JP4772478B2

JP4772478B2 - 回転電機の転位コイルの製造装置、回転電機の転位コイルの製造方法及び回転電機

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Publication number: JP4772478B2
Application number: JP2005341976A
Authority: JP
Inventors: 由敬落合; 司桑原; 正美黒沢; 和志鈴木; 晴夫佐々
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-11-28
Also published as: JP2007151295A

Description

本発明は、回転電機の固定子コイル等に用いられる回転電機の転位コイルの製造装置及びその製造方法に係わり、更に詳しくはコイルにおける転位部のピッチの更なる狭隘化が可能な回転電機の転位コイルの製造装置、回転電機の転位コイルの製造方法及び回転電機に関する。

大容量の回転電機に用いられる固定子コイルは、漏れ磁束による表皮効果の影響を低減するため、コイルを構成している素線の転位が行われている。転位コイルの製造装置及び製造方法の１つとして、転位成形前の素線を所定本数束ね、素線束断面において両側に配置された転位型にて転位成形しながら転位成形個所を随時移動させた後、この転位成形処理後の素線とこれに隣接する素線との間に介挿体を挿入して、編み込んでいく方策がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−６９７２２号公報

近年、回転電機の高性能化に伴い、コイルにおける転位部のピッチの更なる狭隘化を図ることが要請されている。また、絶縁に対する信頼性が高いことも望まれている。

このような要求に対応できる転位コイル製造装置が、まだ実現していないのが現状である。また、前記の転位コイル製造装置においては、コイルの転位部に絶縁シート等の介挿体を設けることが開示されているが、転位成形後のコイルの素線束を捻り編み合わせる場合に、素線の転位部が隣接する素線の外面を傷付けて、素線の被覆材を損傷させることがある。

このように、素線の被覆材が損傷すると、撚り合わせ後の素線間の絶縁に対する信頼性が低下するので、転位コイル自体の絶縁に関する信頼性の低下が懸念されている。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、コイルにおける転位部のピッチの更なる狭隘化を可能として、回転電機の高性能化を図ることができるとともに、コイル転位部の絶縁に関する信頼性を向上することができる回転電機の転位コイルの製造装置、回転電機の転位コイルの製造方法、回転電機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、平角状の外形をもつ素線をその厚さ方向に積層した素線積層体を、その素線の幅方向に並置した断面構成を持ち、素線の転位が行われる転位部が素線の長さ方向に間隔をおいて複数個所に設けられ、素線の重なり部分に介挿体を介挿する回転電機の転位コイルの製造装置であって、前記素線の搬送方向に複数並設され、成形前の前記素線にエッジワイズ成形及びフラットワイズ成形を行うレーベル転位成形部と、前記レーベル転位成形部の前後に配置され、前記素線をレーベル転位成形部に搬送する第１の搬送部と、前記素線１の搬送方向と直交し、前記素線１の搬送方向に複数並設され、前記レーベル転位成形部によってレーベル転位部が成形された前記素線１を間隔をもって編み合せ位置まで搬送する第２の搬送部と、前記第２の搬送部の側方に移動可能に配置され、転位部を施した複数の前記素線による素線束の転位部の一方側を把持し、前記素線束に捻りを与えて前記素線における前記転位部を編み合わせる捻り付加部と、前記捻り付加部の延長方向に移動可能に複数並設され、前記第２の搬送部によって搬送された転位部を有する複数の前記素線を前記捻り付加部による把持を可能とするように素線束状態に保持する機能と前記捻り付加部による捻り付加に際して、これに抗するように各素線における転位部の他方側を保持する機能とを有する素線保持部と、前記レーベル転位成形部の両側にそれぞれ設けられ、編み合せ前の前記素線における他の素線の転位部が重なる部分に、絶縁シート等の介挿体を貼り付けるための介挿体装着部とを備え、前記介挿体装着部は、前記素材の重なり部分の表面に接着材を塗布する接着材塗布手段と、前記介挿体を前記素材の重なり部分に搬送する搬送手段と、前記搬送手段によって搬送された前記介挿体を切断する切断手段とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記接着材塗布手段は、前記レーベル転位成形部の両側部に揺動手段により揺動可能にそれぞれ設けた接着材塗布ヘッドと、この接着材塗布ヘッドの先端側下面に設けられ、接着材を前記素線のレーベル転位部に塗布するための接着材塗布ノズル７５とを備えたことを特徴とする。

更に、第３の発明は、平角状の外形をもつ素線をその厚さ方向に積層した素線積層体を、その素線の幅方向に並置した断面構成を持ち、素線の転位が行われる転位部が素線の長さ方向に間隔をおいて複数個所に設けられ、素線の重なり部分に介挿体を介挿する回転電機の転位コイルの製造装置であって、前記素線の搬送方向に複数並設され、成形前の前記素線にエッジワイズ成形及びフラットワイズ成形を行うレーベル転位成形部と、前記レーベル転位成形部の前後に配置され、前記素線をレーベル転位成形部に搬送する第１の搬送部と、前記素線の搬送方向と直交し、前記素線の搬送方向に複数並設され、前記レーベル転位成形部によってレーベル転位部が成形された前記素線を間隔をもって編み合せ位置まで搬送する第２の搬送部と、前記第２の搬送部の側方に移動可能に配置され、転位部を施した複数の前記素線による素線束の転位部の一方側を把持し、前記素線束に捻りを与えて前記素線における前記転位部を編み合わせる捻り付加部と、前記捻り付加部の延長方向に移動可能に複数並設され、前記第２の搬送部によって搬送された転位部を有する複数の前記素線を前記捻り付加部による把持を可能とするように素線束状態に保持する機能と前記捻り付加部による捻り付加に際して、これに抗するように各素線における転位部の他方側を保持する機能とを有する素線保持部と、前記レーベル転位成形部の両側にそれぞれ設けられ、編み合せ前の前記素線における他の素線の転位部が重なる部分に、絶縁シート等の介挿体を貼り付けるための介挿体装着部とを備え、前記介挿体装着部は、片面に接着材を塗布した前記介挿体を前記素材の重なり部分に搬送する搬送手段と、前記介挿体の片面に塗布した接着材を加熱する加熱手段と、前記搬送手段によって搬送された前記介挿体を切断する切断手段とを備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、前記加熱手段は、前記レーベル転位成形部のフラットワイズ成形用の上型、下型に埋め込んだ加熱ヒータであることを特徴とする。

