JPH09149608A - 導線束成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの導線の隙間を減少して、高い占積率
のステータ、またはこのステータを用いたモータを提供
する。 【解決手段】 各々に導線１０が巻回された複数のリー
ル１２から、同時に導線１０を繰り出す。繰り出した導
線１０を第１、第２、第３ガイド２０，２２，２４によ
り整列させる。第１ガイド２０および第２ガイド２２の
入口においては、導線１０の各々にひとつずつ対応する
窓が設けられ、導線１０どうしが交差することを防止し
ている。第２ガイド２２の出口および第３ガイド２４
は、前記の窓はなく繰り出された導線の全てがまとめら
れた場合に、若干の余裕を有する枠のみ形成されてい
る。これらのガイドによって、導線１０は交差すること
なく整列し、プレス機３０によってその断面形状が円か
ら長方形などに変形される。これによって、導線１０間
の隙間を減少させ、こいるの占積率を向上することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルなどに用い
られる、複数本の導線を束ねた導線束を作製する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導モータや同期モータのステータは、
一般に円筒の内周に円筒軸方向に延びる磁極を櫛歯状に
配列し、この磁極の間にコイルとなる複数の導線が挿入
されている構造となっている。モータの出力を増加させ
るためには、コイルの発生する磁束を強めれば良いが、
このためにはコイルに流れる電流を増加させたり、コイ
ルの巻回数を増加することが考えられる。このいずれの
方法を採る場合にも、コイルの断面の導線数の増加が必
要となる。モータの大型化を伴わずに導線数を増加させ
るためには、前記の磁極の間、いわゆるスロットにより
多くの導線を挿入する必要がある。すなわち、スロット
断面積に対する導線断面積の総和の比である占積率を増
加する必要がある。

【０００３】一方、導線の断面は通常円形で、よってこ
のような導線を複数本束ねた場合、導線間には隙間が発
生してしまう。この隙間は当然占積率の低下を招く。こ
の隙間を無くす、または減少させる技術が特開平３−２
６５４３７号公報に開示されている。この技術は、断面
円形の導線を複数回巻回してコイル形状とし、横方向か
ら加圧して導線を塑性変形させて、導線間の隙間を埋め
ようとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報の技術においては、コイル上に巻回された導線が互い
に交差していた場合、導線間の隙間を十分に埋めること
ができず所望の占積率とならないという問題がある。ま
た、前記交差部分に圧力が集中してこの部分の導線の変
形量が大きくなると、絶縁被膜が損傷し、さらに進めば
導線が断線するという問題がある。

【０００５】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、占積率の低下や絶縁破壊などの原因
となる導線の交差を無くすために、導線を整列して束ね
ることができる導線束成形装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる導線束成形装置は、各々に導線が
巻回された複数のリールと、前記リールから導線を繰り
出す繰出し手段と、前記繰り出された複数の導線を整列
して束ねる整列手段と、前記束ねられた導線を横方向よ
り加圧する加圧手段と、を有している。

【０００７】この構成によれば、導線を束ねる際に整列
手段により整列させ、導線の交差を防止することができ
る。したがって、加圧手段による加圧によって導線の隙
間を十分埋めることができ、占積率を向上することがで
きる。また、交差がないことによって、導線の過大な変
形による絶縁破壊などが発生することも防止することが
できる。

【０００８】さらに、前記束ねられた導線をその軸方向
に積層して巻き取る巻取り手段を設け、当該巻取り手段
は積層される導線束の間を仕切るガイドプレートを含
み、前記加圧手段により巻取り手段に巻き取られた状態
の導線束を加圧するようにすることもできる。

【０００９】この構成によれば、導線束を巻回した状態
で加圧するので、最終的なコイルの形状もしくはこれに
近い形状に導線束を形成することができる。また、ガイ
ドプレートを設けることによって、導線束を巻き取ると
きに導線の整列が崩れることを防止することができる。

【００１０】さらに、前記加圧手段は、対向する一対の
プレス型を有するプレス機であり、少なくとも一方の型
の導線方向の端部には、所定の曲率を有する逃げが形成
されているものとすることができる。

【００１１】この構成によれば、プレス型の端部で生じ
る導線の加圧部分と非加圧部分の段差を減少させること
ができる。加圧部分と非加圧部分の段差は、これが大き
くなると導線が断線する可能性があり、逃げ部によって
この段線が防止される。

