JP6426423B2 - エッジワイズコイルおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、エッジワイズコイルおよびその製造方法に関し、特に、平角線の一方の短辺側を内周面として平角線をコイル状に曲げたエッジワイズコイルおよびその製造方法に関する。
従来、長手方向に直交する断面形状が円形の被覆銅線をボビンなどに巻回して形成されたコイルでは、巻回方向に隣接する被覆銅線同士の間に隙間が生じることから、巻線空間の利用効率を向上させるために、長手方向に直交する断面形状が一対の長辺と一対の短辺からなる矩形の平角線を、一方の短辺側の面を内周面、他方の短辺側の面を外周面としてコイル状に曲げたエッジワイズコイルが使用されている。
このようなエッジワイズコイルの製造方法として、平角線の折り曲げ内側端部を支持する支点ローラのまわりを回動するベンダが、平角線を支点ローラに押し付けながら支点ローラに沿って回動して平角線を折り曲げることによりエッジワイズコイルを製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、特許文献１の方法のような従来の方法では、平角線を折り曲げる際に、平角線が板厚方向に波状に変形して平角線の両面にしわが生じる場合がある。また、平角線の厚さに対して幅が大きいほど、通電可能な電気量を低減させることなくコイル長を短くする（コイルを小型化する）ことができるが、従来の方法では、平角線の厚さに対して幅が大きいと、平角線をコイル状に曲げてエッジワイズコイルを製造することが困難な場合がある。特に、平角線の厚さｔに対して幅Ｗの比Ｗ／ｔが２０以上になると、エッジワイズコイルを製造することができなくなる。さらに、従来の方法では、エッジワイズコイルの巻き径Ｄに対する平角線の幅Ｗの比Ｗ／Ｄが大きいと、平角線をコイル状に曲げてエッジワイズコイルを製造することが困難な場合がある。特に、エッジワイズコイルの巻き径Ｄに対する平角線の幅Ｗの比Ｗ／Ｄが０．４以上になると、エッジワイズコイルを製造することができなくなる。
したがって、本発明は、このような従来の問題点に鑑み、線材の両面にしわがなく、線材の厚さに対する幅が大きく、巻き径に対する線材の幅が大きいエッジワイズコイルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、長手方向に直交する断面形状が一対の長辺と一対の短辺からなる略矩形の平角線状の線材の一方の短辺側の面を内周面、他方の短辺側の面を外周面とし、線材の内周面上の一つの短辺を曲げ支点として曲げ荷重を加えて線材を所定の角度だけ曲げた後、曲げ支点を線材の長手方向に所定の距離だけ移動して曲げ荷重を加えて線材を所定の角度だけ曲げることを繰り返して、線材をコイル状に曲げてエッジワイズコイルを製造する方法において、線材を所定の角度だけ曲げる領域に、線材の一対の長辺側の面の内周面側の領域を摺動可能に挟持する一対の内周面側拘束治具と、線材の一対の長辺側の面の外周面側の領域を摺動可能に挟持する一対の外周面側拘束治具とを互いに離間して配置することにより、線材の両面にしわがなく、線材の厚さに対する幅が大きく、巻き径に対する線材の幅が大きいエッジワイズコイルを製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によるエッジワイズコイルの製造方法は、長手方向に直交する断面形状が一対の長辺と一対の短辺からなる略矩形の平角線状の線材の一方の短辺側の面を内周面、他方の短辺側の面を外周面とし、線材の内周面上の一つの短辺を曲げ支点として曲げ荷重を加えて線材を所定の角度だけ曲げた後、曲げ支点を線材の長手方向に所定の距離だけ移動して曲げ荷重を加えて線材を所定の角度だけ曲げることを繰り返して、線材をコイル状に曲げてエッジワイズコイルを製造する方法において、線材を所定の角度だけ曲げる領域に、線材の一対の長辺側の面の内周面側の領域を摺動可能に挟持する一対の内周面側拘束治具と、線材の一対の長辺側の面の外周面側の領域を摺動可能に挟持する一対の外周面側拘束治具とを互いに離間して配置することを特徴とする。
このエッジワイズコイルの製造方法において、一対の内周面側拘束治具と一対の外周面側拘束治具がそれぞれ略扇形の平面形状の部材からなるのが好ましい。また、所定の距離が２ｍｍ以下であるのが好ましい。また、平角線状の線材の短辺の長さｔに対する長辺の長さＷの比Ｗ／ｔが２０以上であるのが好ましく、２５以上であるのがさらに好ましい。また、線材をコイル状に曲げることにより、エッジワイズコイルの内径Ｄに対する線材の長辺の長さＷの比Ｗ／Ｄを０．４以上にするのが好ましい。また、線材をコイル状に曲げることにより、線材の内周面側の短辺の長さを５０％以下だけ長くし、線材の外周面側の短辺の長さを５０％以下だけ短くするのが好ましい。さらに、平角線状の線材が圧延材をスリット加工することによって製造されるのが好ましい。
