JP2021040441A

JP2021040441A - 平角線の製造方法

Info

Publication number: JP2021040441A
Application number: JP2019161262A
Authority: JP
Inventors: 遼太池田; Ryota Ikeda
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2039-09-04
Also published as: JP7406295B2

Abstract

【課題】平角線の姿勢変更を行うことなく角部の絶縁被膜を除去することで高精度かつ低コストに平角線を製造する。【解決手段】平角線３の製造方法は、平角線３の絶縁被膜２を除去する被膜除去工程を具備し、被膜除去工程は、平角線３の角部３ａに型１２を押し当てて、角部３ａを塑性変形させることで、角部３ａに面取り部６ａを成形する面取り工程Ｓ２と、角部３ａを構成する平坦部２ｂの絶縁被膜２を除去する平坦部被膜除去工程Ｓ３とを有する。【選択図】図６

Description

本発明は、平角線の製造方法に関し、特に平角線の絶縁被膜を除去するための技術に関する。

近年、環境問題に鑑み電気自動車やハイブリッド車など、車両の駆動装置やその周辺機器にモータを採用する動きが加速している。上記車両へ搭載されるモータには、搭載可能なスペースの関係上、小型であることが求められる一方で、車両の駆動性能を向上させるべく高出力であることが求められることが多い。

ここで、モータの高出力化のためには、ステータコイルに流す電流値を高める必要がある。その一方で、スペースが制限された条件下で効率よくコイルに流れる電流値を高めるためには、断面が略矩形状をなし占積率が相対的に高い平角線（平角導線）でコイルを構成することが考えられる。

この平角線は、ステータコアの円周方向に一定の間隔で形成されたスロット内に予め定められた順序で配置されることにより、三相のコイルを構成する。一方、この平角線は周囲を絶縁被膜で覆われた形態をなす。よって、各相を構成する平角線を電気的に接続するためには、平角線の端部の絶縁被膜を除去して平角線の端部同士を接合する必要がある。

ここで、特許文献１には、予め所定の長さに切断して得た平角線をその長手方向軸線まわりに回転させながら所定の方向に平角線を搬送して、搬送方向に沿って設けられた複数の切削工程で、平角線の角部に順次面取り加工（切削加工）を施して、角部の絶縁被膜を除去する方法が開示されている。このように、平角線を回転させながら、平角線の角部に切削加工を施すのであれば、複数の切削部材の剥離方向（切削方向）を同じ向きに揃えることができるので、製造設備の単純化が可能となる。

特開２０１５−８９８３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、平角線を回転させながら切削加工（面取り加工）を施す場合には、切削工程ごとに異なる姿勢で平角線を位置決め保持する必要があるため、搬送不良や位置決め精度の低下の原因となる。また、平角線の搬送と姿勢変更の二つの機能を備えた搬送装置が必要となるため、装置の構造が複雑化すると共に、装置の調整が困難で不具合発生時の復旧に時間を要するなどコスト及びメンテナンスの点でも好ましくない。何より、上述のように切削加工で絶縁被膜を除去する方法だと、絶縁被膜だけでなく導体をなす銅の切削カスが少なからず発生するため、高価な材料である銅の切削ロスを招き、材料コストの面でも好ましくない。

以上の事情に鑑み、本明細書では、平角線の姿勢変更を行うことなく角部の絶縁被膜を除去することで高精度かつ低コストに平角線を製造することを、解決すべき技術課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係る平角線の製造方法によって達成される。すなわち、この製造方法は、平角線の端部の絶縁被膜を除去する被膜除去工程を具備した平角線の製造方法において、被膜除去工程は、平角線の角部に型を押し当てて、角部を塑性変形させることで、角部に面取り部を成形する面取り工程と、平角線の外周に設けられ角部を構成する平坦部の絶縁被膜を除去する平坦部被膜除去工程とを有することを特徴とする点をもって特徴付けられる。

このように、本発明に係る平角線の製造方法では、平角線の角部に型を押し当てて、角部を塑性変形させることで、角部に面取り部を成形するようにしたので、各々の角部に対応した型を同じ方向（例えば鉛直方向）に移動させるだけで、平角線を回転させることなく全ての角部に面取り加工を施すことができる。よって、平角線の姿勢変更を伴って角部の絶縁被膜を除去する場合と比べて、搬送不良及び位置決め精度の低下を防止することが可能となる。また、何れの型も同じ方向に移動させるだけで済むので、型の押し当て機構を含む剥離装置の構造を単純化できる。また、角部に切削加工を施さずに済むため、銅の切削ロスを減らして材料コストの低減化を図ることが可能となる。

