JP7488014B2 - Segment coil forming equipment - Google Patents
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Description
本発明は、セグメントコイルの成形装置に関する。 The present invention relates to a segment coil molding device.
電気自動車やハイブリッド車に搭載される駆動用のモータには、小型で高出力が要求される。そのため、この種のモータのコイルは、占積率を高めて出力効率の向上を図るために、断面矩形状の平角導体で形成することがある。このような平角導体を用いたコイルとして、多数のU字形状のセグメントコイルを接続したものが公知である。 The drive motors installed in electric and hybrid vehicles are required to be small and have high output. For this reason, the coils of this type of motor are sometimes made of flat conductors with a rectangular cross section in order to increase the space factor and improve output efficiency. A well-known example of a coil using such a flat conductor is one in which multiple U-shaped segment coils are connected together.
セグメントコイルは、図1(A)~(C)に示すように、略平行に延びる一対の脚部101、102と、これらの端部同士を連結する連結部103とを一体に有する。各脚部101、102と連結部103との境界には、曲げ部104、105が設けられる。連結部103は、中央に設けられた凸部103aと、凸部103aの両側に設けられた傾斜部103bとを有する。一方の脚部101には、ステータコアのスロットに差し込む際に端部(図中下端)の半径方向位置を調整するために、クランク状に曲げられたシフト部101aが設けられることがある。シフト部101aは、一方の脚部101と連結部103との境界の曲げ部104の近傍に配される。
As shown in Figs. 1(A) to (C), the segment coil has a pair of
下記の特許文献1には、シフト部を有するセグメントコイルの成形方法が示されている。具体的に、直線状の平角導体100’にシフト部101aを形成した後、図11及び図12に示すように、平角導体100’の中央部付近を金型201、202で挟み込んで連結部103を成形する。その後、平角導体100’のうち、金型201、202から突出した部分をローラ203で押し込んで、曲げ部104、105(図1参照)を成形している。
The following
このとき、図11に示すように、平角導体100’のうち、金型201、202で挟持固定されている部分(支点P)と、ローラ203で押し込まれる部分(力点Q)とが、シフト部101aを介して水平方向でオフセットしている。そのため、ローラ203で平角導体100’を下方に押し込むと、平角導体100’に、支点Pを中心としたモーメント荷重が加わり、脚部101に捩れが生じることがある。脚部101が捩れていると、ステータコアのスロットに入らなかったり、脚部101の端部同士を溶接する際に溶接不良が生じたりする恐れがある。
At this time, as shown in FIG. 11, the part of the rectangular conductor 100' that is clamped and fixed by the
上記の不具合の対策として、例えば、予め、上記の捩れを見込んで、平角導体100’に、上記の捩れと反対向きの捩れを成形しておくことが考えられる。 As a countermeasure to the above problem, for example, it is possible to anticipate the above-mentioned twisting and form a twist in the rectangular conductor 100' in the opposite direction to the above-mentioned twisting.
また、下記の特許文献1には、平角導体のうち、シフト部よりも中央側の部分をローラで押し込んで曲げ部を形成する方法が示されている。この場合、平角導体のうち、金型で挟持固定される部分(支点)とローラで押圧される部分(力点)との間にシフト部は設けられないため、これらの領域が水平方向でオフセットせず、脚部の捩れを回避できる。
In addition, the following
しかし、平角導体に捩れを見込んで成形する場合、捩れを見込んだ部位の精度が悪化することは避けられない。また、適切な捩れの見込み量を設定することは容易ではなく、設計のリードタイムが長くなる。また、平角導体の線種ごとに見込み量が異なるため、成形型が線種の数だけ必要となり、コスト高を招く。 However, when forming rectangular conductors with twisting in mind, it is inevitable that the precision of the areas where twisting is expected will deteriorate. In addition, it is not easy to set an appropriate expected amount of twist, which lengthens the design lead time. In addition, because the expected amount differs for each wire type of rectangular conductor, a forming die is required for each wire type, resulting in higher costs.
一方、上記特許文献1の方法によれば、捩れの見込みに伴う上記のような不具合は生じない。しかし、平角導体のうち、金型で挟持固定される部分とシフト部との間の狭い領域をローラで押圧する必要があるため、ローラの配置を含む成形装置の設計が難しくなる。
On the other hand, the method of
そこで、本発明は、シフト部を有するセグメントコイルを成形するに際し、捩れを見込んだりシフト部よりも中央側の部分を押圧したりすることなく、セグメントコイルの脚部の捩れを防止することを目的とする。 The present invention aims to prevent twisting of the legs of a segment coil when forming a segment coil having a shift section, without anticipating twisting or pressing the part closer to the center than the shift section.
