JPS598140B2 - 回転電機用ハ−フコイル導体の型付方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービン発電機の固定子コイル等に使用され
る回転電機用ハーフコイル導体の型付方法に関するもの
である。

従来、大型回転電機のハーフコイル導体を成形するには
、第１図に示すように、予め準備された凹型円錐面型１
の上にこれを斜めに横切る型付型２及びＲ型２Ａを装置
したものを用い、これに真直なハーフコイル導体３を固
定してそのコイルエンド部３Ｂを円錐面型１及び型付型
２及びＲ型２Ａに合わせるようにハンマリングして曲げ
ていた。

すなわち、この種ハーフコイル導体３のコイルエンド部
３Ｂは、円弧とインボリュートカーブと円弧とを順に描
くため、整形に際しては三次元的変形をコイルエンド部
３Ｂに与えなければならず、人力によるハンマリング作
業に頼らざるを得なかった。

また、人力によるハンマリングレこ代えて油圧シリンダ
等を用いることも考えられるが、３次元方向に力を与え
る必要があるため、動作が複雑となるので機械化された
工作法を施すことは困難であった。

不発明の目的は、上記従来技術の欠点をナくシ、比較的
簡単な手段で自動的にハーフコイル導体の型付けが行な
える方法を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は次のような手順で型
付を行うことを特徴とする。

（１）複数本の角形線材を束ねたハーフコイル導体素材
の２個所を適当な鈍角に曲げる。

（２）該素材を前記曲り部で保持し、該曲り部より外方
端部に従って大径となるコイルエンド支持手段によりエ
ンド部の複数個所を支持する。

（３）少なくとも最外端に位置するコイルエンド支持手
段を駆動して各コイルエンド支持手段に異なる角度の円
運動を行わせ、コイルエンド部をインボリュート形に成
形する。

（４）次に該支持手段によって支持されたコイルエンド
部の外方であるコイル接続部を、最外端の支持手段によ
りその軸心方向に曲げる。

（５）上記（４）によって曲げられたコイル接続部をコ
イル直線部と平行１こなるように曲げる。

次に本発明を図面に示した実施例によって説明する。

まず、第３図及び第１２図を参照して、本発明の型付工
程の概要を説明する。

第１工程においては、第３図に例示するように、複数本
の角形線材でなる棒状コイル導体３（２点鎖線で示され
ている）の２個所を鈍角に曲げ、実線で示した状態にす
る。

曲げた部分を符号Ｉで示す。

第２工程においては、第１２図の２点鎖線でコイル導体
３を示すタロ＜、上記第１工程で曲げた部分■を保護し
た状態で、曲げ部Ｉより外方端部に沿って大径となるコ
イルエンド支持千段ｎ，ｍ，■により、コイルエンド部
の複数個所ｎ’ ， ｍ’ ， ｉｖ’を支持する。

外方に沿って大径とするには、この種のコイルは外に向
って広がる円錐形状をなすので、この形状に対応させる
ためである。

次に第３工程において、コイルエンド手持手段ＩＩ，Ｉ
ＩＩ，ＩＶ、少なくとも最外端に位置するコイルエンド
支持千段■を駆動して、各コイルエンド支持手段に異な
る角度θ１，θ２，θ３・・・の円運動を行わせ、コイ
ルエンド部をインボリュート形に成形スる。

この結果、コイルエンド部は、第１２図の実線で示す形
状になる。

第４工程においては、コイルエンド部の最外端のコイル
接続部■′を、コイルエンド支持手段の最外端部のもの
■の型付装置（後記詳述するＲ型５０や、曲げアーム５
２、曲げローラ５３，５４等で構成される）により、コ
イルエンド支持手段ｎ，Ｉ，ＩＶの軸心方向（図のＯＯ
′方向即ち第３工程でのθ１，θ２，θ３・・・の円運
動の各中心を外方に向って結んで得られる方向）に曲げ
る。

