JPH09168261A

JPH09168261A - コイルの製造方法とその装置

Info

Publication number: JPH09168261A
Application number: JP32586095A
Authority: JP
Inventors: Koki Taneda; 幸記種田; Noriaki Yamamoto; 典明山本; Masami Masuda; 正美桝田; Suetaro Shibukawa; 末太郎渋川; Osamu Koizumi; 小泉　　修; Takeshi Komata; 剛小俣; Fumio Tajima; 文男田島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【目的】高い占積率が得られるとともに、コイルの絶
縁層厚をほぼ均等に成形することができるコイルの製造
方法とその装置の提供。【構成】（ｉ）コイルを形成する各電線が該コイルの断
面中心に向けて移動するようにコイル断面に対して少な
くとも３方向から加圧し、該加圧したコイルの各電線の
断面角部にｒを有する多角形状に圧縮成形する工程と、
（ii）該圧縮成形後、成形形状を維持したまま、隣接す
る自己融着電線間の融着層を互いに固着する工程とを具
備したコイルの製造方法とその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転電動機、発電機等
に使用されるコイルの製造方法とその装置に係わり、特
に、高占積率が得られるとともに、各線の絶縁層厚をほ
ぼ均等に成形するのに好適なコイルの製造方法とその装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のコイルの巻線および成形方法は、
特開平3-265437号公報に、記載のように占積率を高める
ために断面丸形の電線を整列巻したコイルを一方向から
の加圧により略多角形に成形している。また、コイルの
被成形部分を一度に圧縮成形している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、整列
巻したコイルを一方向からの加圧により成形しており、
該加圧時のコイルの加圧方向に対する直交方向及びコイ
ルの長手方向は自由表面になっている。このため、加圧
による材料の変形は自由表面の方向に向かって変形して
いき、さらにその変形が進んで各電線が下型の溝内に充
満することによりコイル成形されていた。その結果、各
電線の断面形状は略長丸または様々な略多角形状とな
り、また、一方向からの加圧のため、成形型と各電線と
のすべりが一様でなく、各電線の周囲に施された絶縁層
の伸び量にばらつきが生じ、高い絶縁信頼性を確保する
には難点があった。

【０００４】また、コイルの被成形部を一度に圧縮成形
する方法では、例えば、２０ｋｗ程度の中形からそれ以
上の大形のモータのコイル、または線径の太い電線を巻
回したコイルになると、成形範囲が広くなるため隣接す
る各電線間の隙間を埋めるようにコイル断面を充満する
方向に材料が流動し難く、さらに、大きな加圧力によっ
てもコイル断面の空隙が減り難い。従って占積率が80％
程度となり、それ以上の高占積率を得ることができない
問題点を有していた。

【０００５】本発明は、従来のこのような欠点を解決す
べく、高い占積率が得られるとともに、コイルの絶縁層
厚をほぼ均等に成形することができるコイルの製造方法
とその装置を提供することを目的とする。

【０００６】また、本発明の他の目的は、中形から大形
のモータのコイル、または線径の太い電線を巻回したコ
イルでも高い占積率を得ることができるコイルの製造方
法とその装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、自己融着電線を巻枠に所定の回数整列巻
きして形成されたコイルを、成形用金型を介して所定の
形状・寸法に圧縮成形するコイルの製造方法において、
（ｉ）前記整列巻きされたコイルのうち電線の交差部を
除いた部分を、コイルを構成する各電線が該コイルの断
面中心に向けて移動するようにコイル断面に対して少な
くとも３方向から加圧し、該加圧したコイルの各電線を
多角形状に圧縮成形する工程と、（ii）該圧縮成形後、
成形形状を維持したまま、隣接する自己融着電線間の融
着層を互いに固着する工程と、を具備する構成にしたも
のである。

【０００８】そして、前記圧縮成形工程において、圧縮
成形でのコイルの伸びに応じて巻枠を伸長させる構成に
するとよい。

【０００９】また、前記圧縮成形工程において、成形用
金型に液状潤滑剤を浸透させた状態でコイルを加圧成形
した後、該コイル表面の電解質を洗浄除去するか、成形
用金型に固体被膜潤滑剤を塗布または焼き付け、または
テフロンコーティングして加圧成形することが望まし
い。

【００１０】また、前記圧縮成形工程において、コイル
を、温風または成形用金型内に埋設した加熱装置によ
り、加熱状態で温間成形するとよい。

【００１１】さらに、前記圧縮成形工程において、コイ
ルを、成形用金型に形成されたコイル長手方向に平行な
直線部と、該直線部に連続し、かつコイルの未成形部側
に対して開くように傾斜した傾斜部とからなる押圧面に
より複数回加圧し、該加圧ごとに未成形部側のコイルの
傾斜部を、前記成形用金型の直線部の範囲内に相対的に
移動させて加圧成形するとよい。