更に、第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれかにおいて、前記介挿体装着部における前記搬送手段は、前記レーベル転位成形部の背部の両側にそれぞれ回転可能に装設され、前記介挿体を巻き付けたリールと、前記リールから供給される前記介挿体を案内する介挿体ガイドと、この介挿体ガイドに設けられ、前記介挿体を所定長さ分だけ前記レーベル転位部に送り込む定寸送りローラとを備えたことを特徴とする。

また、第６の発明は、平角状の外形をもつ素線をその厚さ方向に積層した素線積層体を、その素線の幅方向に並置した断面構成を持ち、素線の転位が行われる転位部が素線の長さ方向に間隔をおいて複数個所に設けられ、素線の重なり部分に介挿体を介挿する回転電機の転位コイルの製造方法であって、前記素材を第１の搬送部によりレーベル転位成形部におけるレーベル転位成形位置に搬送し、前記レーベル転位成形部に設けた介挿体装着部の接着材塗布手段によってレーベル転位部に接着材を塗布し、前記レーベル転位成形部に設けた介挿体装着部の介挿体搬送手段から介挿体を素線の転位部に所定長さ分だけ送り込み、前記介挿体を前記素材の重なり部分の表面に塗布した接着材を介して、前記素材の重なり部分に貼設し、前記レーベル転位成形部によって前記介挿体が貼り付けられた編み合せ前の素線を、レーベル転位成形部によってその幅方向に転位部を成形すると同時に、前記介挿体装着部の介挿体切断手段によって介挿体を所定長さに切断し、その後、次に成形する素線１に対し、上記動作を繰返し、次に、前記介挿体が貼り付けられた前記転位部を有する複数の素線を、第２の搬送手段によって間隔をもって平行移動させたのち、この転位部を有する複数の素線を、素線保持部によって前記第２の搬送手段上に保持して素線束に形成し、この素線束における前記転位部の一方側を、捻り付加部によって把持した後、前記素線束における前記転位部の他方側を、素線保持部によって素線束における各素線をそれぞれ保持した状態で、捻り付加部によって素線束を捻ることにより、各素線を前記介挿体を介して編み合せたことを特徴とする。

更に、第７の発明は、平角状の外形をもつ素線をその厚さ方向に積層した素線積層体を、その素線の幅方向に並置した断面構成を持ち、素線の転位が行われる転位部が素線の長さ方向に間隔をおいて複数個所に設けられ、素線の重なり部分に介挿体を介挿する回転電機の転位コイルの製造方法であって、前記素材を第１の搬送部によりレーベル転位成形部におけるレーベル転位成形位置に搬送し、前記レーベル転位成形部に設けた介挿体装着部の介挿体搬送手段から、片面に接着材を塗布した介挿体を素線の転位部に所定長さ分だけ送り込み、前記レーベル転位成形部によって前記介挿体が貼り付けられた編み合せ前の素線を、前記レーベル転位成形部によってその幅方向に転位部を成形すると同時に、前記レーベル転位成形部に設けた加熱手段によって前記介挿体を前記素材の重なり部分の表面に貼設し、前記介挿体装着部の介挿体切断手段によって介挿体を所定長さに切断し、その後、次に成形する素線に対し、上記動作を繰返し、次に、前記介挿体が貼り付けられた前記転位部を有する複数の素線を、第２の搬送手段によって間隔をもって平行移動させたのち、この転位部を有する複数の素線を、素線保持部によって前記第２の搬送手段上に保持して素線束に形成し、この素線束における前記転位部の一方側を、捻り付加部によって把持した後、前記素線束における前記転位部の他方側を、素線保持部によって素線束における各素線をそれぞれ保持した状態で、捻り付加部によって素線束を捻ることにより、各素線を前記介挿体を介して編み合せたことを特徴とする。

本発明の転位コイルの製造装置によれば、編み合わせ前に、前もって幅方向に屈曲成形部すなわちレーベル転位部を成形した素線を、介挿体を介して素線束として編み合わせることができるので、転位部のピッチが狭隘化し、転位部での絶縁性に関する信頼性を向上させた転位コイルを製造することができる。その結果、これを用いる回転電機の高性能化を図ることができる。

本発明の転位コイルの製造方法によれば、編み合わせ前に、前もって幅方向に屈曲成形部すなわちレーベル転位部を成形した素線を、介挿体を介して素線束として編み合わせることができるので、回転電機の高性能化を図ることができる、転位部のピッチを狭隘化し、しかも転位部での絶縁性に関する信頼性を向上させた転位コイルを提供することができる。

