JPS5936503B2 - 巻コアの形成方法とその形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば自動車用交流発電機に使用される巻コ
ア材をヘリカル状に巻回して構成される巻コアの形成方
法とその形成装置に関する。

この種のものとして、帯状のけい素鋼等の薄鋼板の一端
側に切欠きを形成してなる巻コア材をヘリカル状に巻回
するべく、巻コア材の切欠きに一定間隔をもって円形に
配置された複数のピンを連続的に係合させて、その巻コ
ア材をこの巻コア材の幅よりは若干率さい弧状通路に圧
通させ、その巻コア材の反切欠き側を伸長させると共に
幅方向に圧縮させることにより巻コア材をヘリカル状に
巻回するものが提案され公知となっている。

然るにこのものは、巻コア材を弧状通路に圧通させるも
のであるため巻コア材に弧形の曲率を付与する過程でそ
の反切き側全体が伸長して薄くなり、その状態で巻コア
材を巻回して積層すれば巻コアの外周部に隙間ができ組
立て時に巻コアが変形して巻線等を損傷させる。

しかも、巻コア材の反切欠き側の全体が伸長、厳密に言
えば不均一に伸長しているため巻コア材を巻回し積層し
て巻コアを形成した状態で各切欠きによるスロットのピ
ッチが揃わず、また、そのスロットピンチを高い精度に
て揃える作業が非常に困難である等種々の欠点がある。

この発明は上記欠点を解消するべくなされたもので、帯
状の薄鋼板の一端側で等間隔に巻線が挿入され得る切欠
きと爪を形成して巻コア材を構成し、この巻コア材をピ
ンにより巻き込んで切欠きから反切欠き側に至る部分に
応力を付与して塑性変形させて巻コア材を順次多角形状
に折曲してヘリカル状に巻回する方法と、この方法を達
成するべく巻コア材の切欠きに内接する円の直径よりは
径が小さくて順次往復運動しながら円運動を呈する複数
のピンにより巻コア材を巻き込む装置とを提供する。

以下、図面に従がい説明する。

即ち、第１図、第２図に於て、１は帯状の薄鋼板、例え
ばけい素鋼板、２はこのけい素鋼板１からプレス等によ
り打ち抜かれて形成された一対の巻コア材で、等間隔に
連続して形成されたＵ字状の切欠き３（以下、後述する
他方の切欠きと区別するために便宜的ニスロットと言う
）とこのスロット３が形成されることによりできる連続
した爪４と、更にはこの爪４が形成されている反対側の
延長部に形成されたスロット３よりは奥行きの短い半円
状の切欠き５か、らなっている。

次にこの巻コア材２をヘリカル状に巻回する装置を第３
図乃至第１１図に示し説明する。

図に於て、６は環状の凹部７が形成されてなる第１の固
定台、８はこの固定台６０四部７に嵌着された環状のカ
ムで、第１１図に示す通り山部９と底部１０とこの山部
９と底部１０とを結合する第１のテーパ部１１と第２の
テーパ部１２からなる。

尚、山部９と底部１０とが占有する割合は任意に選定さ
れている。

１３は第１の固定台６にベアリング１４を介して支承さ
れた回転軸、１５はこの回転軸１３の先端部に嵌着され
た回転体で、互いに連通ずる第１番目の穴と、この穴よ
りは径が小さい第２番目の穴と、この穴よりは更に径が
小さく後述するドライブピンの先端部よりはやや大きい
径の第３番目の穴とから構成された貫通穴１６が例えば
１２極用の場合３６ケ所環状に配置して形成され、一方
この貫通穴１６よりは軸心側に数ケ所貫通穴１７が形成
されている。