【００１２】さらにまた、前記圧縮成形工程において、
前記コイルの電線の交差部を除いた部分を、コイル断面
に対して互いに直角な４方向から均等に加圧し、各電線
およびコイルの断面形状を正方形状に加圧成形すること
が望ましい。

【００１３】一方、本発明は、自己融着電線を巻枠に所
定の回数整列巻きしてコイルを形成し、該形成したコイ
ルを成形用金型を介して所定の形状・寸法に圧縮成形す
るコイルの製造装置において、（ｉ）前記整列巻きされ
たコイルの内、コイルエンド部を成形用金型を挟んで相
対させて配置し、（ii）前記コイルエンド部の保持枠、
およびコイル加圧時の該コイルの伸び量に応じて相対す
るコイルエンド部間の距離を拡張可能な巻枠伸長機構を
備え、成形用金型に対して回転可能に、かつ上下動可能
に支持された巻枠と、（iii）前記整列巻きされたコイ
ルのうち電線の交差部を除いた部分が嵌入され、該嵌入
された部分を、コイル断面に対して少なくとも３方向か
ら複数の成形コマを介してコイルを形成する各電線が該
コイルの断面中心に向けて移動するように、かつ前記巻
枠に干渉することなく加圧可能な成形用金型と、（iv）
加圧成形時のコイルを温度管理する温度管理手段と、を
具備する構成にしたものである。

【００１４】そして、前記成形用金型を、ダイベース上
に固設された下金型と、該下金型上に前記巻枠とともに
下降して載置されたコイルを上方より加圧する上金型と
からなる構成にするとよい。

【００１５】また、前記ダイベース上に固設された下金
型を、少なくとも３個の分割された成形コマを有し、各
成形コマにより形成されるコイルの嵌入溝幅を弾性支持
体を介して伸縮自在に構成されてなる構成にすることが
好ましい。

【００１６】さらに、前記巻枠伸長機構を、コイル加圧
時の該コイルの伸び方向に前記巻枠のコイルエンド部を
移動可能に案内するガイドと、コイル加圧時の該コイル
の伸び量に応じて前記巻枠のコイルエンド部を移動させ
る駆動部材とからなる構成にすることが望ましい。

【００１７】

【作用】上記構成としたことにより、圧縮成形過程にお
いて各成形コマは、コイルを形成する各電線を該コイル
の断面中心に向けて移動させ、コイル断面に対して少な
くとも３方向から均等な加圧力をコイルの伸びに対応し
ながら作用させることができる。このため、各成形コマ
と被成形コイル各線との間のすべりが一様になり、成形
された被成形コイル各線の絶縁層がほぼ均一で、絶縁信
頼性の高い稠密なコイルを形成することが可能になる。

【００１８】従って、絶縁層を含む電線の占積率は約９
０％以上まで高くなり、例えば、モータの固定子スロッ
トに組線した場合、高い占積率を確保することが可能に
なる。そして、コイル加圧時には、成形用金型とコイ
ルとの摩擦係数を減少させ、また、温度管理された温間
成形により、導体材料が流動し易く成形性が向上するた
め、コイルの絶縁被膜の損傷を防止するとともに、金型
寿命を延ばすことができ、さらに、成形されたコイル形
状を維持したまま各融着層間を溶融固着することが可能
になる。

【００１９】また、成形用金型を直線部と傾斜部とから
なる押圧面にしたことにより、例えば中形から大形のモ
ータのコイルまたは、線径の太い導線を巻回したコイル
でも小さな加圧成形力で高い占積率を得ることが可能に
なる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。なお、同一の機能物には、同一の符号を付
して説明する。

【００２１】全体構成を図１を参照して説明する。図１
（ｂ）にコイル巻線成形装置の概略断面図、図１（ａ）
に図１（ｂ）のａ−ａ断面矢視図を示す。自己融着電線
１は、ボビン１１から線位置を案内するガイド機構１３
により、テンション機構１４を介して巻枠６に供給され
る。前記ガイド機構１３は、ガイドレール１３ｂとボー
ルネジ等の駆動機構１３ｃと駆動源１３ａおよび線材把
持部１３ｅからなる。また、前記テンション機構１４
は、自己融着電線１を摩擦で把持可能なテンションロー
ラ１４ｅとその駆動制動を行うブレーキ１４ａからな
る。巻線の端末始点は、巻枠６に固設した端末線固定治
具１２に固定される。

