JP6572866B2

JP6572866B2 - コイル成形装置

Info

Publication number: JP6572866B2
Application number: JP2016211728A
Authority: JP
Inventors: 烈松尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: JP2018074742A

Description

本発明は、エッジワイズコイルの成形装置に関する。

近年、平角線を矩形にコイル巻きしたエッジワイズコイルが、モータに組み込まれて利用されている。ここでエッジワイズコイルは、モータを構成するステータコアへの組付後にコイルが飛び出さないように、積厚寸法を小さく抑える必要がある。

従来、このような分野の技術として、特開２０１６−１１１８９０号公報がある。この公報に記載されたコイルの形成方法では、積厚されたエッジワイズコイルの積厚方向から、一部のコイルエンドに対して荷重をかけることで、少ない成形荷重で積厚寸法を保証することが記載されている。

特開２０１６−１１１８９０号公報

しかしながら、成形後のエッジワイズコイルにおいて、エッジワイズコイルの積厚が大きい場合には、その後に行う成形工程において、改めて大きな荷重をかけて積厚を調整する必要がある。また、成形でも潰しきれずに成形後の積厚が大きくなり製品規格内に収まらず、エッジワイズコイルをモータのコアに組み付けた場合に、コア内径側にエッジワイズコイルの一部が飛び出すことで燃費が悪化することや、ローターとの干渉が発生する場合がある。
本発明は、コイルの巻線後の積厚寸法の増大を抑えたコイル成形装置を提供するものである。

本発明にかかるコイル成形装置は、平角線をエッジワイズ巻きすることでコイルを成形するコイル成形装置であって、前記平角線の上面から厚み荷重を付与する上側治具と、前記平角線の下面を受ける下側治具と、前記平角線を曲げ加工する曲げ治具と、を備え、前記上側治具と前記下側治具は、前記曲げ治具により前記平角線が曲げ加工される際に、形成されるコイルの一辺における任意の地点から積厚方向下向きに向かって前記平角線を曲げる傾斜部を有する。
これにより、形成したコイルの巻上げにより積厚方向が増大する方向に変形させたときに、塑性変形の影響を抑制することができる。

これにより、コイルの巻線後の積厚寸法の増大を抑えることができる。

コイル成形装置を上面視した状態を示す図である。コイル成形装置をＡ視した状態を示す図である。平角線を曲げる前の状態を示す図である。平角線の曲げを実行した状態を示す図である。平角線の送りを行った状態を示す図である。平角線の曲げ繰り返しと巻き上げ方向を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ），図１（ｂ）及び図２に示すように、コイル成形装置１は、曲げシャフト１０と、クランプ機構１１と、曲げ治具１２と、を備える。ここで図２は、図１（ａ）に示したコイル成形装置１をＡ視した図である。なお、図１（ｂ）は、コイル成形装置１の構成物品を見やすくするために、後述するクランプ機構１１の上側治具２１を除いた状態である。また、コイル成形装置１には、図１（ａ）及び図１（ｂ）におけるクランプ機構１１より右側（Ｘ方向後方側）には、平角線送り部（図示せず）が配置されている。

平角線送り部は、平角線２の送り出しを行う。ここで平角線２は、平角線送り部からクランプ機構１１までＸ方向に延在するように配置され、平角線送り部により、図２におけるＸ方向前方側に向かって送り出しが行われる。以下では、平角線２がＸ方向に延在するように配置された場合に、平角線２の断面の矩形における長辺側が上下方向（Ｚ方向）に配置され、短辺側がＹ方向側に配置されているものとして説明する。

曲げシャフト１０は、略円柱状で上下方向に延在するように設けられている。曲げ加工を行う際には、曲げシャフト１０の外周部には、断面が矩形である平角線２の短辺側が当接する。

クランプ機構１１は、曲げシャフト１０に当接する平角線２に対して、上下方向にクランプして荷重を加える。クランプ機構１１は、平角線２の上側から押圧を行う上側治具２１と、平角線２の下側の支持を行う下側治具２２と、を備える。

上側治具２１は、平角線２を上側から下方に押圧することで、平角線２に対して積厚方向の荷重を加える押圧部２１ａ、を備える。平角線２のクランプが行われる際には、押圧部２１ａの下面が平角線２の上面に当接する。例えば、上側治具２１の下面側のＸＹ方向の略中央部には、曲げシャフト１０の上部が連結されている。押圧部２１ａは、上側治具２１に対して曲げシャフト１０の上部が連結された箇所の周りに、ＸＹ方向に広がる板状に形成されている。

また、押圧部２１ａの一部には、平角線２と当接する面が上下方向に傾斜する傾斜部２１ｂが形成されている。具体的には傾斜部２１ｂは、曲げ加工される平角線２の進行方向に従って斜め下となるように傾斜している。これにより、上側治具２１と下側治具２２により平角線２が挟まれたときに、平角線２の先端側が下方に傾斜する。

下側治具２２は、上側治具２１の押圧部２１ａによって上側から下方に押圧された際に、平角線２の下面を支える支持部２２ａを有する。すなわち、支持部２２ａの上面が平角線２の下面に当接する。言い換えると、支持部２２ａは、上側治具２１の押圧部２１ａの間に挟むことによって、平角線２をクランプする。例えば支持部２２ａは、曲げシャフト１０の径より広い板状に形成されているとともに、支持部２２ａのＸＹ方向の略中央部には、上側から曲げシャフト１０が挿入される挿入孔が形成されている。