【００１２】さらに、前記加圧手段は、当該加圧手段の
導線束と接触する面の少なくとも一部に振動を生じさせ
る加振手段を有するものとすることもできる。

【００１３】この構成によれば、加圧手段と導線束の接
触面で生じる摩擦を低減させ、加圧手段による圧力を十
分に導線に加えることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる導線束成形
装置の第１の実施の形態を図面に従って説明する。図１
には、本実施形態の概略構成が示されている。図２ない
し図５には、各々図１におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ方向の矢
視図が示されている。導線１０が巻回されたリール１２
が複数個、リール設置台１４に設置されている。このリ
ール１２の数はひとつの導線束を形成する導線の本数で
あり、本実施形態においては、４×４の１６個である。
リール１２には、テンショナ１６によって繰り出される
導線１０を引き戻す方向に働く付勢力が与えられ、導線
１０に対して常に所定の張力が加わるように作用してい
る。これらのリール１２から繰り出された導線１０はそ
の端部をまとめてクランプ１８に把持され、図１におい
て右方向に引き出される。

【００１５】導線１０が引き出される経路上には、複数
のガイドが設けられている。導線１０の引き出し方向の
上流側から、第１ガイド２０、第２ガイド２２そして、
第３ガイド２４が配置されている。第１ガイド２０は、
図３に示すように導線１０の各々にひとつずつ対応する
窓２６が配置されている。この配置は、リール１２の配
置と対応しており、本実施例の場合前述のように４×４
の配置となっている。第２のガイド２２は、導線の引き
出し方向に徐々に細くなっている。その入り口部分は図
４に示すように、導線１０の本数に応じた窓２８が構成
されており、第１ガイド２０をそのまま縮小したような
形状となっている。また第２ガイド２２の出口において
は、導線１０ごとの窓２８がなくなり外枠２２ａのみと
なっている。この外枠２２ａの大きさは、繰り出された
複数の導線１０が納まる最小の断面積に対し、若干の余
裕をもった大きさに設定されている。

【００１６】もちろん、リール１２から導線を繰り出
し、直ぐに第２ガイド２２の出口の形状のガイドを設
け、導線１０が確実に整列するのならば、第１ガイド２
０などは必要ない。しかしながら、第２ガイド２２の出
口形状は、導線１０ごとの窓が形成されておらず、リー
ル１２の配置と異なる導線１０の配置となってしまう可
能性が残っている。このような場合、導線１０を整列さ
せることができない。したがって、導線１０の配列がリ
ール１２の配列と変わらないようにするために、導線１
０の各々に対応する窓を形成したガイドが必要となる。
このガイドは必要に応じて数を増減させることができ、
第１ガイド２０と第２ガイド２２の間にさらにもうひと
つのガイドを設けることも可能である。

【００１７】さらに、下流には第３ガイド２４が配置さ
れており、第２ガイド２２を抜け出た導線１０は、整列
された状態で第３ガイド２４に達している。この第３ガ
イド２４は、一旦整列された導線１０が乱れないように
している。

【００１８】第２ガイド２２と第３ガイド２４の間に
は、加圧手段としてのプレス機３０が設けられている。
図６（ａ）に示すように整列された導線束はプレス機３
０の凹型３１の中に納められ、ポンチ３２で圧下されて
図６（ｂ）のように断面形状が変形し、導線間の隙間が
減少する。この状態で導線１０を固定する。固定の方法
としては、表面に熱によって溶ける塗料が塗布された自
己融着導線を使用して、加熱し、前記塗料の再凝固によ
って固定する方法、また浸透性が高い接着剤を若干残っ
た導線の隙間に染み込ませて固定する方法などが考えら
れる。

【００１９】導線１０を固定した後、再び導線１０を所
定の長さのリール１２より繰出し、プレス機３０による
加圧、そして自己融着などによる固定を行う。これを繰
り返すことにより図７のような整形された導線束３４が
得られる。この導線束３４は、加圧固定された硬部３６
と、導線１０どうしが固着されていないために比較的軟
らかで屈曲が可能な軟部３８が交互に設けられている。
この導線束３４を図８のように巻いてコイル形状とする
ことができる。すなわち、導線束の硬部３６がステータ
のスロットに挿入される部分となり、軟部３８はコイル
エンド部分となる。このようにコイル形状になった導線
束３４をステータに挿入する。前述のようにスロットに
挿入される部分（硬部３６）は、加圧された導線間の隙
間が減少しており、よって、占積率の高いステータを得
ることができる。