【００２２】巻枠６は、プレス下金型８を固設したダイ
ベース９に対して上下動できる巻枠支持部材２０に固設
されており、また、巻枠支持部材２０に固設された回転
駆動源２１ａにより、ダイベース９に固設された軸受け
部２１ｂ、カップリング２１ｄおよび回転軸２１ｃとを
介して、ダイベース９に対し回転軸２１ｃ中心に回転自
由に設置されている。前記巻枠６の上下動は、ダイベー
ス９に支持部材２３を介して支持された案内レール２４
ｂ、上下駆動源２４ａ、伝動機構２４ｄ、ボールネジ等
の駆動機構２４ｃ等からなる上下機構により、巻枠支持
部材２０を上下させることにより行われる。

【００２３】また、ポンチベース１５に固設したプレス
上金型１６は、ダイベース９に固設されたガイドポスト
１８により、プレス下金型８と平行状態を保持して上下
動が可能である。ポンチベース１５上には、ガイドポス
ト１８と平行に駆動できる加圧シリンダ２５がフレーム
１９にダイベース９とともに設置されている。また、巻
枠６は、コイル加圧成形時のコイルの伸びを吸収する巻
枠伸長機構４０を備え、コイルエンド５ａ、５ｂの巻枠
６ａ、６ｂ間の距離を拡張できるようになっている。

【００２４】また、プレス下金型８の内部に温度検出器
を含んだ加熱装置２６が埋設されている。テンション機
構１４、線ガイド駆動源１３ａ、巻枠回転駆動源２１
ａ、上下動駆動源２４ａおよび加熱装置２６は、コント
ローラ３４に接続されており、巻線時の線位置と巻回角
度及びそのときの張力を制御可能で、かつ成形時の温度
管理が可能である。

【００２５】次に、コイル製造工程を説明する。まず、
巻枠６は、回転時に他の構成部品と干渉せず、また電線
を損傷しない位置へ上下駆動源２４ａにより上下動し固
定される。そして、端末始点を端末線固定治具１２に固
定された自己融着電線１は、テンション機構１４を介し
て張力を印加された状態で、巻枠６が回転軸２１ｃ中心
に回転することにより巻線され、コイル５が形成されて
いく。そのとき、上下機構２４または線位置のガイド機
構１３により、線位置を調節し整列巻をする。コイル５
の終端は、始端と同様に端末線固定治具１２に固定され
るが、始端と終端を別部品で固定してもよい。終端固定
後、線を切断し、巻線が完了する。

【００２６】そして、上下機構２４により、コイル５と
ともに巻枠６を下降し、コイルをプレス下金型８の位置
に設置する。次に、加圧シリンダ２５を駆動させること
により、プレス上金型１６を下降させ、プレス下金型８
との間にコイル５を挟み込み、後述する加圧成形方法に
てコイル５を成形する。

【００２７】成形後、加圧した状態で加熱装置２６を作
動させ、予め設定された自己融着電線１の導体を被覆す
る絶縁層の外層に形成したナイロン系、またはエポキシ
系等のプラスチックスからなる融着層の溶融温度範囲に
加熱して融着時間内維持し、コイル５内の隣合った各電
線を互いに固着する。該固着後、加圧シリンダ２５の加
圧力を開放し、上下機構２４を駆動して巻枠６を上昇さ
せ、成形されたコイル５を取り出す。この装置により、
巻線、成形および融着が可能である。

【００２８】なお、上述した装置において、巻線と成形
を一体の構成としたが、巻線装置と成形装置とを別々の
装置として、巻枠６のみを共通部品としてコイル５ごと
成形装置に移動させてもよい。