また、本発明によるエッジワイズコイルは、長手方向に直交する断面形状が一対の長辺と一対の短辺からなる略四角形の線材の一方の短辺側の面を内周面、他方の短辺側の面を外周面として、線材をコイル状に曲げて形成されたエッジワイズコイルにおいて、線材の長辺方向の略中央部における厚さｔに対する幅Ｗの比Ｗ／ｔが２０以上であることを特徴とする。
このエッジワイズコイルにおいて、線材の長辺方向の略中央部における厚さｔに対する幅Ｗの比Ｗ／ｔが２５以上であるのが好ましく、エッジワイズコイルの内径Ｄに対する線材の幅Ｗの比Ｗ／Ｄが０．４以上であるのが好ましい。また、線材の内周面側の厚さが、線材の長辺方向の略中央部における厚さの５０％以下だけ長く、線材の外周面側の厚さが、線材の長辺方向の略中央部における厚さの５０％以下だけ短いのが好ましい。
本発明によれば、線材の両面にしわがなく、線材の厚さに対する幅が大きく、巻き径に対する線材の幅が大きいエッジワイズコイルを製造することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明によるエッジワイズコイルおよびその製造方法の実施の形態について詳細に説明する。
本発明によるエッジワイズコイルの製造方法の実施の形態では、まず、図１Ａ〜図１Ｂに示すように、長手方向に直交する断面形状が一対の長辺１０ａ、１０ｂと一対の短辺１０ｃ、１０ｄからなる略矩形の平角線状の線材１０を用意する。この線材１０として、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉおよびこれらの合金から選ばれる導電性材料からなる平角線状の線材を使用することができる。このような平角線状の線材１０は、圧延材をスリット加工することによって製造するのが好ましい。また、この線材１０として、短辺１０ｃ、１０ｄの長さ（厚さ）ｔに対する長辺１０ａ、１０ｂの長さ（幅）Ｗの比Ｗ／ｔが２０以上である線材を使用することができ、さらに、Ｗ／ｔが２５以上や３０以上の線材も使用することができる。
次に、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、線材１０の一方の短辺１０ｃ側の面を内周面１０ｅ、他方の短辺１０ｄ側の面を外周面１０ｆとし、線材１０の内周面１０ｅ上の一つの短辺に（その短辺に沿って延びる）略円柱形の支柱１２を当接させて曲げ支点とし、（線材１０の外周面１０ｆから内周面１０ｅ方向の）曲げ荷重Ｌを加えて線材１０を（幅方向に）所定の角度だけ曲げた後、支柱１２（曲げ支点）を線材１０の長手方向に所定（好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以下）の微小距離Δｄだけ移動して、（線材１０の外周面１０ｆから内周面１０ｅ方向の）曲げ荷重Ｌを加えて線材１０を（幅方向に）所定の角度だけ曲げることを繰り返して、線材１０を（幅方向に）コイル状に曲げてエッジワイズコイルを製造する。
線材１０をコイル状に曲げる際には、線材１０の内周面１０ｅ側の厚さ（短辺１０ｃの長さ）が線材１０の圧縮により増大するとともに、線材１０の外周面１０ｆ側の厚さ（短辺１０ｄの長さ）が線材１０の引っ張りにより減少するように、（好ましくは、線材１０の厚さが内周面１０ｅ側から外周面１０ｆ側に向かって漸減するように）線材１０の断面形状が変形する。
このような断面形状の変形の際に、線材１０が板厚方向（短辺方向）に波状に変形（湾曲）して、線材１０の上下両面（一対の長辺１０ａ、１０ｂ側の面）にしわが生じるのを抑えるために、線材１０を所定の角度だけ曲げる領域には、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、線材１０の一対の長辺１０ａ、１０ｂ側の面の内周面１０ｅ側の部分を摺動可能に（当接して）挟持する一対の（好ましくは略扇形の平面形状の）内周面側拘束治具１４と、線材１０の一対の長辺１０ａ、１０ｂ側の面の外周面１０ｆ側の部分を摺動可能に（当接して）挟持する一対の（好ましくは略扇形の平面形状の）外周面側拘束治具１６とを互いに離間して配置する。これらの内周面側拘束治具１４および外周面側拘束治具１６は、線材１０にしわが生じるのを抑えるために、ある程度の剛性がある部材からなり、線材１０の内周面１０ｅ側の厚さの増大と外周面１０ｆ側の厚さの減少による線材１０の断面形状の変形を許容する程度に変位可能であるのが好ましい。