前記課題を解決するために、本発明は、クランク状に曲げられたシフト部を有する第1の脚部と、第2の脚部と、前記第1の脚部及び前記第2の脚部の端部同士を連結する連結部とを備えたセグメントコイルの成形装置であって、
前記シフト部が形成された線状の平角導体のうち、前記シフト部よりも中央側の領域を固定する固定部と、
前記平角導体の前記シフト部よりも端部側の領域を、前記シフト部の曲げ平面と交差する方向に押し込むことにより、前記シフト部よりも中央側に曲げ部を形成する押圧部と、
前記平角導体の前記シフト部よりも端部側の領域の側面を支持する第1のガイド部とを有するセグメントコイルの成形装置を提供する。
In order to solve the above problem, the present invention provides a segment coil molding device including a first leg having a shift portion bent into a crank shape, a second leg, and a connecting portion connecting the ends of the first leg and the second leg,
A fixing portion that fixes a region of the linear rectangular conductor having the shift portion formed thereon that is closer to the center than the shift portion;
a pressing portion that presses an area of the rectangular conductor closer to the end than the shift portion in a direction intersecting with a bending plane of the shift portion to form a bending portion closer to the center than the shift portion;
A segment coil molding device is provided that has a first guide portion that supports the side surface of the region of the flat rectangular conductor that is closer to the end portion than the shift portion.
上記の成形装置では、平角導体のうち、シフト部よりも端部側の領域(以下、「端部領域」とも言う。)を押圧部で押し込んで曲げ部を成形する際、第1のガイド部で、平角導体の端部領域の側面を支持することができる。これにより、平角導体の端部領域の捩れ、すなわち、セグメントコイルの第1の脚部の捩れを抑えることができる。 In the above-mentioned forming device, when the region of the rectangular conductor closer to the end than the shift section (hereinafter also referred to as the "end section") is pressed by the pressing section to form the bent section, the first guide section can support the side of the end section of the rectangular conductor. This makes it possible to suppress twisting of the end section of the rectangular conductor, i.e., twisting of the first leg of the segment coil.
特に、第1のガイド部で、平角導体の端部領域の、押圧部で押圧する面に隣接する側面のうち、固定部で固定された領域から遠い側の側面を支持することにより、端部領域の捩れを効果的に抑えることができる。 In particular, the first guide section supports the side of the end region of the rectangular conductor that is adjacent to the surface pressed by the pressing section and is farther from the region fixed by the fixing section, thereby effectively suppressing twisting of the end region.
さらに、平角導体の端部領域の、押圧部で押圧する面に隣接する側面のうち、固定部で固定された領域に近い側の側面を支持する第2のガイド部を設ければ、端部領域の捩れをより確実に抑えることができる。 Furthermore, by providing a second guide section that supports the side of the end region of the rectangular conductor adjacent to the surface pressed by the pressing section, which is closer to the region fixed by the fixing section, twisting of the end region can be more reliably suppressed.
例えば、第1のガイド部を固定側に設けると、第1のガイド部は、押圧部と干渉しない場所に設置する必要があるため、レイアウトが制限される。そこで、押圧部と第1のガイド部とを一体に移動可能とすれば、第1のガイド部が押圧部と干渉することが無いため、レイアウトが容易になる。 For example, if the first guide part is provided on the fixed side, the first guide part must be installed in a location where it does not interfere with the pressing part, which limits the layout. Therefore, if the pressing part and the first guide part are made movable together, the first guide part will not interfere with the pressing part, making the layout easier.
平角導体の端部領域の捩れは、押圧部で押し込み始めるときに生じやすい。従って、第1のガイド部で平角導体の端部領域の側面を支持しながら、この端部領域を押圧部で押し込み始めることが好ましい。 Twists in the end region of the rectangular conductor are likely to occur when you start to press it with the pressing part. Therefore, it is preferable to start pressing the end region with the pressing part while supporting the side of the end region of the rectangular conductor with the first guide part.