【００２９】次に、コイルの具体的な加圧成形方法を、
第２の実施例として図２、図３を参照して説明する。図
２にコイル巻線成形治具の分解斜視図、図３にコイルを
加圧圧縮するプレス金型の断面図を示す。自己融着電線
１をコイルエンド５ａ、５ｂのみコイル支持部が設けら
れた巻枠６に整列に巻回したコイル５を用意する。ま
た、ほぼ直角Ｖ溝を設けたプレス下金型８ａ、８ｂに５
角形状の成形コマ２ａ、２ｂ、２ｃを配置する。このと
き成形コマ２ｂ、２ｃは、図３（ａ）に示すように圧縮
バネ等の弾性支持体３０ａ、３０ｂでプレス下金型のＶ
溝に沿って押し広げられており、この押し広げにより成
形コマ２ａ、２ｂ、２ｃの内側の相対する面はコイル辺
５ｃ、５ｄが嵌入されるコの字状の溝を形成する。この
場合形成されるコの字状の溝幅は、整列巻きされたコイ
ル辺５ｃ、５ｄの幅よりも僅かに大きくする。また、成
形コマ２ｄを配置したプレス上金型１６ａ、１６ｂをプ
レス下金型８ａ、８ｂに相対させて平行に配置する。こ
のとき、プレス上金型１６ａ、１６ｂはプレス下金型８
ａ、８ｂを上下逆にした形状であり、また、各成形コマ
は、弾性支持体３０ａ、３０ｂとの係合部を除き、成形
コマ２ｄを含めて同一形状である。なお、成形コマ２ａ
とプレス下金型８ａ、８ｂ、および、成形コマ２ｄとプ
レス上金型１６ａ、１６ｂとは別部品である必要はなく
一体となった形状でもよい。

【００３０】巻線の完了したコイル５は、巻枠６ととも
に、コイル辺５ｃ、５ｄが成形コマ２ａ、２ｂ、２ｃで
形成するコの字状溝に収まるように設置される。コイル
５の設置完了後、プレス上金型１６ａ、１６ｂが下降し
コイル５のコイル辺５ｃ、５ｄを圧縮成形する。圧縮成
形過程において、成形コマ２ｂ、２ｃは、プレス上金型
１６ａ、１６ｂの押圧面１６ｃと接触することにより、
該押圧面１６ｃとプレス下金型８ａ、８ｂの押圧面８ｃ
とを摺動し、コイル５の断面中心に向けて移動させられ
る。このため、図３（ａ）に矢印で示す加圧方向と、該
加圧方向とほぼ直角で、かつコイル５の断面中心に向け
た方向とからコイル５を圧縮成形する。したがって、こ
の圧縮成形過程においては、図３（ｂ）に示すように成
形コマ２ａ、２ｄ間の距離ａ₁と、成形コマ２ｂ、２ｃ
間の距離ａ₂とはほぼ等しくなり、コイル５の断面に対
して４方向から均等な力が作用する。

【００３１】次に、図４、図５を参照して第３の実施例
の鞍形コイルの成形について説明する。図４に自己融着
電線１を整列巻きした鞍形コイル１０を示し、図５に鞍
形コイル１０を加圧圧縮するプレス金型の断面図を示
す。図４に示すコイル辺１０ｃ、１０ｄは、例えば、モ
ータの固定子のスロット数と極数とで決まる固定子スロ
ットの跨ぎスロット角度に合わせて整列されており、一
方、コイルエンド部１０ａ、１０ｂは、固定子へ組線す
るとき干渉を避けた形状をなしている。そして、コイル
エンド部１０ａ、１０ｂの内のいずれか一方に整列巻き
された鞍形コイル１０内の線の交差する部分が形成され
る。また、巻枠６０は、前記図２に示す巻枠６と同様
に、鞍形コイル１０の保持をコイルエンド部１０ａ、１
０ｂのみで行い、図５に断面を示したプレス金型に鞍形
コイル１０を嵌入して圧縮成形を行う。

【００３２】図５に示すように、プレス下金型８とプレ
ス上金型１６は、前記図２の説明と同様に、略直角Ｖ字
形状の溝を向かい合わせた構成をなす。プレス下金型８
には断面がＶ字状の溝を形成した成形コマ３ａ、３ｂ、
３ｃを配置する。そのとき成形コマ３ｂ、３ｃは、整列
巻きされた鞍形コイル１０のコイル辺１０ｃ、１０ｄが
嵌入できるように、圧縮バネ等の弾性支持体３０ａ、３
０ｂでプレス下金型８のＶ溝に沿って押し広げられてお
り、この押し広げにより成形コマ３ｂ、３ｃ間の間隔
は、コイル辺１０ｃ、１０ｄの幅寸法よりも大きな間隔
にされる。各成形コマは、弾性支持体３０ａ、３０ｂと
の係合部を除きプレス上金型１６に配置した成形コマ３
ｄを含めて同一形状であり、Ｖ字の角度は約９０度であ
る。ここで、各成形コマは、プレス下金型８、プレス上
金型１６と別部品になっているが、成形コマ３ａとプレ
ス下金型８、および、成形コマ３ｄとプレス上金型１６
は別部品である必要はなく一体となった形状でもよい。