更にこれら貫通穴１６．１７の開口部を含めて円形の穴
１８が形成されている。

１９は貫通穴１６それぞれに嵌入されたドライブピンで
、カム８に当接する頭部２０と座２１と巻コア材２のス
ロット３に係合する柄部２２からなる。

この柄部２２は巻コア材２が巻回された状態に於て、そ
の爪４間の距離に等しい距離Ｓをおいて配置される。

２３はピン１９と座２１と貫通穴１６の第１の穴の端部
の間に配設され、常にピン１９をカム８側に押圧するス
プリング、２４は回転体１５の穴１８に嵌着されたドー
ナツ形の円板で、ピン１９０頭部２０が貫通する程度の
穴が形成されており、ピン１９のカム８側への移動を規
制する。

２５は第１の固定台６に回転体１５に対し微少なる径方
向間隙を介して対向するべく固定された円筒形の第２の
固定台で、その内周面の軸方向の先端部のみは回転体１
５に摺接している。

２６はこの第２の固定台２５の先端側端部に固定された
支持板、２７はこの支持板２６の内側に固定され回転体
１５に軸方向に所定間隙をもって対向することにより巻
コア材２の環状通路２８を形成する第１のガイドプレー
トで、ピン１９の柄部２２の先端部が入り込む環状の凹
部２９が形成されている。

３０は回転体１５にその貫通穴１７にノックピン３１が
打ち込まれて一体的に固定されたマンドレルで、その外
周に等間隔をおいて例えば６ケ所にキー３２が軸方向に
嵌着されている。

３３は支持板２６にねじ止めされて固定されマンドレル
３０の軸方向中央側に位置する第２のガイドプレート、
３４は第１、第２のガイドプレート２７，３３の間に位
置するよう支持板２６にねじ止めされて固定された押え
板、３５はこの押え板３４により導かれてきた巻コア材
２を切断するカッタで、固定刃３６と可動刃３７とこの
可動刃３７を固定刃３６に対し可動可能に支持するボル
ト３８からなる。

３９は環状通路２８に巻コア材２を導くためのガイド入
口である。

また、第１２図、第１３図は巻コア材２をヘリカル状に
巻回して積層され圧縮されて巻コアが完成した状態を示
すもので、同図に於て、４０は巻コアの巻き始め部、４
１はその巻き終り部、４２は圧縮変形部である。

次に、巻コア材２をヘリカル状に巻回する動作を説明す
るに際し、その巻コア材２のスロット３に順次係合する
３６本のピン１９を回転しながら往復運動させ、このピ
ン１９により巻コア材２を巻き込む手段に於てはこのピ
ン１９の柄部２２を巻コア材２のスロット３にうまく係
合させる工程を経て定常状態に引入れられるかどうかが
実用化の成否を決定する。

そこで、重要なことは３６本のピン１９の柄部２２の径
寸法であり、この柄部２２の径寸法は第１４図、第１５
図に基づいて決定される。

即ち、巻コア材２のスロット３に内接する円の直径をｄ
。

とじ、実際の柄部２２の径を内接ｄ。

の約７０％の寸法値ｄ１ と決定する。更に第１６図、
第１７図に示す通り、ピン１９により巻コア材２の折曲
が完了した位置Ｘから起算してそのピン１９の１つ前の
ピン１９の係合開始する位置Ｙに於てそのピン１９が巻
コア材２の次のスロット３に当接する程度に柄部２２の
先端を面取りして台形々状とする（この状態は後に詳述
する）。

ところで、ピン１９が巻コア材２の折曲の完了以後にス
ロット３に内接するもの（第１４図に示す状態）であれ
ば巻コア材２の挿入始めから定常状態に於て、全く同じ
曲率を持たせる工夫が必要で、しかも精度の高い位置決
めが必要であり、更に薄銅板１を打ち抜くピッチの誤差
−板厚の駆動等が許容できず、即ち、抜きピッチや板厚
の変動があると実質的な円の曲率が変動することにより
ピン１９の柄部２２が巻コア材２の爪４に当って干渉し
て保合が不可能となり正常な動作を早さなくなるところ
であるが、本実施例にあっては各ピン１９が配列された
円形に対しその接線上を直線で巻コア材２の供給が可能
で、しかも上述の如き不具合を誘導することは皆無とな
るものである。