以上のように、本発明の成形装置によれば、シフト部を有するセグメントコイルを成形するに際し、捩れを見込んだりシフト部よりも中央側の部分を押圧したりすることなく、セグメントコイルの脚部の捩れを防止することができる。 As described above, the molding device of the present invention can prevent twisting of the legs of a segment coil having a shift section when molding the segment coil without anticipating twisting or pressing the part closer to the center than the shift section.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図1(A)~(C)に示すセグメントコイル100は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車などといった電動車両の駆動用モータのステータコイルの形成材料として使用されるものである。セグメントコイル100は、断面矩形状の導線の表面を絶縁被膜で被覆した線状の平角導体からなる。平角導体は、矩形断面の長辺を構成する、互いに平行な一対の幅広面(フラットワイズ面)と、矩形断面の短辺を構成する、互いに平行な一対の幅狭面(エッジワイズ面)とを有する。
The
セグメントコイル100は、第1の脚部101及び第2の脚部102と、両脚部101、102の端部同士を繋ぐ連結部103とを一体に有する略U字形状を成している。各脚部101、102と連結部103との境界には、エッジワイズ方向(幅狭面を湾曲させる方向)に曲げられた曲げ部104、105が設けられる。
The
脚部101、102は、互いに平行な略直線状を成している。各脚部101、102の下端(自由端)では、絶縁被膜が除去されて導体が露出している。第1の脚部101には、シフト部101aが設けられる。シフト部101aは、曲げ部104、105の曲げ平面と交差する曲げ平面内でクランク状に湾曲した部分である。図示例では、シフト部101aが、曲げ部104、105の曲げ平面と直交する曲げ平面内でクランク状に湾曲し、具体的にはフラットワイズ方向(幅広面を湾曲させる方向)でクランク状に湾曲している。シフト部101aは、第1の脚部101の上端付近、すなわち、第1の脚部101と連結部103との境界の曲げ部104の近傍に設けられる。
The
連結部103は、略中央に設けられた凸部103aと、凸部103aの両側に設けられた傾斜部103bとを有する。凸部103aは、エッジワイズ方向で図中上向きに凸となるように湾曲し{図1(A)参照}、且つ、フラットワイズ方向でクランク状に湾曲している{図1(C)参照}。尚、連結部103は、凸部103aを有していなくてもよい。
The connecting
上記のセグメントコイル100は、(1)シフト部成形工程、(2)連結部成形工程、(3)脚部成形工程を経て製造される。
The above-mentioned
(1)シフト部成形工程
まず、直線状の平角導体を短辺方向両側から金型で挟持することで、平角導体の所定箇所をフラットワイズ方向でクランク状に曲げて、シフト部101aを成形する。
(1) Shift portion molding process First, a straight rectangular conductor is clamped by a metal mold from both sides in the short side direction, and a predetermined portion of the rectangular conductor is bent into a crank shape in the flatwise direction to form the
(2)連結部成形工程
次に、図2に示すように、一対の金型11、12の第1成形面11a、12aで、平角導体100’の中央領域103’(連結部103に相当する領域)を短辺方向両側からプレスして、フラットワイズ方向でクランク状に湾曲させる。このとき、平角導体100’のシフト部101aは、金型11、12でプレスされる中央領域103’の外側(端部側)に隣接して配置される。その後、図3(A)、(B)に示すように、一対の金型11,12の第2成形面11b、12bで、平角導体100’の中央領域103’を長辺方向両側からプレスして、エッジワイズ方向で上向きに凸となるように湾曲させる(図4参照)。以上により、平角導体100’に、凸部103a及び一対の傾斜部103bを含む連結部103が成形される。
(2) Joint Part Molding Process Next, as shown in FIG. 2, the
(3)脚部成形工程
次に、平角導体100’に曲げ部104、105を成形する。この工程に用いる成形装置は、平角導体100’の中央領域103’を固定する固定部と、平角導体100’のうち、固定部から突出した突出領域101’、102’を押し込む押圧部とを有する。本実施形態では、固定部が、連結部103を成形する金型11、12であり、押圧部がローラである場合を示す。
(3) Leg Forming Process Next, the
図2及び図4に示すように平角導体100’に連結部103を成形した後、そのまま金型11、12で連結部103を挟持固定した状態で、金型11、12から突出した部分をローラで押圧する。具体的には、図5に示すように、平角導体100’のうち、金型11、12から一方側に突出した第1の突出領域101’(第1の脚部101に相当する領域)をローラ13で下方に押し込むことにより、第1の突出領域101’と連結部103との境界がエッジワイズ方向に曲げられて、曲げ部104が成形される。このときのローラ13の移動方向(押圧方向)は、ローラ13で押し込む前のシフト部101aの曲げ平面と交差する方向である。本実施形態では、ローラ13で押し込む前のシフト部101aが、水平面に対して若干傾斜した曲げ平面L(図5参照)内でクランク状に曲げられており、ローラ13が、この曲げ平面Lと交差する方向、図示例では鉛直方向に移動する。また、図7に示すように、平角導体100’のうち、金型11、12から他方側に突出した第2の突出領域102’(第2の脚部102に相当する領域)をローラ14で下方に押し込むことにより、第2の突出領域102’と連結部103との境界がエッジワイズ方向に曲げられて、曲げ部105が成形される。