【００３３】図５（ｂ）に鞍形コイル１０が各成形コマ
内に嵌入され、プレス上金型１６が下降して成形コマ３
ｂ、３ｃに接触した状態を示す。前記図３の説明と同様
に、圧縮成形過程において成形コマ３ｂ、３ｃは、プレ
ス上金型１６の押圧面と接触することにより、プレス下
金型８の押圧面８ｃとプレス上金型１６の押圧面１６ｃ
とを摺動し、鞍形コイル１０の断面中心に向けて移動さ
せられる。このため、図５（ａ）に矢印で示す加圧方向
と、該加圧方向とほぼ直角で、かつ鞍形コイル１０の断
面中心に向けた方向とから鞍形コイル１０を圧縮成形す
る。したがって、この圧縮成形過程においては、図５
（ｂ）に示すように成形コマ３ａ、３ｄ間の距離と、成
形コマ３ｂ、３ｃ間の距離とはほぼ等しくなり、鞍形コ
イル１０の断面に対して４方向から均等な力が作用す
る。

【００３４】自己融着電線１のポリアミドイミド等から
なる絶縁層厚は、一般に電線と成形金型との間の滑りの
ばらつき、製作時の融着層の厚さのばらつき、導体（Ｃ
ｕ）の硬度のばらつき等により均一になりにくいが、上
記図２ないし図５に示す各実施例にて述べたように、巻
枠に整列巻きされたコイルは、その状態でコイル断面に
対して４方向から分割された成形コマにより圧縮成形さ
れるため、各成形コマと被成形コイル各線との間のすべ
りが一様となり、成形された各線の絶縁層厚がほぼ均一
で、かつ稠密なコイルを形成することが可能になる。し
たがって、絶縁層を含む電線の占積率は約９０％以上に
まで高まり、例えば、モータの固定子スロットに組線し
た場合、高い巻線占積率を確保することが可能になる。

【００３５】なお、上述した図２ないし図５に示す実施
例においては、コイル辺のみを圧縮成形する方法を説明
したが、コイルエンド部にも成形治具を配置して圧縮成
形しても良い。図６に成形電線の具体例を示す。絶縁０
種で２.４ｍｍの導体径を有する自己融着電線１を４タ
ーン巻回した図６（ａ）に示すような断面形状のコイル
を、前記図５（ｂ）に示すコイル押圧面の幅ｓ₁、ｓ₂を
ｓ₁＝ｓ₂で、かつ（ｓ₁＋ｓ₂）＝４ｍｍとした成形コマ
を使用して圧縮成形した。この場合、コイルの単位長さ
あたりの荷重は２５０〜３５０ｇ／ｍｍである。成形後
のコイルの断面形状は、図６（ｂ）に示すようにコイル
幅Ｂ寸法が４ｍｍのほぼ正方形になり、成形線角部ｒ寸
法を０.２ｍｍ程度に成形することができた。

【００３６】つぎに、図７を参照して、上述した第１な
いし第３の実施例における成形型内にヒータと温度検出
器を固設した具体例を、第４の実施例として説明する。
プレス下金型８内に、ヒータ２７と、該ヒータ２７に対
応させた温度検出器２８とを任意の範囲毎に埋め込んで
おく。そして予め、コイル加圧状態で加熱したときのコ
イル５表面での温度と埋め込んだ温度検出器２８の位置
の温度関係を測定しておく。ついで、プレス下金型８お
よびプレス上金型１６により圧縮成形されたコイル５を
加圧状態のまま、コイル５表面全体の温度がほぼ均一に
融着温度範囲になるように、コントローラ３５により各
温度検出器２８を介して温度管理しながら各ヒータ２７
を温度調節する。これにより、自己融着電線１の融着層
が溶融し、成形されたコイル５の各線が整列を維持した
状態で固着する。このとき、コイル５端末線に通電器２
９を接続して、コイル５に通電して発生する熱を利用し
てもよい。

【００３７】このように、加圧成形を行う金型に温度制
御部を設けたことで、成形後の融着を同じ装置で行うこ
とができ、また、温間での成形も可能になるため、成形
された形状を維持した状態のまま固着することが可能に
なり、コイル部品として高い占積率を維持することが可
能である。

