベースプレート２４を第３中心軸２１ａ周りに回転可能に支持する架台２８と、ベースプレート２４を第３中心軸２１ａ周りに回転駆動するモータ２３と、を備える。ここで、モータ２３とベースプレート２４が第２駆動部を構成する。なお、図示していないが、第２垂直曲げローラ２２を第１垂直曲げローラ２１側にスライド移動させるモータ、エアシリンダなどの駆動装置を備えている。また、図示していないが、第２曲げ装置４は、架台２８を第３中心軸２１ａと第４中心軸２２ａとに直交する軸周りに回転駆動するモータなどの駆動装置を備えている。ここで、架台２８と架台２８を回転駆動するモータが第３駆動部を構成する。

ここでは、第２曲げ装置４は、第３中心軸２１ａの軸方向を水平方向として、設置されている。第１垂直曲げローラ２１は、円柱体に構成されている。第２垂直曲げローラ２２は、断面台形の溝形状の凹部２５が、円柱体の外周面の同一円周上に、その全周にわたって形成されている。ベースプレート２４は、モータ２３の駆動軸２３ａに固定されている。このとき、駆動軸２３ａと第３中心軸２１ａとは同軸となっている。さらに、第２曲げ装置４は、図示していないが、モータ、エアシリンダなどの駆動装置を備えており、線材６の搬送方向に対して直角な水平方向にスライド移動可能に、かつ線材６の搬送方向と平行な水平方向にスライド移動可能に設置されている。なお、図１において、矢印Ａ２は、ベースプレート２４の回転方向である。矢印Ｂ２は、第２垂直曲げローラ２２のスライド移動方向である。矢印Ｃは、架台２８の回転方向である。矢印Ｄ，Ｅは、第２曲げ装置４のスライド移動方向である。

なお、第１垂直曲げローラ２１および第２垂直曲げローラ２２は、第３中心軸２１ａおよび第４中心軸２２ａを固定状態に第３取付台２６ａおよび第４取付台２６ｂに取り付けられてもよい。

コイル保持台５は、第１曲げ装置３と第２曲げ装置４とにより曲げ成形された線材６、すなわちコイル２０を保持する台である。

つぎに、コイル成形装置１００によるコイル２０の製造方法について説明する。

まず、線材６が、線材容器７から引き出され、ストレーナー１の各対の回転ローラ９間を通され、線材送り装置２の回転ベルト１０間に挿入される。そこで、線材送り装置２が駆動され、線材６が、第１曲げ装置３に供給される。このとき、線材６は、複数の回転ローラ９の対により直線状に矯正される。

ついで、線材６が第１曲げ装置３により水平曲げされる。そこで、図３、図４Ａおよび図４Ｂを用いて、第１曲げ装置３による線材６の水平曲げ工程について説明する。まず、第１曲げ装置３は、図４Ａに示されるように、第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２とが、線材６の搬送経路を挟んで離間している、初期位置である第１開放位置に位置している。そして、図３の（ａ）に示されるように、線材６が第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２との間を通って一定量搬送されると、線材送り装置２の駆動が停止される。ついで、第２水平曲げローラ１２が第１水平曲げローラ１１側にスライド移動される。これにより、第１曲げ装置３は、図４Ｂに示されるように、第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２との間に線材６が把持された第１把持位置に位置する。そして、図３の（ｂ）に示されるように、線材６が、第２水平曲げローラ１２の押し圧力により、第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２との間に保持される（ステップ１００）。このとき、線材６は、図４Ｂに示されるように、線材６の長さ方向と直交する断面において、第１水平曲げローラ１１の外周面の１点と第２水平曲げローラ１２の凹部１５の内周面の２点との３点で保持される。ついで、線材６の線材送り装置２側の部位が、第１保持部材であるエアチャック１７により把持される（ステップ１０１）。