2 and 4, after forming the connecting
このとき、シフト部を有さない第2の突出領域102’は、ローラ14で押し込む前の状態で、連結部103と直線的に連続している(図7参照)。そのため、図7のA方向から見た側面図である図8において、連結部103の第2の突出領域102’側の端部(すなわち支点P2)と、第2の突出領域102’とローラ14との接触部(すなわち力点Q2)とが同じ水平方向位置に配される。従って、ローラ14で押圧したときに、第2の突出領域102’にモーメント荷重は加わらないため、第2の突出領域102’が捩れることなく押し下げられて、曲げ部105及び第2の脚部102が成形される。
At this time, the second protruding region 102', which does not have a shift portion, is linearly continuous with the connecting
一方、シフト部101aを有する第1の突出領域101’は、シフト部101aを介して連結部103に接続している(図5参照)。そのため、図5のA方向から見た側面図である図6において、連結部103の第1の突出領域101’側の端部(すなわち支点P1)と、第1の突出領域101’とローラ13との接触部(すなわち力点Q1)とが、水平方向でオフセットした位置に配される。従って、平角導体100’の第1の突出領域101’のうち、シフト部101aよりも端部側の領域(以下、「端部領域X」と言う。)に設けられた力点Q1を、ローラ13で下方に押圧することで、平角導体100’の端部領域Xに支点P1を中心としたモーメント荷重が加わる。これにより、図9に点線で示すように、平角導体100’の端部領域Xが捩れて回転しようとする。尚、図9は、図6の側面視における平角導体100’の支点P1における断面と力点Q1における断面を模式的に示した図であり、これらの断面の間に設けられたシフト部101aを直線(点線)で示している。
On the other hand, the first protruding region 101' having the
本発明に係る成形装置では、平角導体100’の端部領域Xのうち、ローラ13で押圧する上面(幅狭面)に隣接する側面(幅広面)を支持するガイド部を設けている。具体的には、図9に示すように、端部領域Xの一対の側面のうち、支点P1から遠い方の側面101bを支持する第1のガイド部15と、支点P1に近い方の側面101cを支持する第2のガイド部16とを設けている。ガイド部15、16は、平角導体100’の側面を支持する支持面15a、16aが設けられる。支持面15a、16aは、ローラ13の移動方向(図示例では鉛直方向)と平行で、且つ、互いに平行な平坦面で構成される。支持面15a、16aの間隔は、平角導体100’の短辺方向寸法と略同じか僅かに大きい。支持面15a、16aは、平角導体100’の端部領域Xのうち、力点Q1(ローラ13との接触部)を含む延在方向領域を支持する位置に設けられる(図5参照)。このガイド部15、16で、端部領域Xの側面(幅広面)を支持することで、端部領域Xの支点P1周りの回転を規制して、端部領域Xの捩れを防止することができる。
In the forming device according to the present invention, a guide section is provided to support the side surface (wide surface) adjacent to the upper surface (narrow surface) pressed by the
本実施形態では、ローラ13とガイド部15、16とが一体に昇降可能とされる。図9に示すように、ガイド部15、16の支持面15a、16aの少なくとも一部は、ローラ13よりも下方に設けられる。平角導体100’の上方からローラ13及びガイド部15を一体に降下させると、ガイド部15、16の間に端部領域Xが挿入され、ガイド部15、16の支持面15a、16aで端部領域Xの両側の側面が支持される。図示例では、ガイド部15、16の支持面15a、16aの下方に、下方に行くにつれて間隔が広がるテーパ面15b、16bを設けているため、このテーパ面15b、16bで端部領域Xが案内されてスムーズに支持面15a、16aの間に配される。
In this embodiment, the
その後、さらにローラ13及びガイド部15、16を降下させると、端部領域Xの両側の側面をガイド部15、16で支持した状態で、ローラ13が端部領域Xの上面を下方に押し込む。端部領域Xをローラ13で押し込み始めるときは、端部領域Xに捩れが生じやすいため、上記のように端部領域Xの側面をガイド部15で支持した状態で、端部領域Xをローラ13で押し込み始めることにより、端部領域Xの捩れを効果的に防止できる。
Then, when the
その後、さらにローラ13及びガイド部15、16を降下させて第1の突出領域101’を押し下げると、図5に二点鎖線で示すように、ローラ13がシフト部101aを押圧する。さらにローラ13及びガイド部15、16を降下させると、ローラ13で再びシフト部101aよりも端部側の領域(端部領域X)を押圧し、図中に一点鎖線で示すように曲げ部104及び第1の脚部101が形成される。
Then, when the
本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。 The present invention is not limited to the above embodiment. Other embodiments of the present invention will be described below, but explanations of the same points as the above embodiment will be omitted.