【００３８】次に、図８を参照して第５の実施例を説明
する。本実施例は、上述した圧縮工程において、成形コ
マの押圧面に直線部と該直線部に続く傾斜部とを設け、
コイル成形範囲を２回以上加圧して成形する方法であ
る。図８にコイル成形コマの圧縮成形過程の拡大断面図
を示す。図中には成形コマ４ａ、４ｄのみしか示されて
いないが、実際は前記図３の場合と同様に、コイル５を
４方向から加圧するように４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから
なる分割した成形コマが配設されている。成形コマ４ａ
ないし４ｄの各押圧面は、図８に示すようにコイル５の
長手方向に対して平行な直線部と、該直線部に連続する
角度αだけ傾斜した傾斜部とからなっており、傾斜はコ
イル５の未成形部側に対して開くように各成形コマとも
同一に形成されている。この直線部と傾斜部との割合
は、自己融着電線１の種類、径等により異なるが、１：
１ないし１：２程度とし、両者同寸法ないし傾斜部側の
寸法を長くする。角度αは、１°ないし２°の範囲にし
た実例がある。また、成形コマ４ａないし４ｄは、コイ
ル成形時にプレス下金型８およびプレス上金型１６に設
けられた型ガイド３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに案
内されて摺動可能になっている。

【００３９】圧縮成形されるコイル５は、該コイル５自
体、またはプレス下金型８およびプレス上金型１６を移
動することにより、プレス下金型８およびプレス上金型
１６に対して加圧ごとに図示矢印方向へ相対的に移動
し、未成形部側が順次圧縮成形される。

【００４０】図８（ａ）はコイル５を加圧した状態を示
す図で、この１回目の加圧によりコイル５は、各成形コ
マの有する直線部と傾斜部とからなる押圧面と同一形状
に圧縮成形される。

【００４１】次に加圧力を開放した後、図８（ｂ）に示
すように、コイル５の成形済みの直線部と傾斜部との境
界Ｔが成形コマ４ａないし４ｄの直線部の範囲内（実際
には同図において直線部のできるだけ左方の位置）に収
まるように、コイル５を各成形コマに対し図示矢印方向
へ相対的に移動させる。

【００４２】この位置で２回目の加圧をすると、前記１
回目の加圧により傾斜に成形された未成形部分が、成形
済みの直線部に連続して直線に成形され、同時に、該直
線部に連なる傾斜部が前記１回目の加圧と同様に未成形
部側に向けて成形される。以下このような加圧を繰り返
すことにより所定の長さの範囲を所定の形状に成形する
ことができる。

【００４３】かかる各成形コマの押圧面の形状において
は、加圧力は、加圧時のコイル５の長手方向での材料の
流動が、傾斜の開いた方向、つまり未成形部側に向けて
流れ易いように作用して成形を容易にするが、各成形コ
マの押圧面が直線部のみの場合には、コイル５に作用す
る加圧力は各成形コマの中央部において最大となり、ど
うしても加圧力が最大となる各成形コマの中央部におい
てコイル５の材料の流動が制約され流れにくくなる。こ
のため、各成形コマの端部と中央部とで成形断面形状が
異なり、ばらつきが生じる結果となる。しかし、図８に
示す各成形コマを使用して、半ば成形されているが完全
には成形されていない未成形の傾斜部を順次直線部に加
圧成形することにより、安定した成形精度を得ることが
でき、中形から大形のモータのコイル、または、線径の
太い電線を巻回したコイルでも高い占積率を得ることが
可能になる。

【００４４】なお、上述した各実施例において、各成形
コマのコイル押圧面や金型どうしの接触面等に、二硫化
モリブデン系の固体被膜潤滑剤を塗布または焼き付けす
るか、または、金型表面にテフロンコーティングを施す
ことにより、金型と電線との摩擦係数を減少させ、導体
材料の流動を容易にして成形性を向上させることが可能
になる。このため、成形中におけるコイルの絶縁被膜の
損傷を防止するとともに、金型寿命を延ばすことが可能
になる。また、同様の効果を得るために、液体潤滑材で
金型を潤滑させて湿式成形を行い、成形を終えたコイル
を、洗浄漕で超音波洗浄等を施してコイル表面の電解質
を除去し、温風等で乾燥させるようにしてもよい。さら
に、コイルの絶縁層の損傷を防止するため、成形コマの
コイル押圧面の端部及び前記図８に示す直線部と傾斜部
との境界Ｔに、滑らかなＲ加工を施すことが望ましい。

【００４５】次に、図９を参照して前記図１で説明した
巻枠伸長機構の具体的な実施例を３例説明する。図９
（ａ）は、具体的な巻枠伸長機構の第１の例で、コイル
エンド部の巻枠６ａ、６ｂがコイル辺長手方向に直進可
能にガイド４１に案内されており、コイル圧縮成形時に
生ずるコイル５の伸びとともに、該コイル５の伸び方向
に巻枠６ａ、６ｂを移動可能に引っ張りバネ等の弾性支
持部材４２ａ、４２ｂで常時引き広げる構成である。こ
こで、ガイド４１は、巻枠固定部またはダイベース９に
固設されたガイド支持部４３ａ、４３ｂに支持されてお
り、弾性支持部材４２ａ、４２ｂと巻枠６ａ、６ｂとは
連結されていてガイド４１に沿って移動可能になってい
る。これにより、コイル５が圧縮成形時に伸びても該伸
びに追随して巻枠６ａ、６ｂ間が拡がり、コイル５は巻
枠６ａ、６ｂと分離することなく保持される。