しかも、ピン１９の柄部２２の径寸法をｄｌ に決定し
ているため、この柄部２２が巻コア材２のスロット３に
完全係合した状態（第１５図に示す）に於て、スロット
３の開口部に係合するキー３２の中心と、柄部２２の中
心とはθ角度のずれを持って配置されることになり、そ
の結果巻コア２が折曲され弾性変形によって戻ろうとす
る力、即ちスプリングバック力に抗することになり巻コ
アの広がりを阻止することができる。

尚、ピン１９の中心の軌跡は柄部２２の径寸法をｄｌ
として小さくすることにより事実上自由な寸法を取るこ
とができるが軌跡円径を小さくしすぎると巻コア材２の
爪４０曲りが大きくなりすぎ、従ってピン１９が半径方
向にずれて円滑な巻コア材２の巻き込みが不可能となる
。

従って、ピン１９の柄部２２の軌跡は内接円ｄ。

の中心の軌跡と同一にするのが適当であることが実験の
結果確認されている。

さて、この仕様条件のもとに於て、回転材１５が回転駆
動され、同時にマンドレル３０が回転すると、この回転
体１５に装置されている３６本のピン１９は回転しなが
ら順次往復運動を呈する。

この動作を第１０図、第１１図、第１６図乃至第１８図
を用いて更に詳述する。

即ち、回転体１５０回転に伴ないカム８の底部１０に所
定の間隙Ｋを介して対向していたピン１９ａはその頭部
２０が底部１０から移動して第１のテーパ部１１に接近
し、ついで第１８図に示す通りその第１のテーパ部１１
にピン１９ａの頭部２０が当接し、更に移動してその頭
部２２が第１のテーパ部１１に摺接しながら軸方向（第
１８図の上方向）にスプリング２３のばね力に抗して移
動するとその柄部２２は回転体１５の貫通穴１６から突
出し始め、ついにはその頭部２０がカム８の山部９に上
昇し即ち、ピン１９の軌跡円に対する巻コア材２の長手
方向との接線付近に於て柄部２２が貫通穴１６から完全
に突出して巻コア材２のスロット３に完全係合する。

このとき即ち、ピン１９ａの柄部２２が巻コア材２のス
ロット３に完全係合したとき、このピン１９ａに距離Ｓ
だけ後方に位置するピン１９ｂはスロット３０次のスロ
ット３に少しかかる程度に位置し、ピン１９ａにより巻
コア材２が巻き込まれ第１７図の一点鎖線に示す位置Ｘ
に進んだ位置でピン１９ｂの柄部２２の先端の而取り部
は次のスロット３に対応する爪４の後方端に当接する位
置Ｙ（第１６図に示す）に移動しながら回転する。

以上に述べた動作が容易に行なえるように各ピン１９ａ
、１９ｂを含めてのピン間は巻コア材２を環状に折曲し
た状態に於ける各爪４間の距離Ｓに等しく設定され、こ
こでピン１９の柄部２２の先端の面取り部が重要な要因
となる。

何故なら、各爪４間の寸法にばらつきがあったとしても
柄部２２の面取り部を通じてスロット３に容易に突入し
て係合でき、しかも上述した接線付近に於てはこの接線
付近以降の巻コア材２が連続して折曲されることにより
各スロット３のピッチが不均一であるが、この不均一の
スロット３にも容易に保合できるものである。

而して、カム３０山部９には１６本のピン１９が当接し
このピン１９はスプリング２３によって順次第２のテー
パ１２を介して下降し回転体１５の貫通穴１６に再び引
込み、以後上述した動作を繰返すのである。

尚、第１のテーパ部１１の傾斜角度は各ピン１９が容易
に上昇でき、且つピン１９ａが山部９に上昇したときに
その一つ前のピン１９ｂが第１のテーパ部１１に当接し
て上昇開始が行な得る程度の角度αに設定されている。