ついで、図３の（ｃ）に示されるように、モータ１３が駆動され、第１曲げ装置３のベースプレート１４が、モータ１３の駆動軸１３ａ周りに回転される（ステップ１０２）。これにより、線材６を保持した状態の第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２とが、一体となって、第１水平曲げローラ１１の第１中心軸１１ａを回転中心として回転する。その結果、線材６は、第１水平曲げローラ１１の外周形状に沿って曲げられる（水平曲げ）。そして、第１水平曲げローラ１１の半径が線材６の曲げ部の曲率半径となる。また、ベースプレート１４の駆動軸１３ａ周りの回転角度、すなわち第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２との回転角度が、線材６の曲げ部の曲げ角度となる。

線材６は、線材６の長さ方向と直交する断面において、第１水平曲げローラ１１の外周面の１点と第２水平曲げローラ１２の凹部１５の内周面の２点との３点で保持される。これにより、断面円形の線材６が、第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２とにより高い強度で保持される。そこで、線材６を曲げる過程で線材６の位置がずれて、線材６が第１水平曲げローラ１１に斜めに巻き付くような不具合の発生が抑制される。

ここで、線材６は、第１水平曲げローラ１１に巻き付けられて曲げられるので、線材６の剛性によって線材６に張力が発生する。そして、この張力は、線材６の第１水平曲げローラ１１の線材送り装置２側を線材６の曲げ部に引き込むように作用する。本実施の形態１では、エアチャック１７により線材６の第１水平曲げローラ１１の線材送り装置２側を把持しているので、線材６の第１水平曲げローラ１１の線材送り装置２側が線材６の曲げ部に引き込まれることが阻止される。つまり、線材６を曲げる過程での、線材６の移動が阻止される。また、線材６は、曲げられた後、弾性力で元の状態に戻ろうとする力が発生する。そのため、第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２との回転角度は、目標の曲げ角度より大きくする必要がある。

ついで、図３の（ｄ）に示されるように、エアチャック１７を開いて、線材６の把持を解除する（ステップ１０３）。ついで、第２水平曲げローラ１２を第１水平曲げローラ１１から離反させ、線材６の把持を解除する（ステップ１０４）。ついで、図３の（ｅ）に示されるように、モータ１３が駆動され、第１曲げ装置３のベースプレート１４が、モータ１３の駆動軸１３ａ周りに逆方向に回転され、第１開放位置に戻る（ステップ１０５）。これにより、第１曲げ装置３による線材６の水平曲げ工程が終了する。第１曲げ装置３により水平曲げされた線材６は、第２曲げ装置４に搬送される。

ついで、線材６が第２曲げ装置４により垂直曲げされる。そこで、図６および図７を用いて、第２曲げ装置４による線材６の垂直曲げ工程について説明する。まず、第１曲げ装置３による線材６の水平曲げ工程中においては、第２曲げ装置４は、図７の（ａ）に示されるように、線材６の搬送方向から外れた退避位置に退避しており、水平曲げされた線材６との干渉を回避している。第１曲げ装置３による線材６の水平曲げ工程が終了すると、第２曲げ装置４は、図７に（ｂ）に示されるように、矢印Ｄの方向にスライド移動する（ステップ２００）。これにより、第２曲げ装置４は、第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２とが、線材６の搬送経路を挟んで離間している作動位置に位置する。そして、第２曲げ装置４は、図５に示されるように、第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２とが、線材６の搬送経路を挟んで離間している、初期位置である第２開放位置に位置している。ついで、線材６が第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２との間を通って一定量搬送されると、線材送り装置２の駆動が停止される。これにより、線材６が、第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２との間に挿入される。

ついで、図７の（ｃ）に示されるように、第２垂直曲げローラ２２が矢印Ｂ２の方向に移動される。そして、第２曲げ装置４は、第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２との間に線材６が把持された第２把持位置に位置する。これにより、線材６が第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２との間に把持される（ステップ２０１）。ついで、線材６の第１曲げ装置３側の部位が、第２保持部材であるエアチャック１９により把持される（ステップ２０２）。ついで、図７の（ｄ）に示されるように、モータ２３が駆動され、第２曲げ装置４のベースプレート２４が、モータ２３の駆動軸２３ａ周りに回転される（ステップ２０３）。これにより、線材６を保持した状態の第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２とが、一体となって、第１垂直曲げローラ２１の第３中心軸２１ａを回転中心として回転する。その結果、線材６は、第１垂直曲げローラ２１の外周形状に沿って曲げられる（垂直曲げ）。なお、エアチャック１９により線材６の第１垂直曲げローラ２１の第１曲げ装置３側を把持しているので、線材６の第１垂直曲げローラ２１の第１曲げ装置３側が線材６の曲げ部に引き込まれることが阻止される。