【００４６】図９（ｂ）は、具体的な巻枠伸長機構の第
２の例で、コイルエンド部の巻枠６ａ、６ｂが、コイル
辺長手方向に直進可能に両端逆ネジが形成されたボール
ネジ４４に係合しており、駆動源４５を駆動することに
より、巻枠６ａ、６ｂ間の距離を伸縮させる構成であ
る。この場合も図９（ａ）の場合と同様に、コイル５の
伸びに対応して巻枠６ａ、６ｂ間の距離を伸縮させる。
これにより、圧縮成形時のコイル５の伸びを吸収すると
ともに、圧縮成形過程においてコイル５に張力を印加し
続けることができ、成形時における電線導体の流動を容
易にする。

【００４７】図９（ｃ）は、具体的な巻枠伸長機構の第
３の例で、コイルエンド部の勾配付き巻枠７ａ、７ｂ
が、コイル辺長手方向に直進可能なガイド４６に支持さ
れ、勾配付き巻枠７ａ、７ｂの上方には、勾配付き巻枠
７ａ、７ｂに相対する勾配を形成した勾配付きブロック
１７ａ、１７ｂが配置された構成である。これによりコ
イル圧縮成形時において、プレス上金型１６とともにポ
ンチベース１５に固着された勾配付きブロック１７ａ、
１７ｂが下降すると、勾配付きブロック１７ａ、１７ｂ
により勾配付き巻枠７ａ、７ｂの勾配部を押圧し、該押
圧力によりコイル５の伸びに応じて勾配付き巻枠７ａ、
７ｂをその間隔を広げる方向に移動させ、圧縮成形時に
生ずるコイル５の伸びを吸収し、同時に、コイル５に常
に張力を印加した状態で成形することが可能になる。

【００４８】上記図９に示す巻枠伸長機構の各例とも、
コイルの整列状態を維持する巻枠が圧縮成形によるコイ
ルの伸びに対応可能であり、伸びによるコイルのばらつ
きを抑えることができる。また、上記各例とも、プレス
下金型８を支持するダイベース９内に、成形荷重を測定
するロードセル等の測定器を設置し、成形荷重を測定し
ながら巻枠伸長機構を作動させるようにしても良い。

【００４９】なお、前記各実施例において成形コマの数
を４とし、コイルを４方向から加圧する構成としたが、
成形コマの分割数を３以上とし、コイルを少なくとも３
方向から加圧する構成にしても同様の効果を得ることが
可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、小形は
勿論、中形から大形のモータのコイル、または線径の太
い電線を巻回したコイルでも高い占積率が得られるとと
もに、コイルの絶縁層厚をほぼ均等に成形することがで
きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるコイル巻線成形装置の１例を示
す全体構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例のコイル巻線成形治具の
分解斜視図である。