第１２図では、角度θＳだげ曲げることになっている。

最後に第５工程で、上記第４工程で曲げられたコイル接
続部を、コイル直線部と平行になるように曲げる。

以上の工程により、比較的簡単な手段で、自動的にハー
フコイル導体の型付けが達成できる。

以下、更に詳細に述べる。

はじめに、コイルエンド部をインボリュート形に成形す
るための原理を説明する。

この成形は二上記した第３工程で行われるものである。

第２図を参照する。

コイル導体３は、コイル直線部３Ａとコイルエンド部３
Ｂとから成り、両者の間が曲げ部Ｉになっているわけで
あるが、成形前においてのコイルエンド部３Ｂは、図に
おいて２点鎖線で示されている。

この２点鎖線で示される成形前のコイルエンド部３Ｂの
各点Ｐ１〜Ｐ５を、コイル直線部３Ａに対して予め円錐
角度φだげコイル直線部３Ａと平行でかつこれから離れ
た直線０−α上の各点０１〜０５を中心として、各々半
径Ｒ１〜Ｒ５（ただし、Ｒ１〈Ｒ２＜Ｒ３〈Ｒ４〈Ｒ５
）で、それぞれ回転角度θ１〜θ５（ただし、θ１〈θ
２〈θ３〈θ４〈θ５）だけ回転させると、実線で示す
ようにコイルエンド部３Ｂをインボリュート曲線の形状
に成形することができる。

各点Ｐ１〜Ｐ５は第１２図に例示した複数の位置ｎ／
， ■／． ｒｖ／に相当する。

またθ１〜θ５は、第１２図にθ１〜θ３で代表して例
示し１こものに相当する。

第３図及び第４図はこの原理によりコイルエンド部をイ
ンボリュート形に成形するための装置を示す平面図及び
側面図である。

これらの図において、４は直線部クランブ、５〜８は第
１〜第４コイルエンド部クランプで、これら各コイルエ
ンド部クランプは第１〜第４回転リング９〜１２にそれ
ぞれ取付けられている。

この型付装置を用いてハーフコイル導体を整形するには
、まず、第３図に示すように、複数本の角形線材でなる
棒状コイル導体３（前述した通り、曲げ前の状態を２点
鎖線で示し、曲げ後はこのハーフコイル導体３は実線の
如くコイル直線部３Ａとコイルエンド部３Ｂとに曲げ部
Ｉを境に区別されることになる）の直線部３Ａの両端を
直線部クランプ４で握持し、これを矢印Ｘ方向に移動し
て、２個のクランプ４による把持個所でそれぞれ鈍角に
折り曲げ、予め開口せる複数個（本例においては両端部
各４個）の第１〜第４コイルエンド部クランプ５〜８（
このクランプのコイル握持機構には、コイルを滑動させ
るための図示しないローラを備え、かつ最外部のクラン
プ８には後述の曲げ機構を有する）に係合させる。

これにより、棒状コイル３は図示のように折曲げられ、
コイル直線部３Ａｇよび真直ぐなコイルエンド部３Ｂが
形成される。

その後、第１〜第４コイルエンド部クランプ５〜８でコ
イルエンド部３Ｂを握持し、第１〜第４回転リング９〜
１２をストック等により、第２図の原理に基づき、第１
，第２，第３，第４回転リングの順序で次第に大きく設
定された回転角度で回転させ、これによって第１〜第４
コイルエンド部クランプ５〜８をそれぞれ回転させるこ
とにより、コイルエンド部３Ｂはインボリュート形に成
形される。

この場合、コイルエンド部３Ｂは当初直線状で、その外
方端部が第４コイルエンド部クランプ８より相尚先に張
り出しているが、各コイルエンド部クランプ５〜８の回
転に従って各コイルエンド部クランプ５〜８のローラと
の間で滑りを生じながらインボリュート形に落着く。

第３図及び第４図のような装置を用いてコイルエンド部
をインボリュート形に整形する場合、コイルエンド部３
Ｂのインボリュート部とコイル直線部３Ａとを結ぶ部分
、すなわち直線端Ｒ部の曲げは、コイルエンド部３Ｂを
各アームの駆動により型付けする場合に、コイル直線端
Ｒ型（図示せず）によって押付けられ、曲げられるが、
コイルの剛性により直線端Ｒ型より大きな半径の形状と
なり、曲げが不具合となることがある。