而して、ガイド人口３３から巻コア材２をその先端のテ
ーパ部を通じてその外周部が環状通路２８の内周壁に摺
接するべく大きな力でもって強引に圧送する。

すると、巻コア材２の最先端のスロット３の移動方向側
部に上述したピン１９の柄部２２が突入して係合し回転
体１５０回転により巻コア材２をマンドレル３０上に巻
き込み始める。

同時、マンドレル３０のキー３２にも巻コア材２のスロ
ット３の開口部が係合している。

このとき、巻コア材２はピン１９の回転方向とは反対方
向でその回転力よりは若干小さい張力により引張られて
いる。

従って、この状態でピン１９により巻コア材２がマンド
レル３０上にピン１９の回転方向に所定距離巻き込まれ
ると次のピン１９の柄部２２が突入して巻コア材２の次
のスロット３の移動方向端部に係合し更に巻コア材２は
巻き込まれて行く。

すると、このとき巻コア材２の先端部分が環状通路２８
の内周壁に突き当ることにより反力の半径方向の分力を
受けて曲げられ不完全ながら塑性変形して実質的には円
であるところの多角形の一部の構成を開始する。

このようにして、巻コア材の各スロット３に各ピン１９
の柄部２２が順次係合して巻コア材２を連続して巻き込
んで行くのであるが、このとき、巻コア材２を順次多角
形状に折曲する過程について第１９図、第２０図を参照
して詳述する。

即ち、巻コア材２の先端がピン１９の回転力に基づく張
力Ｆ１によって引張られ、一方その後端が張力Ｆ２（Ｆ
２＜Ｆｌ）によって張力Ｆ１の方向とは反対方向に引張
られながら巻コア材２がピン１９により巻き込まれると
巻コア材２には小径方向に曲げ応力Ｍが作用する。

従って、先ず巻コア材２のスロット３から切欠き５に至
るＡ−Ａ線部分には局部的な応力が付与され、点Ｐを境
にして外周部は応力δｔが内周部は応力δＣがそれぞれ
作用し、第２０図に示す斜線部（Ａ−Ａ断面）の通り外
周部は伸びて巻コア材２の基の厚みｔよりは薄＜ｔｌ
に変化し、その内周部は同じくｔよりは厚＜ｔ２に変化
して塑性変形する。

然る後、後方のスロット３から切欠き５に至るＢ−Ｂ線
部分にも局部的な応力が付与され同様にて折曲され塑性
変形される。

一方、巻コア材２のＣ−Ｃ線部分は曲げ応力Ｍの作用は
ほとんど影響されず微細な弾性変形が生じる程度でその
厚みはほとんど変化しない。

この曲げ応力Ｍが連続して巻コア材２に作用するためこ
の巻コア材２は連続して塑性変形され多角形状に折曲さ
れてヘリカル状に巻回される。

ここで、第５図に於ける巻コア材２を（１）の位置にて
塑性変形させる曲げ応力Ｍは巻コア材２の各スロット３
に係合している１３本のピン１９の巻き込む応力（張力
Ｆ１ ）の合力に等しく、この小さな応力の合成により
大きな曲げ応力Ｍを生じさせている。

このときに関連するが、巻コア材２がマンドレル３０の
外周部にその爪４が接触して巻き込まれることによりマ
ンドレル３０の外周部に対し冬瓜４の端部Ｒに加わる応
力はこの冬瓜４に分担されるためその爪４を否ませる等
の変形による損傷は全く生じることはない。

しかも、巻コア材２の折曲する範囲（第５図のアの位置
からイの位置まで）にあっては巻コア材２はそのＣ−Ｃ
線部分の弾性力により大径方向に復元しようとするが巻
コア材２は上述したようにマンドレル３０とそのピン３
２及びこのキー３２とピン１９の柄部２２との角度θの
ずれによって巻コア材２の爪４の端部がマンドレル３０
の外周部に押圧するべく巻き付けられているので巻コア
材の他端部は環状通路２８の内周壁に当接することはな
くなりその内周壁が摩耗したり、巻コア材２の他端部が
変形するといったことはない。