また、型の押し当てにより角部の絶縁被膜は導体から剥離する。剥離した絶縁被膜はそのまま落下し、あるいは角部を構成する平坦部の絶縁被膜とつながった状態で平角線に残る。そのため、平角線の外周に設けられた絶縁被膜のうち平坦部の絶縁被膜を除去することにより、特に工数を増やすことなく、平坦部とつながった状態の角部の絶縁被膜を導体から確実に除去することが可能となる。

以上のように、本発明に係る平角線の製造方法によれば、平角線の姿勢変更を行うことなく角部の絶縁被膜を除去することで高精度かつ低コストに平角線を製造することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る平角線の製造方法の要部の手順を示すフローチャートである。図１に示す面取り前被膜除去工程の概念を示す図である。図２に示す平角線材のＡ−Ａ断面図である。面取り加工を施す前の平角線の端部の斜視図である。図４に示す平角線の（ａ）先端側角部の面取り加工を施す前のＸ−Ｚ断面図と、（ｂ）面取り加工を施した後のＸ−Ｚ側面図である。図４に示す平角線の（ａ）外周側角部の第一の面取り加工を施す前のＹ−Ｚ断面図と、（ｂ）面取り加工を施した後のＹ−Ｚ断面図である。図４に示す平角線の（ａ）外周側角部の第二の面取り加工を施す前のＹ−Ｚ断面図と、（ｂ）面取り加工を施した後のＹ−Ｚ断面図である。図４に示す平角線の（ａ）面取り後被膜除去加工を施す前のＹ−Ｚ断面図と、（ｂ）被膜除去加工を施した後のＹ−Ｚ断面図である。面取り加工及び被膜除去加工を施した後の平角線の端部の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る平角線の製造方法の内容を図面に基づいて説明する。

図１は、平角線の製造方法の要部の手順を示している。すなわち、本発明に係る平角線の製造方法は、平角線の端部に設けられた絶縁被膜を除去する被膜除去工程を具備するもので、被膜除去工程は、本実施形態では、面取り前被膜除去工程Ｓ１と、面取り工程Ｓ２と、面取り後被膜除去工程Ｓ３とを具備する。ここで、面取り後被膜除去工程Ｓ３が本発明に係る平坦部被膜除去工程に相当する。以下、各工程Ｓ１〜Ｓ３の詳細を説明する。

（Ｓ１）面取り前被膜除去工程
この工程Ｓ１では、後述する面取り工程Ｓ２の前に、平角線の端部を覆う絶縁被膜の一部を除去する。本実施形態では、この工程Ｓ１は、図２に示すように、所定長さに切断される前の平角線材１の絶縁被膜２に対してプレカットを施すプレカット工程Ｓ１１と、プレカット工程Ｓ１１よりも平角線材１の搬送方向下流側に設けられ、プレカットを施した絶縁被膜２の一部を除去する第一被膜除去工程Ｓ１２とを有する。また、本実施形態では、第一被膜除去工程Ｓ１２よりも平角線材１の下流側に、平角線材１を切断して、所定長さの平角線３を取得する切断工程Ｓ４が設けられている。

（Ｓ１１）プレカット工程
このうち、プレカット工程Ｓ１１では、平角線材１の外周を覆う絶縁被膜２のうち、平角線材１（平角線３）のフラットワイズ側（幅広側）の平坦部２ａに切れ目４を形成する。この切れ目４は、幅広側の平坦部２ａの幅方向（本明細書では、平坦部２ａに沿った向きでかつ平角線材１及び平角線３の長手方向に直交する向きを意味する。）に沿って形成される。また、切れ目４は平角線材１の長手方向に所定の間隔を空けて形成される。本実施形態では、導体５を介して互いに対向する一対の平坦部２ａそれぞれに対して一組の切れ目４が形成される（図２を参照）。