図10に示す実施形態では、平角導体100’の端部領域Xの一対の側面のうち、支点P1に近い方の側面101cを支持する第2のガイド部16を省略した点で、上記の実施形態と異なる。この場合でも、端部領域Xをローラ13で下方に押し込む際に、端部領域Xの一方の側面101bをガイド部15で支持することで、端部領域Xの捩れを防止できる。
The embodiment shown in FIG. 10 differs from the above embodiment in that the
上記の実施形態では、ガイド部15、16をローラ13と共に昇降させる場合を示したが、これに限らず、例えばガイド部を固定側に設けてもよい。
In the above embodiment, the
また、平角導体100’の上面を押し込む押圧部は、回転可能なローラに限らず、回転しないもの(金型等)であってもよい。 In addition, the pressing part that presses the top surface of the rectangular conductor 100' is not limited to a rotatable roller, but may be a non-rotatable one (such as a mold).
また、平角導体100’の上面をローラで押し込む際に、連結部103を固定する固定部としては、連結部103を成形する金型11、12に限らず、他の固定手段(クランプ装置など)であってもよい。
In addition, when the top surface of the rectangular conductor 100' is pressed in with a roller, the fixing portion for fixing the connecting
また、上記の実施形態では、曲げ部104、105をエッジワイズ方向に曲げ、シフト部101aをフラットワイズ方向に湾曲させた場合を示したが、これに限らず、例えば、曲げ部104、105をフラットワイズ方向に曲げ、シフト部101aをエッジワイズ方向に湾曲させてもよい。
In addition, in the above embodiment, the bending
11,12 金型(固定部)
13 ローラ(押圧部)
14 ローラ
15 第1のガイド部
16 第2のガイド部
100 セグメントコイル
101 第1の脚部
101a シフト部
102 第2の脚部
103 連結部
104、105曲げ部
100’ 平角導体
101’ 第1の突出領域
102’ 第2の突出領域
103’ 中央領域
P1、P2 支点
Q1、Q2 力点
X 端部領域
11, 12 Mold (fixed part)
13 Roller (pressing part)
14
Claims (5)
中央よりも一方の端部側に前記シフト部が形成された線状の平角導体のうち、前記シフト部よりも中央側の領域を固定する固定部と、
前記平角導体のうち、前記シフト部よりも前記一方の端部側の領域を、前記シフト部の曲げ平面と交差する方向に押し込むことにより、前記シフト部よりも中央側に曲げ部を形成する押圧部と、
前記平角導体のうち、前記シフト部よりも前記一方の端部側の領域の側面を支持する第1のガイド部とを有するセグメントコイルの成形装置。 A molding device for a segment coil having a generally U-shaped configuration, the molding device comprising: a first leg having a shift portion bent into a crank shape; a second leg; and a connecting portion connecting the first leg and the second leg,
A fixing portion that fixes an area of the linear rectangular conductor having the shift portion formed on one end side of the center of the linear rectangular conductor, the area being closer to the center than the shift portion;
a pressing portion that presses a region of the rectangular conductor closer to the one end than the shift portion in a direction intersecting a bending plane of the shift portion to form a bending portion closer to the center than the shift portion;
A segment coil molding device having a first guide portion that supports the side of the flat rectangular conductor in a region closer to the one end than the shift portion.
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