ついで、図７の（ｅ）に示されるように、エアチャック１９を開いて、線材６の把持を解除する（ステップ２０４）。ついで、第２垂直曲げローラ２２が矢印Ｂ２の方向にスライド移動され、第２垂直曲げローラ２２を第１垂直曲げローラ２１から離反させる（ステップ２０５）。ついで、図７の（ｆ）に示されるように、モータ２３が駆動され、第２曲げ装置４のベースプレート２４が、モータ２３の駆動軸２３ａ周りに逆方向に回転され、第２開放位置に戻る（ステップ２０６）。ついで、図７の（ｇ）に示されるように、第２曲げ装置４は、矢印Ｄの方向にスライド移動し、線材６の搬送方向から外れた退避位置に退避する（ステップ２０７）。これにより、第２曲げ装置４による線材６の垂直曲げ工程が終了する。

そして、線材６は、設定された量が間欠的に搬送され、第１曲げ装置３によりヨー角が成形され、第２曲げ装置４によりピッチ角が成形されて、設定された立体的な形状のコイルに曲げ成形される。そして、第１曲げ装置３と第２曲げ装置４とによる線材６の曲げ成形に応じて、曲げ成形後のコイル２０は回転する。そこで、コイル保持台５は、成形後のコイル２０の回転の挙動に同期して回転するように構成されている。立体的な形状に成形されたコイル２０は、立体的な軌道を描いて重力で垂れ下がる。

実施の形態１では、線材６は螺旋形状のコイル２０に曲げ成形される。そして、複数のコイル２０を重ね合わせて、複数ターンの分布巻きコイルとなる。このとき、線材６の搬送量を変えて、螺旋状のコイル２０の各辺の長さをターン毎に変えることで、渦巻き状のコイルを成形することができる。例えば、１ターン目のコイルに繋がる２ターン目のコイルにおいて、螺旋状の各辺の線材送り量を小さくすれば、２ターン目のコイルが１ターン目のコイル内に納まるコイルを成形できる。このように構成された渦巻き状のコイルは、径方向に重ねてスロット内に挿入される。これにより、スロット内に挿入される線材部分が、例えば、スロット内に俵を積むような整列した状態に挿入され、スロット内の導体の占積率が高められる。

また、第２曲げ装置４を図１中矢印Ｅの方向に移動させることで、第２曲げ装置４を第１曲げ装置３で曲げられた線材６に近づけて、線材６の垂直曲げ加工を行うことができる。
また、第２曲げ装置４を矢印Ｄの方向にスライド移動させるステップ２００に先だって、第２曲げ装置４を図１中矢印Ｃの方向に回転させてもよい。これにより、第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２とは、線材６に対して搬送方向に対して直角の方向と異なる方向から、線材６を把持できる。その結果、線材６を斜め方向に曲げることができ、多様な形状のコイル２０を成形できる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係るコイル成形装置により作製されたコイルを示す斜視図、図９は、この発明の実施の形態２に係るコイルの成形方法を示すフロー図、図１０は、この発明の実施の形態２に係るコイルの成形方法を説明する模式図、図１１は、この発明の実施の形態２に係るコイルを固定子鉄心に装着した状態を示す斜視図である。

コイル３０は、図８に示されるように、直線状の一対のスロット挿入部３１と、一対のスロット挿入部３１の端部間を連結するコイルエンド３２と、を備える。Ｓ字状のクランク部３２ａが、コイルエンド３２の長さ方向の中央部に形成されている。一対のスロット挿入部３１は、クランク部３２ａにより、導体の幅方向に導体の幅ｄだけ変位している。