本発明の回転電機によれば、転位部のピッチを更に狭隘化した転位コイルを用いたので、漏洩磁束による表皮効果の影響が低減し、回転電機の回転効率を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
図１乃至図３は、本発明の製造装置の一実施の形態を示すもので、図１はその平面図、図２はその正面図、図３はその拡大左側面図である。これらの図において、１は平角状の外形をもつ素線で、図１にはレーベル転位部成形後の素線１を示している。２は成形前の素線１にエッジワイズ成形及びフラットワイズ成形を行うレーベル転位成形部で、このレーベル転位成形部２は、素線１の搬送方向に移動可能に複数（この例では３基）並設されている。

３は素線１をレーベル転位成形部２に搬送する第１の搬送部で、この第１の搬送部３は、この例ではローラ形式のコンベアを示しており、前記レーベル転位成形部２の前後に配置されている。４はレーベル転位成形部２によってレーベル転位部が成形された素線１を間隔をもって編み合せ位置まで搬送する第２の搬送部で、この第２の搬送部４は素線１の搬送方向と直交し、素線１の搬送方向に移動可能に複数（この例では５基）並設されている。

５は転位部を施した複数の素線による素線束の転位部の一方側を把持し、前記素線束に捻りを与えて前記素線における前記転位部を編み合わせる捻り付加部で、この捻り付加部５は、図１に示す右側の第２の搬送部４の側方に移動可能に配置されている。６は前記第２の搬送部４によって搬送された転位部を有する複数の素線１を前記捻り付加部５による把持を可能とするように素線束状態に保持する機能と前記捻り付加部５による捻り付加に際して、これに抗するように各素線における転位部の他方側を保持する機能とを有する素線保持部で、この素線保持部６は、前記捻り付加部５の延長方向に移動可能に複数（この例では４基）並設されている。

７は編み合せ前の素線における他の素線の転位部が重なる部分に、絶縁シート等の介挿体８を貼り付けるための介挿体装着部で、この介挿体装着部７は各レーベル転位成形部２の両側にそれぞれ設けられている。

前述したレーベル転位成形部２、第２の搬送部４、捻り付加部５、素線保持部６及び介挿体装着部７の詳細な構成を以下に順次説明する。
まず、レーベル転位成形部２の構成を説明すると、レーベル転位成形部２の本体２１は、図３に示すようにその下面にレール（図示せず）に沿って移動するスライダ２２を備えており、駆動機構２３によって、図１及び図２の紙面上、左右方向に、図３紙面上、垂直方向に移動可能な構造になっている。

この本体２１には、素線１をその板幅方向にクランク形状（図１参照）に成形するためのエッジワイズ成形用の固定型２４と、側面がエッジワイズ成形用の形状（クランク形状（図１参照））を、上面がフラットワイズ成形用の形状（山形状或いは谷形状）を有しているエッジワイズ成形用の移動型を兼用するフラットワイズ成形用の下型２５と、フラットワイズ成形用の上型（山形状或いは谷形状）２６とを備えている。

エッジワイズ成形用の移動型を兼用するフラットワイズ成形用の下型２５は、シリンダ２７によって図１の紙面上上下方向に、図３の紙面上左右方向に移動可能である。フラットワイズ成形用の上型（山形状或いは谷形状）２６は、シリンダ２８によって図１上垂直方向、図３上、上下方向に移動可能である。

尚、フラットワイズ成形とは、素線１をその板厚方向に山形状或いは谷形状（図２参照）に曲げる成形のことである。

次に、介挿体装着部７の構造を図１、図３、図４を用いて説明する。この介挿体装着部７は、図１の左側のレーベル転位成形部２における右側に位置する介挿体装着部７を図３に、また、図１の左側のレーベル転位成形部２における左側に位置する介挿体装着部７を図４に示す。これらの図において、図１と同符号のものは同一部分である。
レーベル転位成形部２の本体２１には、その背部の両側には介挿体８のリール７１がそれぞれ回転可能に装設されている。また、レーベル転位成形部２の本体２１には、その両側に設けられ、介挿体リール７１から供給される介挿体８をそれぞれ案内する介挿体ガイド７２と、この介挿体ガイド７２に設けられ、介挿体８を所定長さ分だけ素線レーベル転位部に送り込む定寸送りローラ７３とからなる介挿体搬送機構が設けられている。

前述の介挿体搬送機構における一方側、即ちレーベル転位成形部２における図１の右側の介挿体ガイド７２は、図３に示すように直線状に配置され、また、前述の介挿体搬送機構における他方側、即ちレーベル転位成形部２における図１の左側の介挿体ガイド７２は、図４に示すように先端側が湾曲状に配置されている。これらの介挿体ガイド７２の構成は、コイルの転位部の両側にそれぞれ介挿体８がＬ字形状となるように貼設する関係のために相違した構造となっている。

また、レーベル転位成形部２の本体２１には、その両側部に図示しない揺動手段により揺動可能にそれぞれ設けた接着材塗布ヘッド７４と、この接着材塗布ヘッド７４の先端側下面に設けられ、接着材を素線のレーベル転位部に塗布するための接着材塗布ノズル７５とからなる接着材塗布機構が設けられている。接着材塗布ノズル７５には、適宜の接着材供給手段が連結されている。

更に、レーベル転位成形部２構成するエッジワイズ成形用移動型を兼用するフラットワイズ成形用下型２５及びフラットワイズ成形用上型２６には、フラットワイズ成形用下型２５の側面に設けた下側切断刃７６と、フラットワイズ成形用上型２６の側面に設けた上側切断刃７７とからなる介挿体切断機構が設けられている。