このようにして、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、長手方向に直交する断面形状が、互いに対向する一対の長辺１０ａ、１０ｂと、互いに対向する一対の短辺１０ｃ、１０ｄからなる略四角形（好ましくは略台形）の線材１０の一方の短辺１０ｃ側の面を内周面１０ｅ、他方の短辺１０ｄ側の面を外周面１０ｆとして、線材１０がコイル状に曲げられて形成されたエッジワイズコイルを製造することができる。また、このエッジワイズコイルにおいて、線材１０の長辺方向の略中央部における短辺方向の長さ（厚さ）ｔに対する長辺１０ａ、１０ｂの長さ（幅）Ｗの比Ｗ／ｔを２０以上にすることができ、さらに、２５以上や３０以上にすることもできる。また、このエッジワイズコイルの内径Ｄに対する線材１０の長辺１０ａ、１０ｂの長さ（幅）Ｗの比Ｗ／Ｄを０．４以上（さらに０．５以上）にすることができる。このようなエッジワイズコイルを製造することができるため、通電可能な電気量を減少させないで、コイル長ＣＬを短くすることができる。
なお、このエッジワイズコイルでは、曲げ加工（ベンディング）により、図４Ｃに示すように、線材１０の内周面側の短辺１０ｃの長さ（厚さ）が、線材１０の長辺方向の略中央部における短辺方向の長さ（厚さ）ｔの５０％以下（好ましくは３０％以下）だけ長く（厚く）、線材１０の外周面側の短辺１０ｄの長さ（厚さ）が、線材１０の長辺方向の略中央部における短辺方向の長さ（厚さ）ｔの５０％以下（好ましくは３０％以下）だけ短く（薄く）なる。
本発明によるエッジワイズコイルは、電気回路に使用するコイルとして利用することができ、特に、昇圧回路に使用するリアクトルコイル、モーター、発電機などに使用するコイルとして利用して、そのコイルを使用する装置を小型化することができる。
１０ 線材
１０ａ、１０ｂ 長辺
１０ｃ 内周面側の短辺
１０ｄ 外周面側の短辺
１０ｅ 内周面
１０ｆ 外周面
１２ 支柱
１４ 内周面側拘束治具
１６ 外周面側拘束治具
１０ａ、１０ｂ 長辺
１０ｃ 内周面側の短辺
１０ｄ 外周面側の短辺
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１６ 外周面側拘束治具
Claims (8)
- 長手方向に直交する断面形状が一対の長辺と一対の短辺からなる略矩形の平角線状の線材の一方の短辺側の面を内周面、他方の短辺側の面を外周面とし、線材の内周面上の一つの短辺を曲げ支点として曲げ荷重を加えて線材を所定の角度だけ曲げた後、曲げ支点を線材の長手方向に所定の距離だけ移動して曲げ荷重を加えて線材を所定の角度だけ曲げることを繰り返して、線材をコイル状に曲げてエッジワイズコイルを製造する方法において、線材を所定の角度だけ曲げる領域に、線材の一対の長辺側の面の内周面側の領域を摺動可能に挟持する一対の内周面側拘束治具と、線材の一対の長辺側の面の外周面側の領域を摺動可能に挟持する一対の外周面側拘束治具とを互いに離間して配置することを特徴とする、エッジワイズコイルの製造方法。
- 前記一対の内周面側拘束治具と前記一対の外周面側拘束治具がそれぞれ略扇形の平面形状の部材からなることを特徴とする、請求項１に記載のエッジワイズコイルの製造方法。
- 前記所定の距離が２ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のエッジワイズコイルの製造方法。
- 前記平角線状の線材の短辺の長さｔに対する長辺の長さＷの比Ｗ／ｔが２０以上であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のエッジワイズコイルの製造方法。
- 前記平角線状の線材の短辺の長さｔに対する長辺の長さＷの比Ｗ／ｔが２５以上であることを特徴とする、請求項４に記載のエッジワイズコイルの製造方法。
- 前記線材をコイル状に曲げることにより、前記エッジワイズコイルの内径Ｄに対する線材の長辺の長さＷの比Ｗ／Ｄを０．４以上にすることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のエッジワイズコイルの製造方法。
- 前記線材をコイル状に曲げることにより、前記線材の内周面側の短辺の長さを５０％以下だけ長くし、前記線材の外周面側の短辺の長さを５０％以下だけ短くすることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のエッジワイズコイルの製造方法。
- 前記平角線状の線材が圧延材をスリット加工することによって製造されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のエッジワイズコイルの製造方法。
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