つぎに、図１に示されるコイル成形装置１００を用いてコイル３０を成形する方法を図９および図１０を参照しつつ説明する。ここでは、線材２９は、エナメル樹脂で絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した銅線やアルミニウム線などからなる断面矩形の導体線である。また、第２水平曲げローラ１２および第２垂直曲げローラ２２のローラ形状は、凹部のない円柱体とした。

まず、線材２９が、線材容器７から引き出され、ストレーナー１の各対の回転ローラ９間を通され、線材送り装置２の回転ベルト１０間に挿入される。そこで、線材送り装置２が駆動され、線材６が、複数の回転ローラ９の対により直線状に矯正されて、第１曲げ装置３を通って第２曲げ装置４に供給される。

ついで、線材２９が第２曲げ装置４により垂直曲げされる（ステップ３００）。ついで、線材２９が設定された量だけ搬送される（ステップ３０１）。ついで、線材２９が第１曲げ装置３により水平曲げされる（ステップ３０２）。ついで、線材２９が設定された量だけ搬送される（ステップ３０３）。ついで、線材２９が第２曲げ装置４により垂直曲げされる（ステップ３０４）。これにより、クランク部３２ａが曲げ成形される。ついで、線材２９が設定された量だけ搬送される（ステップ３０５）。ついで、線材２９が第１曲げ装置３により水平曲げされる（ステップ３０６）。これにより、図８に示されるコイル３０が曲げ成形される。

ここで、ステップ３００とステップ３０６における曲げ角度は、４５°である。ステップ３０２とステップ３０４における曲げ角度は、９０°である。ステップ３０１とステップ３０５における搬送量は、同じである。ステップ３０３における搬送量は、クランク部３２ａによる変位量に設定される。

このように作製されたコイル３０は、一対のスロット挿入部３１を２つのスロット３４に挿入して、ステータコア３３に装着される。クランク部３２ａにより、一対のスロット挿入部３１がスロット深さ方向に線材２９の幅ｄだけ変位されている。これにより、図１１に示されるように、各スロット３４には、異なるコイル３０の２本のスロット挿入部３１がスロット深さ方向に１列に重なって整然と収納される。そして、スロット挿入部３１同士を接合して、コイル３０が接続されて、ステータコイルが構成される。

線材２９をボビンに巻き付けてコイル３０を作製した場合、手で曲げて、あるいはハンマーなどで叩いてクランク部３２ａを成形する必要がある。そのため、コイル３０の成形工程が煩雑になるとともに、絶縁被膜の損傷が発生しやすかった。

実施の形態２によれば、線材２９を保持した状態の第１水平曲げローラ１１と第２水平曲げローラ１２とを一体に、第１水平曲げローラ１１の中心軸周りに回転させて、線材２９を水平曲げしている。さらに、線材２９を保持した状態の第１垂直曲げローラ２１と第２垂直曲げローラ２２とを一体に、第１垂直曲げローラ２１の中心軸周りに回転させて、線材２９を垂直曲げしている。そのため、コイル３０の成形工程を簡素化でき、モータの製造工数を削減できるとともに、線材２９の絶縁被膜の損傷発生が抑制され、コイル３０の絶縁性を確保することができる。また、従来の線材２９をボビンに巻き付ける方法では対応できないような複雑な立体的な形状のコイル３０も、容易に曲げ成形できる。

なお、実施の形態２において、ステップ３０６に続いて、線材２９をスロット挿入部３１の長さだけ搬送し、ステップ３００からステップ３０６を実行すれば、一対のスロット挿入部３１と一対のコイルエンド３２とからなる１ターンのコイルパターンの分布巻きコイルが得られる。さらに、この工程を繰り返すことにより、１ターンのコイルパターンが一続きに螺旋状に繋がった複数ターンの分布巻きコイルが得られる。