上記の介挿体切断機構は、フラットワイズ成形時、フラットワイズ成形用上型２６が下降する際に、介挿体搬送機構の定寸送りローラ７３により素線１の転位部に所定長さ分だけ送られた介挿体８を、同時に所定長さで切断する。また、フラットワイズ成形用上型２６は、前述したように図２の紙面垂直方向から見て山形状或いは谷形状になっていると共に、図３の紙面垂直方向から見ると、図３に示すようにＬ字型の形状となっているので、フラットワイズ成形用上型２６は、フラットワイズ成形時における下降動に際して、介挿体８の一部を、素材１の側面に対応するようにＬ字型に折り曲げる機能も兼ねている。

前述した介挿体装着部７を構成する介挿体搬送機構、接着材塗布機構及び介挿体切断機構は、素線１のレーベル転位部を外した素線１の部分、即ち、編み合せ前の素線における編み合わせ時に他の素線の転位部が重なる部分（詳細は後述する）に、介挿体８を貼り付けるために、レーベル転位成形部２に並設されている。更に、詳しく述べると、図１における左から２番目のレーベル転位成形部２には、素線１へのレーベル転位成形がその左側における素線１へのレーベル転位成形とは異なる形状となるため、図１における左から２番目のレーベル転位成形部２に設けた介挿体搬送機構は、図１における左側のレーベル転位成形部２に設けた介挿体搬送機構とは左右逆に配置される。

次に、第２の搬送部４の構造を、図３を用いて説明する。
図３において、第２の搬送部４は、レーベル転位成形部２の近傍に位置する支柱４１Aとこの支柱４１Aに対して間隔をもって位置する支柱４１Bとからなる本体４１を備えている。この本体４１は、図３に示すようにその下面にレール（図示せず）に沿って移動するスライダ４２を備えており、図示しない駆動機構によって、図１及び図２の紙面上、左右方向に、図３紙面上、垂直方向に移動可能な構造になっている。この本体４１における支柱４１A,４１Bに上部と下部には、計４個のプーリ４４がそれぞれ回転可能に設けられている。これらのプーリ４４の内の１つのプーリ４４には、駆動源（図示せず）が連結されている。プーリ４４にはベルト４５が無端状に掛け渡されている。

このベルト４５には、レーベル転位成形部２で転位部成形された素線１をレーベル転位成形部２から掬い取って、後述する編み合せ位置まで搬送するための掬い取り具４６が複数個（図３においては、８個）間隔をもって並設されている。この掬い取り具４６は、ベルト４５に固定した掬い取り腕４６Aと、この掬い取り腕４６Aにおけるベルト４５の移動方向面側に設けた逆L字状の保持腕４６Bとで十手状に構成されている。

この掬い取り具４６における掬い取り腕４６Aと保持腕４６Bとの間隔は、素線１の板厚よりわずかに広い寸法に設定して、素線１の保持後は、素線１が転倒及び脱落しないように配慮している。

次に、素線保持部６の構造を、図１乃至図３、図５を用いて説明する。
これらの図において、素線保持部６は、捻り付加部５の回転軸線方向に沿って移動する本体６１を備えている。この本体６１は、その下面にレールに沿って移動するスライダ６２を備えており、駆動機構６３によって、図１及び図２の紙面上、左右方向に、図３の紙面上、垂直方向に移動可能な構造になっている。本体６１には、図５に示すように、昇降機６４が軸受６５によって垂直軸回りに回転可能に支持されている。昇降機６４は、そのシリンダ本体６４Aと、このシリンダ本体６４A内に上下方向に摺動可能に設けたピストン６４Bと、このピストン６４Bに設けられ、シリンダ本体６４Aに対して回転不可能なピストンロッド６４Cとで構成されている。

前述した昇降機６４は、そのシリンダ本体６４Aの外周面に設けたプーリ６６Aと、本体６１に設けたモータ６６Bと、このモータ６６Bに設けたプーリ６６Cと、このプーリ６６Cとプーリ６６Aとの掛け渡したベルト６６Dとからなる駆動機構６６によって垂直軸回りに回転駆動される。

昇降機６４におけるピストンロッド６４Cの先端には、水平面内で揺動する揺動フレーム６７が固定されている。この揺動フレーム６７には、軸受６８によってそれぞれ回転可能に支持された複数の垂直軸６９Aと、これらの垂直軸６９Aの上部に水平方向に固定した第１の水平部６９Bと、この第１の水平部６９Bの両端にそれぞれ垂直方向に固定した垂直部６９Cと、これらの垂直部６９Cの上端で互いに反対方向に設けた第２の水平部６９Ｄとからなる保持腕６９が、揺動フレーム６７の長手方向に並設されている。

前記保持腕６９は、その各垂直軸６９Aにそれぞれ設けたプーリ６９Ｅと、これらのプーリ６９Ｅに掛け渡したベルト６９Ｆと、前記垂直軸６９Aのいずれか１つに設けたモータ６９Ｇとからなる駆動機構によって垂直軸回りに同期回転駆動される。

上記の保持腕６９は、揺動フレーム６７に対して各々同期回転可能な構造となっており、その回転により素線１を把持して、複数の素線を素線束状にしたり、これとは逆にこの素線束を構成する各素線間に間隔を設ける機能を果たすものである。

なお、この実施の形態においては、保持腕６９の回転を同期させるようにしたが、独立して回転駆動させても良い。また、その回転駆動機構として、他の駆動機構を用いることも可能である。さらに、昇降機６４として、シリンダ以外の例えばスクリュ形式の駆動機構を用いることも可能である。

次に、捩り付加部５の構造を図１、図２、図６を用いて説明する。
これらの図において、捩り付加部５は、移動可能な本体５１を備えている。この本体５１は、その下面にレールに沿って移動するスライダ５２を備えており、駆動機構５３によって、図１及び図２の紙面上、左右方向に、図６の紙面上、垂直方向に移動可能な構造になっている。本体５１の上部には、図６に示すように、回転面板５４が図４の紙面内で回転するように支持されている。