（Ｓ１２）第一被膜除去工程
第一被膜除去工程Ｓ１２では、絶縁被膜２の平坦部２ａのうち予め一組の切れ目４により区画された領域に対して、所定の剥離手段により剥離処理を施す。この際、適用可能な剥離手段は任意であり、例えば図示は省略するが、剥離用の刃部材を平角線材１の平坦部２ａのうち長手方向で隣り合う一組の切れ目４の間の部分に当て、幅方向に滑らせることで、平坦部２ａのうち一組の切れ目４で区画された部分が剥がされ、平角形状を成す導体５の表面から除去される。上述した剥離動作は、導体５を介して互いに対向する一対の平坦部２ａに対して行われる。この段階では、図３に示すように、平角線材１（平角線３）の外周を覆う絶縁被膜２のうち幅広側の平坦部２ａのみが除去され、エッジワイズ側（幅狭側）の平坦部２ｂが未だ導体５の表面に付着した状態にある。

（Ｓ４）切断工程
切断工程Ｓ４では、平角線材１のうち直前の工程（第一被膜除去工程Ｓ１２）で絶縁被膜２が除去された部分を所定の切断手段（例えばせん断加工）で切断する。これにより、例えば図４に示すように、長手方向端部を覆う絶縁被膜２の一部（平坦部２ａ）が剥離した状態の平角線３が得られる。

（Ｓ２）面取り工程
面取り工程Ｓ２では、図４に示すように、平角線３の幅広側の平坦部（ここでは導体５により構成される幅広側の平坦部５ａ）と幅狭側の平坦部（ここでは絶縁被膜２により構成される幅狭側の平坦部２ｂ）との間の角部（第一角部３ａ）、平角線３の最も先端側に位置する先端面部（ここでは導体５の先端面部５ｂ）と幅広側の平坦部５ａとの間の角部（第二角部３ｂ）、及び、先端面部５ｂと幅狭側の平坦部２ｂとの間の角部（第三角部３ｃ）にそれぞれ面取り加工を施す。

ここで、各角部３ａ〜３ｃに対する面取り加工の順序は任意である。以下では、第二角部３ｂ、第一角部３ａ、第三角部３ｃの順に面取り加工を施す場合を例にとって説明する。

（Ｓ２１）第一面取り工程
この工程Ｓ２１では、図５（ａ）に示すように、平角線３の第二角部３ｂに型１１の成形面１１ａを押し当てて、第二角部３ｂを塑性変形させることで、第二角部３ｂに面取り加工を施す。なお、図５（ａ）は、図４に示すようにＸＹＺ座標系を設定した場合、平角線３のＸ−Ｚ断面図を示している。後述する図５（ｂ）についても同じである。

この場合、型１１を図４のＺ方向に移動させることにより、第二角部３ｂに面取り加工を施す。これにより、平角線３の第二角部３ｂには、成形面１１ａに準じた形状及び傾きの面取り部（第二面取り部６ｂ）が成形される（図５（ｂ）を参照）。なお、本実施形態では、接合の都合上、一方の第二角部３ｂのみに面取り加工を施し、然る後、次の工程（第二面取り工程Ｓ２２）を実施する。

（Ｓ２２）第二面取り工程
この工程では、図６（ａ）に示すように、平角線３の第一角部３ａに型１２の成形面１２ａを押し当てて、第一角部３ａを塑性変形させることで、第一角部３ａに面取り加工を施す。本実施形態では、四つある第一角部３ａのうち、平角線３の対角線上に位置する一対の第一角部３ａ，３ａ（図６（ａ）では左上の第一角部３ａと右下の第一角部３ａ）に対して型１２を用いた面取り加工を施す。なお、図６（ａ）は、図４に示すようにＸＹＺ座標系を設定した場合、平角線３のＹ−Ｚ断面図を示している。後述する図６（ｂ）についても同じである。

この場合、各々の型１２を図４のＺ方向に移動させることにより、対応する第一角部３ａに面取り加工を施す。これにより、平角線３の第一角部３ａには、成形面１２ａに準じた形状及び傾きの面取り部（第一面取り部６ａ）が成形される（図６（ｂ）を参照）。また、この面取り加工により、第一角部３ａを覆っていた絶縁被膜２が導体５から剥離する。本実施形態では、絶縁被膜２のうち第一角部３ａから剥離した部分が、バリ７として絶縁被膜２の幅狭側の平坦部２ｂとつながった状態で残るように第一角部３ａの面取り加工が施される。