また支持部２２ａの一部には、平角線２と当接する面が傾斜する傾斜部２２ｂが形成されている。ここで傾斜部２２ｂは、上側治具２１に形成された傾斜部２１ｂと対向する位置に形成されている。また、傾斜部２２ｂは、上側治具２１の傾斜部２１ｂの傾斜と同方向に形成されており、すなわち、曲げ加工される平角線２の進行方向側に従って斜め下方向に傾斜している。

曲げ治具１２は、平角線２に対して力を加えて曲げ加工を行う曲げコマである。例えば、曲げ治具１２は、クランプ機構１１より曲げ加工の動作前にはＸ方向前方側に配置され、曲げ加工の動作時には曲げシャフト１０の外周に沿って動作を行う。図１（ａ），図１（ｂ）において、曲げ治具１２は、クランプ機構１１の左側に配置されており、平角線２の短辺に当接しながらＹ方向に動作する。これにより曲げ治具１２は、平角線２が曲げシャフト１０の略円柱の外周に沿った状態となるように、曲げ加工を行う。

次に、コイル成形装置１の動作フローについて説明する。なお、図３〜図６において、図中の（ａ）はコイル成形装置１の上側治具２１を除いた状態の上面図であり、（ｂ）は上側治具２１を含めた状態のＡ視の図である。

最初に、曲げ加工を行う前の準備状態として、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、平角線２の断面における短辺側が、曲げシャフト１０の外周に当接するように配置される。このとき平角線２の上下面は、上側治具２１の押圧部２１ａと下側治具２２の支持部２２ａによりにクランプされる。このとき平角線２は、Ｘ方向に延在する状態であって、図３（ａ）に示すように、平角線２の先端が曲げシャフト１０よりＸ方向前方に突出するように配置されている。

次に図４（ａ）に示すように、コイル成形装置１は、平角線２の曲げ加工を行う。例えば、平角線２に当接した曲げ治具１２が、Ｙ方向に動作することにより、平角線２の先端がＹ方向に曲げ加工される。このとき図４（ｂ）に示すように、曲げ治具１２により曲げられた平角線２は、上側治具２１の傾斜部２１ｂと、下側治具２２の傾斜部２２ｂとの間に挟まれる。これにより、平角線２は、傾斜部２１ｂ，２２ｂに挟まれた部分について、先端側が斜め下に向かうように成形される。

次に、図５（ａ）に示すように、平角線送り部は平角線２をＸ方向前方側に送る。この平角線２の送りを行う場合には、図５（ｂ）に示すように、上側治具２１を上方に移動させ、平角線２をアンクランプ状態とする。

その後、図６（ａ）に示すように、上側治具２１と下側治具２２により平角線２をクランプしながら、Ｘ方向前方側に送られた平角線２の先端側の曲げを繰り返し行う。このときコイル状に形成される平角線２は、Ｘ方向前側において上側治具２１の傾斜部２１ｂと下側治具２２の傾斜部２２ｂとの間に挟まれることで、斜め下に向かうように成形された状態となる。

平角線２の曲げ加工によるコイル成形後、コイルの巻き上げを行う。コイルの巻上げ時には、図６（ｂ）に示すように、コイルの積厚方向が膨らむ方向に変形させる力が加わる。

このとき、コイル成形装置１により平角線２の曲げ加工がなされたコイルは、上側治具２１の傾斜部２１ｂ及び下側治具２２の傾斜部２２ｂによって、先端側が斜め下方向となるように形成されている。言い換えると、傾斜部２１ｂ及び傾斜部２２ｂにより、形成されるコイルの一辺における任意の地点から、積厚方向下向きに向かって平角線２を曲げることができる。ここで図６（ｂ）に示すように、平角線２の下方向への傾斜は、巻上げ時にコイルの積厚方向が膨らむ方向に対して、逆方向である。

これにより、コイル成形装置１により斜め下方向への傾斜を有するように曲げ加工されたコイルは、巻上げ時に積厚方向に膨らむ方向の塑性変形が発生した場合であっても、傾斜を設けるように形成されていないコイルに比べて積厚方向の膨らみが小さくなる。

すなわち、クランプ機構１１に設けられた傾斜部２１ｂ，２２ｂを利用し、平角線２を積厚方向下向きに曲げながら曲げ加工を行うことにより、形成したコイルの巻き上げにより積厚増大する方向に変形する際に、コイルの積厚が塑性変形により大きくなることを抑制できる。そのため、形成したコイルを利用する場合には、コイルの積厚寸法を調整するために大きな荷重をかける必要が無くなり、あるいは、荷重をかけて寸法を調整する工程自体を省略することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば上記では、コイル成形装置１では、矩形のエッジワイズコイルを形成するものとして説明したが、台形のエッジワイズコイルを形成する場合など、他の形状のコイルを形成する場合にも利用可能である。

また上記では、平角線を用いてコイルを形成する場合について説明したが、例えば真四角線を用いる場合等にも適用可能である。

１コイル成形装置
２平角線
１０曲げシャフト
１１クランプ機構
１２曲げ治具
２１上側治具
２１ａ押圧部
２１ｂ傾斜部
２２下側治具
２２ａ支持部
２２ｂ傾斜部

Claims

平角線をエッジワイズ巻きすることでコイルを成形するコイル成形装置であって、
前記平角線の上面から厚み荷重を付与する上側治具と、
前記平角線の下面を受ける下側治具と、
前記平角線を曲げ加工する曲げ治具と、を備え、
前記上側治具と前記下側治具は、前記曲げ治具により前記平角線が曲げ加工される際に、形成されるコイルの一辺における任意の地点から積厚方向下向きに向かって前記平角線を曲げる傾斜部を有する
コイル成形装置。