この回転面板５４の中央部には、開口部５５が形成されている。この開口部５５は、素線束を把持した時に、その素線束の端部の貫通を許容して、回転面板５４への衝突を防ぐものである。

回転面板５４の端面には、素線を把持する複数の把持爪５６が開口部５５の周囲に回転面板５４の径方向に向かって移動可能に設けられている。これらの把持爪５６はそれぞれシリンダ５７によって駆動される。

上述した本発明の製造装置の一実施の形態による製造方法を説明する前に、レーベル転位成形後の素線１に貼り付ける介挿体８及び素線１への貼り付ける位置を、図７を用いて説明する。
図７においては、説明の便宜上、３本の素線１ａ，１ｂ，１ｃを編み合せる場合を示しているが、介挿体８は、素線１ａ，１ｂ，１ｃの転位部Ｒの近傍に貼り付けた場合、Ｌ字型形状となっている。そして、介挿体８は、その幅方向の寸法Ｗが素線１の幅とほぼ同じ寸法で、また、その折り曲げ分の寸法Ｄが素線１の厚さとほぼ同じ寸法を有するように設定されている。更に、介挿体８における素線１の長手方向の寸法Ｌは、任意であるが、一般的には素線１の転位部Ｒのピッチの寸法ＲＰより短く設定される。

また、介挿体８は、コイル製作時及び完成後の運転時における耐熱或いは絶縁耐圧を満足すれば、材料の制限は受けず、この実施の形態においては、アラミド繊維等の絶縁材料を使用している。

また、介挿体８を素線１に貼り付ける位置は、多数の素線１を同時に編み合せる際に、図７に示すように、各素線１ａ，１ｂ，１ｃの転位成形部Ｒが、他の素線１の角部及び下面を損傷させないように、編み合せ前の素線１に対し、その素線１の転位成形部Ｒから離れた位置に、後述する接着方法で貼り付けられる。

この図７から明らかなように、介挿体８は、素線１の転位部Ｒの近傍に挿入されて、素線１間を絶縁する。また、素線１に貼り付けた介挿体８の側面部（素線１の厚み方向の折り曲げ部）は、互いに素線１の幅方向において接触するため、図７に示す素線１ａと素線１ｃ間では、その幅方向に２倍厚の介挿体８を素線１間に挿入したときと同等の絶縁耐圧に設定されている。

次に、上述した本発明の製造装置の一実施の形態による製造方法を説明する。
尚、図８及び図１０においては、作図の都合上、介挿体搬送機構、接着材塗布機構及び介挿体切断機構を省略している。
まず、素線１を、レーベル転位成形（エッジワイズ、フラットワイズ）するレーベル転位成形部２に、またこのレーベル転位成形部２からレーベル転位成形後の素線を編み合せる捩り付加部５までの搬送動作を説明する。図１において、まず、レーベル転位成形部２を、図１に示すように成形しようとする素線１のレーベル転位成形位置に移動し、また、第２の搬送部４における掬い取り具４６を、図８の（ａ）あるいは図８の（ｂ）に示すように、レーベル転位成形部２の近傍に位置させて待機状態にする。

この状態において、予め所定長さに切断された素線１を、第１の搬送部３によりレーベル転位成形部２におけるレーベル転位成形位置に搬送する。レーベル転位成形部２に搬送された素線１は、図８の（ａ）に示すようにエッジワイズ成形用移動型兼フラットワイズ成形用下型２５をシリンダ２７で移動させることによりレーベル転位成形（エッジワイズ）を行う。エッジワイズ成形用移動型兼フラットワイズ成形用下型２５をシリンダ２７で退避させた後、素線１は、図８の（ｂ）の矢印の如く、第２の搬送部４による掬い取り腕４６Ａによってレーベル転位部のフラットワイズ成形位置まで搬送される。

次に、図９を用いて素線１に補強体８を貼着する動作を説明する。
図８の（ｂ）によりレーベル転位部のフラットワイズ成形位置まで搬送された素線１の上面に接着材を塗布するために、接着材塗布機構における接着材ヘッド７４を、図９の（ａ）に示すように，その図面上時計方向に回動させて、その接着材塗布ノズル７５を素線１の上面に当接し、素線１の上面に接着材を塗布した後、接着材ヘッド７４を、図９の（ｂ）に示すように図面上、反時計方向に回動させて、退避させる。

次に、図９の（ｂ）に示すように、介挿体搬送機構の定寸送りローラ７３により、介挿体リール７１から介挿体８を素線１の転位部に所定長さ分だけ送り込む。

その後、エッジワイズ成形用移動型兼フラットワイズ成形用下型２５をシリンダ２７にて再度移動させる。エッジワイズ成形用移動型兼フラットワイズ成形用下型２５の上面は、フラットワイズ成形の下型形状をしており、この移動はフラットワイズ成形時の下型セットを兼ねている。

次に、図９の（ｃ）に示すように、フラットワイズ成形用上型２６をシリンダ２８で移動させることによりレーベル転位成形（フラットワイズ）を行うと同時に、介挿体切断機構におけるフラットワイズ成形用下型２５の側面に設けた下側切断刃７６とフラットワイズ成形用上型２６の側面に設けた上側切断刃７７とによって、介挿体８は所定長さに切断されて、図７に示すようにＬ字型形状となって素線１に貼り付けられる。その後、次に成形する素線１に対し、上記動作を繰返す。