このようにして、巻コア材２が回転体１５の回転による
ピン１９の回転力により巻コア材２が順次多角形状に折
曲されて巻回されて行くと、巻コア材２の最先端は第１
のガイドプレート２７の先端部２７ａにより軸方向に進
められる。

更に回転体１５の回転により巻コア材２が巻き込まれ折
曲されて巻回されて行き、多角形状の巻コア材２は押え
板３４、第２のガイドプレート３３により導かれてマン
ドレル３０の外周上に収束される。

巻コア材２が一定量収束されるとマンドレル３０は回転
を中断し、このとき押え板３４にて導かれた巻コア材２
はカッタ３５の固定刃３６と可動刃３７の間に位置し、
この可動刃３７が矢印方向に可動すると巻コア材２は切
断される。

この一定量収束された多角形状の巻コア材２は他の場所
に移動され圧縮装置により圧縮され積層される（第１２
図、第１３図に示す状態）。

而して、巻コア材２を締結するためこの巻コア材２の外
周部の切欠き５の位置で一定間隔をおいて積層方向に溶
接等が施される。

以上の動作を繰返して巻コアは連続して完成される。

この実施例にあっては巻コア材２の他端側に切欠き５を
爪４の形成位置に対応して形成しているので、ピン１９
により巻コア材２を巻き込んだとき爪４を挟む両スロッ
ト３から切欠き５に至るＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線部にピン１
９の巻き込み力に基づく局部的な応力が容易に付与でき
折曲が簡単に行なえる。

しかも、巻コアを発電機に組付けるとき上述の切欠き５
が通しボルトの通路を兼用しているので新たに巻コアに
通し穴を形成する必要はない。

尚、以上の実施例は巻コア材２の他端側に切欠き５を形
成しているが必ずしも必要でなく、形成していなくても
本装置にあっては巻コア材２を容易に折曲できるもので
あり、この場合、巻コア材２は実施例のものに比して外
周は若干薄くなるがあまり問題とならない。

また、切欠きは２つのスロット３に対応して２つ形成し
ても同様の効果を奏する。

以上のようにこの発明は巻線が挿入される切欠きと、こ
の切欠きが形成されることにより形成される爪とからな
る巻コア材を、切欠きに内接する円の直径よりは径の小
さい円運動するピンを切欠きに係合させて巻き込むこと
により切欠きから反切欠き側に至る部分に局部的な力を
付与して塑性変形させて折曲するようにしたので巻コア
材を順次連続して多角形状でヘリカル状に巻回すること
ができるものである。