【００２０】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。本実施形態は、第１の実施形態のように導線束を加
圧、固定してからコイル形状にするのではなく、コイル
形状にした後、加圧、固定を行って成形するものであ
る。したがって、図１において、プレス機３０に相当す
る構成が第１実施形態とは異なっている。

【００２１】図９には、第２ガイド２２から引き出され
た導線束を巻き付ける巻き取り治具４０の概観斜視図が
示されている。また、図１０には巻き取り治具４０の三
面図が示されている。巻き取り治具４０は、略直方体の
巻き取り芯４２の左右にコイルエンドガイド４４が配置
され、さらに横方向に伸びる積層ガイド４６が配置され
ている。巻き取り芯４２の左右端には上下方向に断面Ｔ
字型のＴ字溝４８が形成されており、一方コイルエンド
ガイド４４には前記Ｔ字溝に係合するＴ字条５０が形成
されている。このＴ字溝４８の深さは、Ｔ字条５０の高
さより若干大きく形成されており、これによって巻き取
り芯４２に対してコイルエンドガイド４４が左右方向に
移動可能となっている。さらに、巻き取り芯４２とコイ
ルエンドガイド４４の間にはスペーサ５２が介在し、こ
れが介在している場合においては前記のコイルエンドガ
イド４４の左右方向の移動が規制されている。

【００２２】積層ガイド４６は、巻き取り芯４２とコイ
ルエンドガイド４４の前後に設けられた溝に挿入され
て、４枚ずつ配置されている。４枚配置されているの
は、本実施形態においては、導線束を３回巻回してコイ
ルを形成するためであり、この巻数に応じてその枚数は
変更される。

【００２３】この巻き取り治具４０を巻き取り軸５２の
回りに回転させて、導線束を巻き取る。図１１に示すよ
うに、まず下層に導線束を巻き、そして巻き取り治具４
０全体を下方にずらすことによって導線束を中層に導
く。このとき、導線束を中層に導くことによって、下層
にすでに巻かれた導線束に上方向の張力が働く。しかし
ながら、積層ガイド４６によって移動が阻まれ、導線の
整列が乱れることが防止される。そして、中層、上層と
導線束を巻き付ける。

【００２４】導線束の巻き付けが終了すると、巻き取り
治具４０全体をふたつのサイドプレート５６で挟持す
る。サイドプレート５６は、カラー５８を介してボルト
６０により互いに固定される。最初は、ボルト６０をや
や緩めに締め付け、積層ガイド４６を引き抜く。さら
に、スペーサ５２を上方に抜き、コイルエンドガイド４
４を巻き取り芯４２に近付けつつ上方に抜く。このよう
にコイルエンドガイド４４をずらして引き抜くのは、巻
き付けられた導線束との間隔を開けることによって、こ
れを引き抜く時に導線束を引きずることを防止して、導
線１０の整列を維持するためである。また、コイルエン
ドガイド４４を取り外すのは、後の加圧工程において、
コイルエンド部の導線に不要な張力を与えないためであ
る。図１３に示すように、導線束のプレス機で加圧され
る部分は変形し縮まるが、コイルエンド部分は縮まらな
い。さらに、コイルエンドガイド４４´と導線１０の摩
擦のために、導線１０が巻き付けられた位置に止まろう
とするために加圧部分と段差ｓができ、図中斜めになっ
ている導線１０にかかる張力が増加する。この張力のた
めに導線１０が伸びて、絶縁破壊、段線などを招くおそ
れがある。また、このような張力がかかると導線とコイ
ルエンドガイド４４´と摩擦力がさらに増加し、コイル
状に形成された導線束から巻き取り治具が取り出せない
場合もある。よって、本実施形態においては、前述のよ
うに、加圧前にコイルエンドガイド４４を抜き取るよう
にしている。

【００２５】コイルエンドガイド４４および積層ガイド
４６を抜き終わると、図１４に示すように、仮押え治具
６２により導線束を上方から押さえ、導線１０の間隔を
つめる。仮押え以前は、積層ガイド４６を抜いた隙間な
どにより導線１０どうしは密着していないものが多く、
加圧以前に一旦つめておく必要がある。ただし、この仮
押えでは、導線１０の断面積を変形するほどの圧力は加
えておらず、導線１０どうしが互いに接する程度に密な
配列となるのみである。