最後に、所定本数につき上記動作を行った後、各素線１は、図８の（ｄ）に示すように、第２の搬送部４によって編み合せ位置、即ち、捻り付加部５まで搬送される。

レーベル転位成形（フラットワイズ）は、次の理由により行われている。即ち、編み合せ完了後の素線束では、各レーベル転位部において、素線１がフラットワイズ方向の折り返し形状を有しているのが幾何的に正しい形状である。よって、編み合せ前の素線１のレーベル転位部にフラットワイズ方向にも成形を加えておけば、編み合せ時に、素線１毎のこすれ、変形等を生じず、作業が容易になる。

次に、素線束の端部を捩り付加部５により把持して捻る、所謂、素線の編み合せ直前までの動作を図１、図１０、図１１を用いて説明する。
図１及び図１０の（ａ）に示すように、レーベル転位部を成形された素線１は、第２の搬送部４によって捩り付加部５による編み合せ位置まで搬送されている。この状態において、素線保持部６における保持腕６９及び揺動フレーム６７を、昇降機６４によって上昇させることにより、素線保持部６における各保持腕６９は、図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の搬送部４における掬い取り具４６に保持されている素線１をその掬い取り具４６から抜き取って、持ち替え保持する。

この保持腕６９による素線１の持ち替えの際、保持腕６９は、保持腕６９の揺動により、素線１は保持腕６９に確実に把握される。そして、図１０の（ｄ）に示すように、昇降機６４の更なる上昇により、素線１は捩り付加部５による編み合せ位置の高さまで移動される。

次に、各保持腕６９の揺動により確実に把持された複数の素線１は、図１１（ａ）から（ｂ）に示すように、揺動フレーム６７の揺動により寄せられて、素線束の状態に維持される。

尚、図１１においては、説明の便宜上、第２の搬送部４における不要な個所は省略している。また、実際には、揺動フレーム６７の揺動により、素線端部位置がずれる懸念があり、これを防ぐための端部ストッパを設けるが、これについても、説明の便宜上、省略している。

その後、図１１の（ｃ）に示すように、捩り付加部５は、移動手段により素線束の端部位置まで移動した後、その把持爪５６をシリンダ５７により開口部５５の方向に移動させることにより、把持爪５６は素線束の端部を把握する。

そして、最後に、捻り付加部５に最も近い位置の素線保持部６における保持腕６９及び揺動フレーム６７を、昇降機６４によって下降させ、退避することにより、素線束の編み合せ直前の状態となる。この状態を図１１の（ｄ）に示す。

次に、素線束の編み合せ動作を、図１２を用いて説明する。
まず、素線保持部６における揺動フレーム６７の揺動角度を捩り付加部５の捩り角度に同期させながら、図１２の（ａ）から図１２の（ｂ）の状態まで動作させる。

図１２の（ｂ）は、捩り付加部５の捩り角度が90°を少し超えた状態であり、素線保持部６における揺動フレーム６７の揺動角度Xは、各素線１のレーベル転位成形部が隣り合う素線に当たらない角度である。その後、素線における揺動フレーム６７の揺動角度Xを捩り付加部５の捩り角度Yに同期させながら、図１２の（ｂ）から図１２の（ｃ）の状態、つまり、捩り付加部５の捩り角度が180°、素線保持部６における揺動フレーム６７の揺動角度Xは、素線束の編み合せ動作前の状態まで動作し、１番目の編み合せ作業が完了する。

上述した素線束の編み合せ作業のための動作は、図１２の（ｃ）から（ｄ）に示すように、捩り付加部５に最も近い位置の素線保持部６を、下降により退避させることにより完了するが、捩り付加部５の位置は、図１２の（ｄ）の二点鎖線で示すように、素線束の端部における位置のままでも、図１２の（ｄ）の実線で示す位置に移動しても良い。この移動設定は、素線１の剛性に基づいて選択される。

以上の動作を繰返すことにより、素線束のレーベル転位成形部全域への編み合せを行うことができる。

上述した本発明の転位コイル用の製造装置および転位コイル用の製造方法の実施の形態によれば、編み合せ前における素線の転位部に対し、素線の幅方向に屈曲成形、即ちレーベル転位成形するので、コイルの転位部ピッチ狭隘化が更に可能となる。その結果、回転電機の高性能化を図ることができる。また、転位成形後のコイルの素線束を捻り編み合わせる場合に、素線の転位部が隣接する素線の外面を傷付けて、素線の被覆材を損傷させることがなくなるので、撚り合わせ後の素線間の絶縁に対する信頼性が向上する。

また、転位部を成形した複数の素線を束ねた素線束に対し、これから編み合せを行なおうとする転位部より先方側（捩り付加部５の反対側）において、素線保持部６によって、素線束を素線1本毎に分けて全素線をそれぞれ保持した状態で、これから編み合せを行なおうとする転位部より手前側において、捩り付加部５によって素線束を把握して素線束を一気に回転させ、編み合せ作業を行うので、作業時間の短縮が可能であり、製造工数および製造原価の低減を図ることができる。

更に、素線束の全回転角度時に対しても、素線保持部６によって、素線の転位部を、素線列方向に最適な間隔をもって設定できるので、編み合せ作業時の素線同士の擦れ、素線の変形等のダメージを低減でき、製品信頼性が向上する。また、素線の位置が最適化されるため、編み合せ動作が安定化し、作業の高速化につながり、製造原価の低減が図れる。

また、編み合せ後の素線形状を最適形状に設定することができるため、各転位部において編み合せ時の素線束回転終了角度付近にて、特に、素線同士の擦れ、素線の変形等のダメージを低減でき、製品信頼性向上が図れる。また、編み合わせ後、最適形状に素線を設定することにより、編み合せ時の素線束回転終了角度付近の編み合せ動作が安定化するため、作業の高速化につながり、製造原価の低減が図れる。