また、ピンの径寸法を切欠きに内接する円の直径よりは
小さく設定し、このピンを複数備えることにより巻コア
材の各切欠きにこの複数のピンそれぞれが順次往復運動
して係合する動作が容易に行なうことができるものであ
り、これは巻コア材の切欠きの形成ピンチがずれるよう
な場合に於ては顕著に現われるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は巻コア材２の詳細図、第３図はこの発
明の一実施例を示す平面図、第４図は第３図装置のＩＶ
−ＩＶ線による断面図、第５図は巻コア材２の巻き込み
状態を示す平面図、第６図は巻コア材２を巻き込んだ状
態を示す平面図、第７図は第１のガイドプレート２７の
平面図、第８図は第１のガイドプレート２７の側面図、
第９図は巻コア材２をカッタ３５により切断する状態を
示す平面図、第１０図はピン１９を往復運動させるカム
機構の断面図、第１１図はカム８の平面図、第１２図は
完成した巻コアの側面図、第１３図は同じく巻コアの平
面図、第１４図、第１５図はピン１９の柄部２２の径寸
法を導くための説明図、第１６図、第１７図、第１８図
はピン１９の回転しながら往復運動する状態を説明する
ための説明図、第１９図は巻コア材２を折曲する状態を
説明するための説明図、第２０図は折曲された巻コア材
２の板厚を示す断面図である。 図に於て、１は薄鋼板、２は巻コア材、３はスロフト、
４は爪、５は切欠き、６は第１の固定子、８はカム、９
は山部、１０は底部、１１，１２はテーパ部、１３は回
転軸、１６は回転体、１９はドライブピン、２０は頭部
、２１は座、２２は柄部、２３はスプリング、２６は支
持板、２７は第１のガイドプレート、２８は環状通路、
３０はマンドレル、３２はキー、３３は第２のガイドプ
レート、３４は押え板、３５はカッタ、３９はガイド入
口、４０は巻き始め部、４１は巻き終り部、４２は圧縮
変形部である。 尚、各図中同一符号は同一部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 帯状の薄鋼板の一端側で等間隔に形成され巻線が挿
   入され得る切欠きと爪からなる巻コア材を上記切欠きに
   内接する円の直径よりは径が小さく、円運動を呈するピ
   ンを上記切欠きに係合させて巻き込み、上記切欠きから
   上記巻コア材の反切欠き側に至る部分に応力を付与して
   塑性変形させ、上記巻コア材を順次多角的に折曲してヘ
   リカル状に巻回する巻コアの形成方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものに於て、巻コア材
   は帯状の薄鋼板の他端側で爪の形成延長部に切欠きより
   は奥行きが短かく形成された別の切欠きを有する巻コア
   の形成方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のものに於て、巻コア材
   は帯状の薄鋼側で爪の両側に位置する切欠きそれぞれか
   ら上記巻コア材の反切欠き側に至る部分それぞれに上記
   切欠きよりは奥行きが短く形成された２つの切欠きを有
   する巻コアの形成方法。 ４ 帯状の薄鋼板の一端側で等間隔に形成され巻線が挿
   入され得る切欠きと爪からなる巻コア材をヘリカル状に
   巻回するものに於て、上記切欠きに内接する円の直径よ
   りは径が小さく順次往復運動しながら円運動を呈する複
   数のピンを備え、上記複数のピンがこれらピンの回転に
   伴ない上記切欠きに順次係合して上記巻コア材を巻き込
   み上記切欠きから上記巻コア材の反切欠き側に至る部分
   に応力を付与して塑性変形させて上記巻コア材を順次多
   角形状に折曲させるようにした巻コアの形成装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載のものに於て、巻コア材
   は帯状の薄鋼板の他端側で爪の形成延長部に切欠きより
   は奥行きが短く形成された別の切欠きを有する巻コアの
   形成装置。 ６ 特許請求の範囲第４項記載のものに於て、巻コア材
   は帯状の薄鋼板の他端側で爪の両側に位置する切欠きそ
   れぞれから上記巻コア材の反切欠き側に至る部分それぞ
   れに上記切欠きよりは奥行が短く形成された２つの切欠
   きを有する巻コアの形成装置。 ７ 特許請求の範囲第４項乃至第６項の何れかに記載の
   ものに於て複数のピンは巻コア材が多角形状に折曲され
   て巻回されたときの各爪間の距離をもって環状に配置さ
   れ上記複数のピンによる上記巻コア材の巻き込み始め過
   程に於て、上記巻コア材の巻き込み始めの切欠きに上記
   複数のピンの巻き込み始めのピンが完全に係合するまで
   は上記ピンの次のピンは上記切欠きの次の切欠きに係合
   するべくその下部に位置し、上記切欠きに上記ピンが完
   全に係合したときに上記次の切欠きに次のピンが完全に
   係合する位置に移動させることを特徴とする巻コアの形
   成装置。 ８ 特許請求の範囲第４項乃至第７項記載の何れかに於
   て、複数のピンの巻コア材の切欠きに係合する先端部は
   面取りがなされていることを特徴とする巻コアの形成装
   置。