【００２６】仮押え作業が終了すると仮押え治具６２が
取り外され、ボルト６０を締め込む。これによって、２
枚のサイドプレート５６の導線束を挟持する対向面５６
ａの間隔がカラー５８の長さによって定まる。すなわ
ち、カラー５８の工作精度によって、前記の対向面５６
ａの間隔の精度が決定される。カラー５８を高精度で作
製することは比較的容易であるので、対向面５６ａの間
隔の精度も容易に高めることができる。

【００２７】次に、導線束が巻き付けられ、サイドプレ
ート５６に挟持された巻き取り芯４２をこのまま図１５
に示すように下型６４にセットする。さらに、また巻き
取り芯４２の上方に上型６６を、ボルト７０を巻き取り
芯４２の上面に設けられたねじ穴６８に螺合させること
によって固定する。前記サイドプレートの対向面５６
と、これに嵌め合う上型６６の側面６６ａの嵌合精度
は、導線１０の径より十分小さく設定されている。この
部分に隙間が大きいと、隙間に導線１０が入り込む場合
が想定されるが、前述のようにカラー５８で対向面５６
ａの間隔の精度が十分得られ、また上型の側面６６ａの
幅の工作精度も比較的容易に得られるので、前述の問題
の発生は防止されている。最後に、上型６６の鍔部７２
がサイドプレート５６の上面に当接するまで、上型を圧
下し、導線束を加圧する。この圧下量は、導線をどの程
度変形させるかと関わっており、導線１０の絶縁被膜が
損傷したり、断線したりしないような値に予め設定され
ている。

【００２８】また、上型６６は図１６に示すように、導
線束に接触する面の導線方向の端部に上型逃げ部７４が
設けることもできる。上型逃げ部７４は図示するように
加圧面端部に曲線部分が形成されるものであり、これに
よって端に行くにしたがって加圧力が徐々に減じるよう
になっている。さらに、図１７に示すように、上型逃げ
部７４に対向するようにサイドプレート５６にもサイド
プレート逃げ部７６を設けることもできる。これらの逃
げ部を設けない場合、加圧した時に型のエッジ部分で導
線１０の絶縁被膜が損傷したり、断線したりすることが
ある。しかしながら、本実施形態の場合においては、前
記逃げ部が設けられていることによってエッジ部分での
応力集中が起こらず、前記の問題の発生を防止すること
ができる。このような逃げ部は、前述の第１の実施形態
にも適用することが可能であり、同様の効果を奏するこ
とができる。

【００２９】また、上型６６の下面は、導線束を押圧す
る面と巻き取り芯４２を押圧する面とがひとつの平面で
構成されているので、型そのものの変形を抑えることが
できる。すなわち、図１８に示すように、細いポンチ７
８で、凹型に納められたワークを加圧する場合、ポンチ
７８そのものが座屈変形をして、頻繁にこれを交換する
必要が生じるが、本実施形態によればこのような手間を
省くことができる。

【００３０】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態にさらな
る改良を加えたものである。図１９および図２０に示す
ように、ポンチ８２で凹型８４に納められた導線束を加
圧する構成は第１実施形態と同様である。本実施形態で
は、さらに凹型８４の側面に振動板８６が設けられてい
る。この振動板８６は、凹型８４内部に設けられたラン
ジュバン振動子８８によって高周波振動が加えられる。
この振動によって側壁と導線との摩擦が減少し、浅い部
分の導線も深い部分の導線も均一に変形させることがで
きる。図２０に示すように振動板８６は、ランジュバン
振動子８８により所定の周波数で加振され、振動板８６
には、図中一点鎖線で示すように定在波が発生する。こ
の定在波の節部分において振動板８６は凹型８４の振動
板支持部９０によって支持されている。また、ランジュ
バン振動子８８の圧電素子９２には、電力増幅装置９４
を介して共振パルス発生装置から電力供給を受け振動し
ている。また、加圧力などによる共振周波数のずれに対
応するために共振周波数自動追尾装置９８が設けられ、
振動板８６が常に共振するように設定されている。

【００３１】また、振動板８６と凹型８４の間に、図２
１に示すように、圧電素子１００を、その極性を定在波
の半波長ごとに交互に配置するように構成することもで
きる。

【００３２】以上の各実施形態においては、リール１２
から繰り出された導線１０を縦横を揃えて加圧するよう
に構成したが、段ごとに導線をずらして加圧するように
することも可能である。すなわち、１段目の導線の間に
２段目の導線を配置し、かつこの導線１０の断面形状が
略六角形になるようにすることも可能である。この場
合、第１ガイド２０、第２ガイド２２に縦横に整列して
設けられた窓２６，２８は、段ごとに窓幅の半分ずらし
て配置することが望ましい。