尚、上述の実施の形態においては、素線１ａと素線１ｃとの幅方向寸法が、介挿体８の当接により、その部分の幅方向の寸法が増大するが、その幅方向寸法を小さくしたい場合には、図１３に示すように介挿体８の側面部の一部に切欠き８ａを設けた形状にすれば良い。

また、上述の実施の形態においては、接着材塗布ノズル７５によって素線１の上面に接着材を塗布するようにしたが、接着面側に予め接着材を塗布した介挿体８を用いることも可能である。この場合には、エッジワイズ成形用の移動型を兼用するフラットワイズ成形用の下型２５とフラットワイズ成形用の上型（山形状或いは谷形状）２６とによる加圧により、介挿体８を素線１に貼り付けることができ、前述した接着材塗布のための機構を省略することができる。

また、上記の接着材として、熱可塑性樹脂を使用する場合には、エッジワイズ成形用の移動型を兼用するフラットワイズ成形用の下型２５もしくは、及びフラットワイズ成形用の上型（山形状或いは谷形状）２６に、加熱ヒータを埋め込み、この熱源と、下型２５と上型２６との加圧とにより、介挿体８を素線１に貼り付けることができる。また、ヒータの代わりに外部から熱風を供給するドライヤ等の熱風供給装置を使用することも可能である。

図１４は本発明により製造した転位コイルを組み込んだ回転電機、この例では発電機を一部断面にて示す斜視図である。本発明の回転電機は、上述した本発明の転位コイルを、回転子１４０の外周に配置した固定子１４１内に組み込んで構成される。

本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態の全体構成を示す平面図である。図１に示す本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態の正面図である。図２に示す本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態をIII−III矢視から見た拡大して示す左側面図である。図１に示す本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態のIV−IV矢視から見た左側面図である。図１に示す本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態を構成する素線保持部の縦断面図である。図２に示すVI−VI矢視から本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態を構成する捻り付加部を見た図である。本発明の転位コイルの製造装置及び方法によって製造した転位コイルの一部を示す斜視図である。本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態を構成するレーベル転位成形部及び第２の搬送部による素線の搬送動作を示す説明図である。本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態を構成する介挿体装着部７の動作を示す説明図である。本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態を構成する素線保持部による素線の受け取り動作を示す説明図である。本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態を構成する捻り付加部による素線の把持動作を説明する説明図である。本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態を構成する捻り付加部による素線の編み合わせ動作を説明する説明図である。本発明の転位コイルの製造装置の一実施の形態に用いられる介挿体の他の取り付け例を示す斜視図である。本発明により製造した転位コイルを組み込んだ回転電機を一部断面にて示す斜視図である。