また、上記実施の形態２では、クランク部３２ａが一対のスロット挿入部３１を線材２９の幅ｄだけ変位させているが、クランク部３２ａの変位量は、線材２９の幅ｄに限定されない。
また、上記実施の形態２では、第２曲げ装置４を図１中矢印Ｃの方向に回転させていないが、第２曲げ装置４を図１中矢印Ｃの方向に回転させてもよい。これにより、クランク部３２ａの直線部の長さ方向を、スロット挿入部３１の長さ方向から見て、一対のスロット挿入部３１の離間方向と直交する方向に対して傾斜させることができる。

実施の形態３．
図１２は、この発明の実施の形態３に係るコイル成形装置における第１曲げ装置を示す断面図である。

図１２において、第１水平曲げローラ１１Ａは、切頭円錐体に形成されている。そして、第１水平曲げローラ１１Ａは、駆動機構（図示せず）により第１中心軸１１ａの軸方向に移動可能に、第１取付台１６ａを介してベースプレート１４に取り付けられている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

実施の形態３によれば、第１水平曲げローラ１１Ａの第１中心軸１１ａの軸方向の位置が可変になっている。そこで、第１水平曲げローラ１１Ａの第１中心軸１１ａの軸方向の位置を調整することにより、線材６の水平曲げ半径を直線的に変えることができる。

また、第１水平曲げローラ１１Ａに代えて、半径が第１中心軸１１ａの軸方向に段階的に変化する段付き円柱体に形成されている、図１３に示される第１水平曲げローラ１１Ｂを用いてもよい。この場合においても、第１水平曲げローラ１１Ｂの第１中心軸１１ａの軸方向の位置を調整することにより、線材６の水平曲げ半径を段階的に変えることができる。

ここで、図示していないが、第１垂直曲げローラも、第１水平曲げローラ１１Ａと同様に構成されている。そこで、第１垂直曲げローラの中心軸の軸方向の位置を調整することにより、線材６の垂直曲げ半径を変えることができる。

なお、上記各実施の形態において、第１曲げ装置による水平曲げと第２曲げ装置による垂直曲げとを交互に行う必要はなく、成形されるコイルの立体的な形状にあわせて、線材の搬送、第１曲げ装置による水平曲げ、および第２曲げ装置による垂直曲げなどの順番、条件を適宜設定することになる。

また、上記各実施の形態では、エアチャック１７は、線材６の搬送方向に関し、第１曲げ装置３の後方に配置され、線材６の第１曲げ装置３の後方部分を把持しているが、第１曲げ装置３の前方に配置され、線材６の第１曲げ装置３の前方部分を把持するようにしてもよい。また、エアチャック１９は、線材６の搬送方向に関し、第２曲げ装置４の後方に配置され、線材６の第２曲げ装置４の後方部分を把持しているが、第２曲げ装置４の前方に配置され、線材６の第２曲げ装置４の前方部分を把持するようにしてもよい。

３ 第１曲げ装置、４ 第２曲げ装置、６，２９ 線材、１１，１１Ａ，１１Ｂ 第１水平曲げローラ、１１ａ 第１中心軸、１２ 第２水平曲げローラ、１２ａ 第２中心軸、１３ モータ（第１駆動部）、１４ ベースプレート（第１駆動部）、１７ エアチャック（第１保持部材）、１９ エアチャック（第２保持部材）、２０，３０ コイル、２１ 第１垂直曲げローラ、２１ａ 第３中心軸、２２ 第２垂直曲げローラ、２２ａ 第４中心軸、２３ モータ（第２駆動部）、２４ ベースプレート（第２駆動部）、２８ 架台（第３駆動部）、１００ コイル成形装置。

Claims (8)