【図３】図２におけるプレス金型の詳細図である。

【図４】本発明の第３の実施例の鞍形コイルの斜視図で
ある。

【図５】本発明の第３の実施例のプレス金型の詳細図で
ある。

【図６】本発明に係わる成形前後のコイル断面図であ
る。

【図７】本発明の第４の実施例の融着装置の構成断面図
である。

【図８】本発明の第５の実施例のコイル圧縮成形過程の
拡大断面図である。

【図９】本発明に係わるコイルの巻枠伸長機構の具体例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１…自己融着電線、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…成形コマ、
５…コイル、５ａ、５ｂ…コイルエンド、５ｃ、５ｄ…
コイル辺、６、６ａ、６ｂ…巻枠、７ａ、７ｂ…勾配付
き巻枠、８、８ａ、８ｂ…プレス下金型、９…ダイベー
ス、１０…鞍形コイル、１２…巻線固定治具、１６、１
６ａ、１６ｂ…プレス上金型、１６ｃ…押圧面、１９…
フレーム、２０…巻枠支持部材、２５…加圧シリンダ、
２６…加熱装置、２７…ヒータ、２８…温度検出器、３
０ａ、３０ｂ…弾性支持部材、３１ａ、３１ｂ、３１
ｃ、３１ｄ…型ガイド、３４、３５…コントローラ、４
０…巻枠伸長機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渋川末太郎茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者小泉修茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者小俣剛千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株式会社日立製作所産業システム本部内 (72)発明者田島文男茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自己融着電線を巻枠に所定の回数整列巻
きして形成されたコイルを、成形用金型を介して所定の
形状・寸法に圧縮成形するコイルの製造方法において、
（ｉ）前記整列巻きされたコイルのうち電線の交差部を
除いた部分を、コイルを構成する各電線が該コイルの断
面中心に向けて移動するようにコイル断面に対して少な
くとも３方向から加圧し、該加圧したコイルの各電線を
多角形状に圧縮成形する工程と、（ii）該圧縮成形後、
成形形状を維持したまま、隣接する自己融着電線間の融
着層を互いに固着する工程と、を具備したことを特徴と
するコイルの製造方法。
【請求項２】前記圧縮成形工程において、圧縮成形で
のコイルの伸びに応じて巻枠を伸長させる請求項１記載
のコイルの製造方法。
【請求項３】前記圧縮成形工程において、成形用金型
に液状潤滑剤を浸透させた状態でコイルを加圧成形した
後、該コイル表面の電解質を洗浄除去するか、成形用金
型に固体被膜潤滑剤を塗布または焼き付け、またはテフ
ロンコーティングして加圧成形する請求項１記載のコイ
ルの製造方法。
【請求項４】前記圧縮成形工程において、コイルを、
温風または成形用金型内に埋設した加熱装置により、加
熱状態で温間成形する請求項１記載のコイルの製造方
法。
【請求項５】前記圧縮成形工程において、コイルを、
成形用金型に形成されたコイル長手方向に平行な直線部
と、該直線部に連続し、かつコイルの未成形部側に対し
て開くように傾斜した傾斜部とからなる押圧面により複
数回加圧し、該加圧ごとに未成形部側のコイルの傾斜部
を、前記成形用金型の直線部の範囲内に相対的に移動さ
せて加圧成形する請求項１記載のコイルの製造方法。
【請求項６】前記圧縮成形工程において、前記コイル
の電線の交差部を除いた部分を、コイル断面に対して互
いに直角な４方向から均等に加圧し、各電線およびコイ
ルの断面形状を正方形状に加圧成形する請求項１記載の
コイルの製造方法。
【請求項７】自己融着電線を巻枠に所定の回数整列巻
きしてコイルを形成し、該形成したコイルを成形用金型
を介して所定の形状・寸法に圧縮成形するコイルの製造
装置において、（ｉ）前記整列巻きされたコイルの内、
コイルエンド部を成形用金型を挟んで相対させて配置
し、（ii）前記コイルエンド部の保持枠、およびコイル
加圧時の該コイルの伸び量に応じて相対するコイルエン
ド部間の距離を拡張可能な巻枠伸長機構を備え、成形用
金型に対して回転可能に、かつ上下動可能に支持された
巻枠と、（iii）前記整列巻きされたコイルのうち電線
の交差部を除いた部分が嵌入され、該嵌入された部分
を、コイル断面に対して少なくとも３方向から複数の成
形コマを介してコイルを形成する各電線が該コイルの断
面中心に向けて移動するように、かつ前記巻枠に干渉す
ることなく加圧可能な成形用金型と、（iv）加圧成形時
のコイルを温度管理する温度管理手段と、を具備したこ
とを特徴とするコイルの製造装置。
【請求項８】前記成形用金型が、ダイベース上に固設
された下金型と、該下金型上に前記巻枠とともに下降し
て載置されたコイルを上方より加圧する上金型とからな
る請求項７記載のコイルの製造装置。
【請求項９】前記ダイベース上に固設された下金型
が、少なくとも３個の分割された成形コマを有し、各成
形コマにより形成されるコイルの嵌入溝幅を弾性支持体
を介して伸縮自在に構成されてなる請求項８記載のコイ
ルの製造装置。
【請求項１０】前記巻枠伸長機構が、コイル加圧時の
該コイルの伸び方向に前記巻枠のコイルエンド部を移動
可能に案内するガイドと、コイル加圧時の該コイルの伸
び量に応じて前記巻枠のコイルエンド部を移動させる駆
動部材とからなる請求項７記載のコイルの製造装置。
【請求項１１】導線を整列巻きして形成されたコイル
において、整列巻きされたコイル内の線が交差する部分を除いた範
囲又はその範囲内の直線部分の各線の断面が略多角形で
あることを特徴とするコイル。