（Ｓ２３）第三面取り工程
この工程では、図７（ａ）に示すように、平角線３の第一角部３ａに型１２の成形面１２ａを押し当てて、第一角部３ａを塑性変形させることで、第一角部３ａに面取り加工を施す。本実施形態では、四つある角部３ａのうち、平角線３の対角線上に位置し未だ面取り加工が施されてない一対の第一角部３ａ，３ａ（図７（ａ）では右上の第一角部３ａと左下の第一角部３ａ）に対して型１２を用いた面取り加工を施す。なお、図７（ａ）は、図４に示すようにＸＹＺ座標系を設定した場合、平角線３のＹ−Ｚ断面図を示している。後述する図７（ｂ）についても同じである。

この場合、各々の型１２を図４のＺ方向に移動させることにより、対応する第一角部３ａに面取り加工を施す。これにより、平角線３の第一角部３ａには、成形面１２ａに準じた形状及び傾きの面取り部（第一面取り部６ａ）が成形される（図７（ｂ）を参照）。また、この面取り加工により、第一角部３ａを覆っていた絶縁被膜２が導体５から剥離する。本実施形態においても、絶縁被膜２のうち第一角部３ａから剥離した部分が、バリ７として絶縁被膜２の幅狭側の平坦部２ｂとつながった状態で残るように第一角部３ａの面取り加工が施される。以上より、四つ全ての第一角部３ａに面取り加工が施され、各第一角部３ａを覆っていた絶縁被膜２が全て剥離された状態となる（図７（ｂ）を参照）。

（Ｓ３）面取り後被膜除去工程（第二平坦部被膜除去工程）
このようにして平角線３の外周に位置する全ての角部（四つの第一角部３ａ）に面取り加工を施した後、平角線３の端部に残った絶縁被膜２（幅狭側の平坦部２ｂ）の除去を行う。具体的には、図８（ａ）に示すように、刃面１４ａを有する刃部材１４を導体５と絶縁被膜２（幅狭側の平坦部２ｂ）との境界に沿って移動させて、導体５から幅狭側の平坦部２ｂを切り離す。これにより、平角線３の端部から残りの絶縁被膜２を除去される（図８（ｂ）を参照）。なお、図８（ａ）及び（ｂ）は、図４に示すようにＸＹＺ座標系を設定した場合、平角線３のＹ−Ｚ断面図を示している。

また、図示は省略するが、第三角部３ｃに対しても、例えば図８に示す如き刃部材をＺ方向に移動させて切断加工を施すことにより、第三角部３ｃに面取り加工が施され、図９に示すように、平角線３の幅狭側の平坦部（ここでは導体５の幅狭側の平坦部５ｃ）と先端面部５ｂとの間に、第三面取り部６ｃが形成される。第三面取り部６ｃの形成工程（第三角部３ｃの面取り工程）は、面取り後被膜除去工程Ｓ３の後に実施してもよいが、第三面取り工程Ｓ２３の後でかつ面取り後被膜除去工程Ｓ３の前に実施してもよい。

以上のようにして、各角部３ａ〜３ｃに対応する面取り部６ａ〜６ｃを形成すると共に、平角線３の端部を覆う絶縁被膜２を除去することによって、平角線３の端部に対する加工が完了する。然る後、所定の曲げ加工等を施すことにより、コイルセグメントとしての平角線が完成する。

このように、本発明に係る平角線３の製造方法では、平角線３の第一角部３ａに型１２を押し当てて、第一角部３ａを塑性変形させることで、第一角部３ａに面取り部を成形するようにしたので、各々の第一角部３ａに対応した型１２を同じ方向（本実施形態ではＺ方向）に移動させるだけで、平角線３をその長手方向軸線まわりに回転させることなく全ての第一角部３ａに面取り加工を施すことができる。よって、平角線３の姿勢変更を伴って第一角部３ａの絶縁被膜２を除去する場合と比べて、搬送不良及び位置決め精度の低下を防止することが可能となる。また、何れの型１２も同じ方向に移動させるだけで済むので、型１２の押し当て機構を含む剥離装置の構造を単純化できる。また、第一角部３ａに切削加工を施さずに済むため、銅の切削ロスを減らして材料コストの低減化を図ることが可能となる。