1. 線材を水平方向に曲げる第１曲げ装置と、上記線材を垂直方向に曲げる第２曲げ装置と、を備え、上記線材を曲げてコイルを成形するコイル成形装置において、
   上記第１曲げ装置は、
   軸方向を鉛直方向とする第１中心軸を有する第１水平曲げローラと、
   軸方向を鉛直方向とする第２中心軸を有し、上記第１水平曲げローラに接近して上記第１水平曲げローラとの間に上記線材を把持する第１把持位置と上記第１水平曲げローラから離間して上記線材の把持を解除する第１開放位置とを採る第２水平曲げローラと、
   上記第１水平曲げローラと上記第２水平曲げローラとを一体に上記第１中心軸の軸心周りに回転させる第１駆動部と、を備え、
   上記第２曲げ装置は、
   軸方向を水平方向とする第３中心軸を有する第１垂直曲げローラと、
   軸方向を水平方向とする第４中心軸を有し、上記第１垂直曲げローラに接近して上記第１垂直曲げローラとの間に上記線材を把持する第２把持位置と上記第１垂直曲げローラから離間して上記線材の把持を解除する第２開放位置とを採る第２垂直曲げローラと、
   上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとを一体に上記第３中心軸の軸心周りに回転させる第２駆動部と、を備えているコイル成形装置。
2. 上記第２曲げ装置は、上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとを一体に、上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとの軸心と直交する軸周りに回転させる第３駆動部をさらに備える請求項１記載のコイル成形装置。
3. 上記第２曲げ装置は、上記第１曲げ装置の上記線材の搬送方向の前方に配置され、上記第１曲げ装置から搬送された上記線材が上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとの間に配置される作動位置と、上記第１曲げ装置から搬送された上記線材が上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとの間から外れる退避位置と、を採る請求項１又は請求項２記載のコイル成形装置。
4. 上記第１曲げ装置の上記線材の搬送方向の前方又は後方に配置され、上記線材を保持／保持解除可能な第１保持部材と、
   上記第２曲げ装置の上記線材の搬送方向の前方又は後方に配置され、上記線材を保持／保持解除可能な第２保持部材と、を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコイル成形装置。
5. 上記第１水平曲げローラは、半径が上記第１中心軸の軸方向に異なる外周面を有し、上記第１中心軸の軸方向に移動可能に構成され、
   上記第１垂直曲げローラは、半径が上記第３中心軸の軸方向に異なる外周面を有し、上記第３中心軸の軸方向に移動可能に構成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコイル成形装置。
6. 上記第１水平曲げローラは、半径が上記第１中心軸の軸方向に異なる切頭円錐体、又は半径が上記第１中心軸の軸方向に階段状に異なる段付き円柱体であり、
   上記第１垂直曲げローラは、半径が上記第３中心軸の軸方向に異なる切頭円錐体、又は半径が上記第３中心軸の軸方向に階段状に異なる段付き円柱体である請求項５記載のコイル成形装置。
7. 上記第２水平曲げローラは、外周面に凹部を有しており、
   上記線材は、上記線材の長手方向と直交する断面において、上記第１水平曲げローラとの１点と上記第２水平曲げローラの上記凹部との２点との３点で上記第１水平曲げローラと上記第２水平曲げローラとに把持され、
   上記第２垂直曲げローラは、外周面に凹部を有しており、
   上記線材は、上記線材の長手方向と直交する断面において、上記第１垂直曲げローラとの１点と上記第２垂直曲げローラの上記凹部との２点との３点で上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとに把持される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のコイル成形装置。
8. 線材を曲げてコイルを成形するコイル成形方法において、
   軸方向を鉛直方向とする第１中心軸を有する第１水平曲げローラと軸方向を鉛直方向とする第２中心軸を有する第２水平曲げローラとで上記線材を挟み込み、上記線材を挟み込んでいる状態の上記第１水平曲げローラと上記第２水平曲げローラとを一体に、上記第１中心軸の軸心周りに回転させて、上記線材を水平方向に曲げる水平曲げ工程と、
   軸方向を水平方向とする第３中心軸を有する第１垂直曲げローラと軸方向を水平方向とする第４中心軸を有する第２垂直曲げローラとで上記線材を挟み込み、上記線材を挟み込んでいる状態の上記第１垂直曲げローラと上記第２垂直曲げローラとを一体に、上記第３中心軸の軸心周りに回転させて、上記線材を垂直方向に曲げる垂直曲げ工程と、
   を備えるコイル成形方法。

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