【００３３】以上のように、導線間の隙間の少ないコイ
ルを形成することによって、ステータの占積率が向上
し、小型・高出力のモータを作製することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、導
線を整列させつつ束ねることができ、この整列された状
態で加圧変形させれば、断線・絶縁破壊などすることな
く導線間の隙間を減少させることができる。

【００３５】さらに、第２の発明によれば、導線束を整
列させてコイル状に巻いた状態で、加圧変形させること
により、短い時間でコイルを形成することができる。ま
た、導線束を巻き取る巻き取り治具において、複数回巻
き付けられる導線束の回数ごとに巻き付ける位置を規制
する積層ガイドを設けることによって、導線束の整列状
態をいっそう確実に維持することができる。

【００３６】さらに、第３の発明によれば、プレス機に
よる加圧時に、導線１０に応力集中が起こることを防止
でき、絶縁被膜の損傷、導線の断線を防止することがで
きる。したがって、より大きな加圧力によって導線を大
きく変形させることができる。

【００３７】さらに、第４の発明によれば、プレス型と
導線の間に振動板を設けることによって、プレス型と導
線の間の摩擦を減じることができ、導線を均一に変形さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる導線束成形装置の好適な実施
の形態の構成図である。

【図２】 本実施形態のリール設置台の構成図である。

【図３】 本実施形態の第１ガイドの詳細図である。

【図４】 本実施形態の第２ガイドの入口部分の詳細図
である。

【図５】 本実施形態の第２ガイドの出口部分の詳細図
である。

【図６】 本発明にかかる第１の実施形態の加圧工程の
説明図である。

【図７】 第１の実施形態により作製された導線束の一
例を示す図である。

【図８】 図７に示される導線束をコイル状に形成した
例を示す図である。

【図９】 本発明にかかる第２の実施形態の巻き取り治
具を示す斜視図である。

【図１０】 図９の巻き取り治具の詳細を示す図であ
る。

【図１１】 図９の巻き取り治具に導線束を巻き付けた
状態を示す図である。

【図１２】 図９の巻き取り治具に導線束巻き付け、型
セット用のサイドプレートを取り付けた状態図である。

【図１３】 加圧時のコイルエンド部分の導線の変形を
説明するための図である。

【図１４】 第２の実施形態において導線束の仮押えの
工程を説明するための図である。

【図１５】 第２の実施形態において導線束が巻回され
た巻き取り治具をプレス機に設置した状態を示す図であ
る。

【図１６】 第２の実施形態の上型の詳細を示す図であ
る。

【図１７】 第２の実施形態において導線束を加圧して
いる状態を示す図である。

【図１８】 プレス機のポンチの変形を説明するための
図である。

【図１９】 本発明にかかる第３の実施形態の構成図で
ある。

【図２０】 第３の実施形態の構成図である。

【図２１】 振動板および振動子の他の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０ 導線、１２ リール、２０ 第１ガイド、２２
第２ガイド、２４ 第３ガイド、２６，２８ 窓、４０
巻き取り治具、４２ 巻き取り芯、４４ コイルエン
ドガイド、４６ 積層ガイド、５６ サイドプレート、
６４ 下型、６６ 上型、７４ 上型逃げ部、７６ 下
型逃げ部、８６ 振動板、９０ 振動板支持部、９２，
１００ 圧電素子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々に導線が巻回された複数のリール
   と、前記リールから導線を繰り出す繰出し手段と、前記
   繰り出された複数の導線を整列して束ねる整列手段と、
   前記束ねられた導線を横方向より加圧する加圧手段と、
   を有する導線束成形装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の導線束成形装置であっ
   て、前記束ねられた導線をその軸方向に積層して巻き取
   る巻取り手段を有し、当該巻取り手段は積層される導線
   束の間を仕切るガイドプレートを含み、前記加圧手段に
   より巻取り手段に巻き取られた状態の導線束を加圧する
   導線束成形装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の導線束成形装
   置であって、前記加圧手段は、対向する一対のプレス型
   を有するプレス機であり、少なくとも一方の型の導線方
   向の端部には、所定の曲率を有する逃げが形成されてい
   る導線束成形装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の導線
   束成形装置であって、前記加圧手段は、当該加圧手段の
   導線束と接触する面の少なくとも一部に振動を生じさせ
   る加振手段を有する導線束成形装置。