また、型１２の押し当てにより第一角部３ａの絶縁被膜２は導体５から剥離する。剥離した絶縁被膜２はそのまま落下し、あるいは第一角部３ａに隣接する絶縁被膜２（ここでは絶縁被膜２の幅狭側の平坦部２ｂ）とつながった状態で平角線３に残る。そのため、平角線３の外周に設けられた絶縁被膜２のうち平坦部２ｂを除去することにより、特に工数を増やすことなく、平坦部２ｂとつながった状態の第一角部３ａの絶縁被膜２を導体５から確実に除去することが可能となる。

また、本実施形態では、面取り工程Ｓ２の前に、平角線３の端部を覆う絶縁被膜２の一部を除去するようにした。具体的には、平角線３の端部外周に設けられる角部（第一角部３ａ）を構成する平坦部２ａ，２ｂのうち何れか一方の平坦部（ここでは幅広側の平坦部２ａ）を除去した後、当該除去した平坦部２ａに隣接する第一角部３ａに面取り加工を施すようにした。この構成によれば、第一角部３ａを構成する一方の絶縁被膜２（幅広側の平坦部２ａ又は幅狭側の平坦部２ｂ）を除去した状態で、第一角部３ａに面取り加工を施すことができる。そのため、第一角部３ａの絶縁被膜２を容易に導体５から剥離させることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明に係る平角線の製造方法は、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。

例えば、上記実施形態では、第一角部３ａの面取り加工を二工程（第二面取り工程Ｓ２２、第三面取り工程Ｓ２３）に分けて実施した場合を例示したが、もちろん、これらを一工程で実施することも可能である。この場合、図示は省略するが、計四つの型１２をＺ方向に移動させて、四つの第一角部３ａに対して同時に面取り加工を施すのがよい。また、上記実施形態のように二工程に分けて実施する場合においても、一工程で面取り加工を施す二つの第一角部３ａの組み合わせは任意であり、例えば幅狭側の平坦部２ｂの両側に位置する二つの第一角部３ａ（図６（ａ）でいえば左上の第一角部３ａと左下の第一角部３ａ）に対して面取り加工を施してもよい。

また、上記実施形態では、幅狭側の平坦部２ｂを除去する面取り後被膜除去工程Ｓ３において、切断加工で残りの絶縁被膜２（幅狭側の平坦部２ｂ）を除去する場合を例示したが、もちろん切削以外の手段で残りの絶縁被膜２を除去してもよい。特に、上記実施形態のように、第一面取り部６ａの成形に伴って、幅狭側の平坦部２ｂにバリ７が生じるように、第一角部３ａに面取り加工を施す場合であれば、残りの絶縁被膜２を除去するための手段の選択肢も増えるため、好適である。

また、上記実施形態では、面取り工程Ｓ２の前に、平角線３の端部を覆う絶縁被膜２の一部を除去するようにしたが、もちろんこの形態には限られない。面取り後被膜除去工程Ｓ３（平坦部被膜除去工程）で、絶縁被膜２の平坦部（幅広側の平坦部２ａ又は幅狭側の平坦部２ｂ）を除去した状態において、第一角部３ａを覆う絶縁被膜２が除去されるのであれば、必ずしも面取り工程Ｓ２の前に面取り前被膜除去工程Ｓ１を設ける必要はない。

１平角線材
２絶縁被膜
２ａ，２ｂ平坦部
３平角線
３ａ〜３ｃ角部
４切れ目
５導体
５ａ，５ｃ平坦部
５ｂ先端面部
６ａ〜６ｃ面取り部
７バリ
１１，１２型
１１ａ，１２ａ成形面
１４刃部材
１４ａ刃面
Ｓ１面取り前被膜除去工程
Ｓ１１プレカット工程
Ｓ１２第一平坦部被膜除去工程
Ｓ２面取り工程
Ｓ３面取り後被膜除去工程（第二平坦部被膜除去工程）
Ｓ４切断工程

Claims

平角線の絶縁被膜を除去する被膜除去工程を具備した平角線の製造方法において、
前記被膜除去工程は、前記平角線の角部に型を押し当てて、前記角部を塑性変形させることで、前記角部に面取り部を成形する面取り工程と、
前記角部を構成する平坦部の絶縁被膜を除去する平坦部被膜除去工程とを有することを特徴とする、平角線の製造方法。