符号の説明

１素線
２レーベル転位成形部
３第１の搬送部
４第２の搬送部
５捻り付加部
６素線保持部
７介挿体装着部

Claims

平角状の外形をもつ素線をその厚さ方向に積層した素線積層体を、その素線の幅方向に並置した断面構成を持ち、素線の転位が行われる転位部が素線の長さ方向に間隔をおいて複数個所に設けられ、素線の重なり部分に介挿体を介挿する回転電機の転位コイルの製造装置であって、
前記素線の搬送方向に複数並設され、成形前の前記素線にエッジワイズ成形及びフラットワイズ成形を行うレーベル転位成形部と、
前記レーベル転位成形部の前後に配置され、前記素線をレーベル転位成形部に搬送する第１の搬送部と、
前記素線１の搬送方向と直交し、前記素線１の搬送方向に複数並設され、前記レーベル転位成形部によってレーベル転位部が成形された前記素線１を間隔をもって編み合せ位置まで搬送する第２の搬送部と、
前記第２の搬送部の側方に移動可能に配置され、転位部を施した複数の前記素線による素線束の転位部の一方側を把持し、前記素線束に捻りを与えて前記素線における前記転位部を編み合わせる捻り付加部と、
前記捻り付加部の延長方向に移動可能に複数並設され、前記第２の搬送部によって搬送された転位部を有する複数の前記素線を前記捻り付加部による把持を可能とするように素線束状態に保持する機能と前記捻り付加部による捻り付加に際して、これに抗するように各素線における転位部の他方側を保持する機能とを有する素線保持部と、
前記レーベル転位成形部の両側にそれぞれ設けられ、編み合せ前の前記素線における他の素線の転位部が重なる部分に、絶縁シート等の介挿体を貼り付けるための介挿体装着部とを備え、
前記介挿体装着部は、前記素材の重なり部分の表面に接着材を塗布する接着材塗布手段と、前記介挿体を前記素材の重なり部分に搬送する搬送手段と、前記搬送手段によって搬送された前記介挿体を切断する切断手段とを備えた
ことを特徴とする回転電機の転位コイルの製造装置。
請求項１に記載の回転電機の転位コイルの製造装置において、
前記接着材塗布手段は、前記レーベル転位成形部の両側部に揺動手段により揺動可能にそれぞれ設けた接着材塗布ヘッドと、この接着材塗布ヘッドの先端側下面に設けられ、接着材を前記素線のレーベル転位部に塗布するための接着材塗布ノズルとを備えた
ことを特徴とする回転電機の転位コイルの製造装置。
平角状の外形をもつ素線をその厚さ方向に積層した素線積層体を、その素線の幅方向に並置した断面構成を持ち、素線の転位が行われる転位部が素線の長さ方向に間隔をおいて複数個所に設けられ、素線の重なり部分に介挿体を介挿する回転電機の転位コイルの製造装置であって、
前記素線の搬送方向に複数並設され、成形前の前記素線にエッジワイズ成形及びフラットワイズ成形を行うレーベル転位成形部と、
前記レーベル転位成形部の前後に配置され、前記素線をレーベル転位成形部に搬送する第１の搬送部と、
前記素線の搬送方向と直交し、前記素線の搬送方向に複数並設され、前記レーベル転位成形部によってレーベル転位部が成形された前記素線を間隔をもって編み合せ位置まで搬送する第２の搬送部と、
前記第２の搬送部の側方に移動可能に配置され、転位部を施した複数の前記素線による素線束の転位部の一方側を把持し、前記素線束に捻りを与えて前記素線における前記転位部を編み合わせる捻り付加部と、
前記捻り付加部の延長方向に移動可能に複数並設され、前記第２の搬送部によって搬送された転位部を有する複数の前記素線を前記捻り付加部による把持を可能とするように素線束状態に保持する機能と前記捻り付加部による捻り付加に際して、これに抗するように各素線における転位部の他方側を保持する機能とを有する素線保持部と、
前記レーベル転位成形部の両側にそれぞれ設けられ、編み合せ前の前記素線における他の素線の転位部が重なる部分に、絶縁シート等の介挿体を貼り付けるための介挿体装着部とを備え、
前記介挿体装着部は、片面に接着材を塗布した前記介挿体を前記素材の重なり部分に搬送する搬送手段と、前記介挿体の片面に塗布した接着材を加熱する加熱手段と、前記搬送手段によって搬送された前記介挿体を切断する切断手段とを備えた
ことを特徴とする回転電機の転位コイルの製造装置。
請求項３に記載の回転電機の転位コイルの製造装置において、
前記加熱手段は、前記レーベル転位成形部のフラットワイズ成形用の上型、下型に埋め込んだ加熱ヒータである
ことを特徴とする回転電機の転位コイルの製造装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機の転位コイルの製造装置において、
前記介挿体装着部における前記搬送手段は、前記レーベル転位成形部の背部の両側にそれぞれ回転可能に装設され、前記介挿体を巻き付けたリールと、前記リールから供給される前記介挿体を案内する介挿体ガイドと、この介挿体ガイドに設けられ、前記介挿体を所定長さ分だけ前記レーベル転位部に送り込む定寸送りローラとを備えた
ことを特徴とする回転電機の転位コイルの製造装置。
平角状の外形をもつ素線をその厚さ方向に積層した素線積層体を、その素線の幅方向に並置した断面構成を持ち、素線の転位が行われる転位部が素線の長さ方向に間隔をおいて複数個所に設けられ、素線の重なり部分に介挿体を介挿する回転電機の転位コイルの製造方法であって、
前記素材を第１の搬送部によりレーベル転位成形部におけるレーベル転位成形位置に搬送し、前記レーベル転位成形部に設けた介挿体装着部の接着材塗布手段によってレーベル転位部に接着材を塗布し、
前記レーベル転位成形部に設けた介挿体装着部の介挿体搬送手段から介挿体を素線の転位部に所定長さ分だけ送り込み、前記介挿体を前記素材の重なり部分の表面に塗布した接着材を介して、前記素材の重なり部分に貼設し、
前記レーベル転位成形部によって前記介挿体が貼り付けられた編み合せ前の素線を、レーベル転位成形部によってその幅方向に転位部を成形すると同時に、前記介挿体装着部の介挿体切断手段によって介挿体を所定長さに切断し、その後、次に成形する素線１に対し、上記動作を繰返し、
次に、前記介挿体が貼り付けられた前記転位部を有する複数の素線を、第２の搬送手段によって間隔をもって平行移動させたのち、この転位部を有する複数の素線を、素線保持部によって前記第２の搬送手段上に保持して素線束に形成し、この素線束における前記転位部の一方側を、捻り付加部によって把持した後、前記素線束における前記転位部の他方側を、素線保持部によって素線束における各素線をそれぞれ保持した状態で、捻り付加部によって素線束を捻ることにより、各素線を前記介挿体を介して編み合せた
ことを特徴とする回転電機の転位コイルの製造方法。
平角状の外形をもつ素線をその厚さ方向に積層した素線積層体を、その素線の幅方向に並置した断面構成を持ち、素線の転位が行われる転位部が素線の長さ方向に間隔をおいて複数個所に設けられ、素線の重なり部分に介挿体を介挿する回転電機の転位コイルの製造方法であって、
前記素材を第１の搬送部によりレーベル転位成形部におけるレーベル転位成形位置に搬送し、
前記レーベル転位成形部に設けた介挿体装着部の介挿体搬送手段から、片面に接着材を塗布した介挿体を素線の転位部に所定長さ分だけ送り込み、
前記レーベル転位成形部によって前記介挿体が貼り付けられた編み合せ前の素線を、前記レーベル転位成形部によってその幅方向に転位部を成形すると同時に、前記レーベル転位成形部に設けた加熱手段によって前記介挿体を前記素材の重なり部分の表面に貼設し、前記介挿体装着部の介挿体切断手段によって介挿体を所定長さに切断し、その後、次に成形する素線に対し、上記動作を繰返し、
次に、前記介挿体が貼り付けられた前記転位部を有する複数の素線を、第２の搬送手段によって間隔をもって平行移動させたのち、この転位部を有する複数の素線を、素線保持部によって前記第２の搬送手段上に保持して素線束に形成し、この素線束における前記転位部の一方側を、捻り付加部によって把持した後、前記素線束における前記転位部の他方側を、素線保持部によって素線束における各素線をそれぞれ保持した状態で、捻り付加部によって素線束を捻ることにより、各素線を前記介挿体を介して編み合せた
ことを特徴とする回転電機の転位コイルの製造方法。