このような場合には第５図及び第６図に示すような型付
装置を用いてこのＲ部を成形する。

第５図の装置は、ガイド４５に沿って水平位置調整可能
に取付けられた本体４４と、該本体４４に上下位置調整
可能に取付けられたテーブル４３と、該テーブル４３に
対し前記円錐角度φが調整しうるように取付けられた面
板４２と、面板４２に固着された油圧モータ４１及びガ
イドピン３９と、油圧モータ４１により回転運動を行う
回転アーム４０と、ガイドピン３９に着脱可能に取付け
られたＲ型３８と、回転アーム４０に油圧モータ４１の
回転半径方向に位置調整可能に取付けられたローラ支持
部３５と、該ローラ支持部３５に取付げられＲ型３８と
の間にコイルを挟持する隙間を形成する一対のローラ３
２，３３と、同じく口−ラ支持部３５に取付けられるコ
イルの側面押え用のローラ３４及びコイル押え３６と、
コイル押え３６に取付けられたコマ３７とにより構成さ
れている。

Ｒ型３８を支持固定するピン３９は、面板４２に取付け
てあり、油圧モータ４１により回転アーム４０が回動さ
れ、これによりローラ３２ ， ３３がＲ型３８の回り
を回転して、コイルＲ部を成形する構成になっている。

第５図の装置によりコイルエンド部の基端部の型付けを
行う際は、第３図に示した各クランプ５〜８の動作に同
期するかあるいは各クランプ５〜８の動作の後に、油圧
モータ４１により回転アーム４０を第６図の矢印で示す
ように回動させ、曲げローラ３２，３３によりコイル直
線端ｉ部３Ｃすなわちコイルエンド部の基端部を予め定
められた曲率半径に曲げ型付を行う。

この場合、この具体例では、円錐半径方向にローラ３４
とコイル押え３６及びコマ３１を配備してコイルに拘束
を与えているので、ｎ列ｍ段に束ねられた電線がくずれ
ることはない。

また、コイル押え３６及びコマ３７は容易に解放できる
機構であり、かつＲ型３８はＲ型中心より偏心したガイ
ドピン３９を中心として回転することにより直線端Ｒ部
３Ｃに対して容易に解放できるため、型付終了後、３次
元的に曲げられたコイルを容易に取出せる。

次に、コイルエンド部をインボリュート形に成形した後
、コイルの最外端であるコイル接続部を成形する方法に
ついて第７図ないし第９図により説明する。

第７図はイ／ボリュート形に成形され、次にコイル接続
部を成形する前の状態を示している。

この型付装置は次のように構成されＣいる。

回転アーム１８は、前記円錐軸Ｏ−０′を中心として前
記回転リング１２に沿って回転し、その先端には伸縮可
能に取付けた伸縮アーム４８を備えている。

伸縮アーム４８には円錐角φに合致するように取付ゆら
れたガイドピン４９が固定され、このガイドピン４９に
は偏心してＲ型５０が取付けられている。

このＲ型５０の中心軸には回転自在に曲げアーム５２と
トルクアクチュエータ５１が取付けられており、曲げア
ーム１８は１・ルクアクチュエーク５１によって回転さ
せられる。

曲げアーム５２上には曲げローラ５３，５４があり、こ
の曲げローラ５３，５４とＲ型５０との間隔はコイルエ
ンド３Ｂをはさむ寸法となっている。

曲げアーム５２には他のトルクアクチュエータ５５が取
付けてあり、これによって回転させられる下がり付アー
ム５６には下がり付板５７が設けられている。

この装置によりコイル接続部３Ｄを成形するときは、第
８図に示すように、コイルエンドのＲ型５０の近傍をク
ランプ５８で固定し、トルクアクチュエータ５１を駆動
して曲げアーム５２を回転させる。

これによって曲げアーム５２上の曲げローラ５３，５４
もＲ型５０の側面にそって回転し、コイル接続部３Ｄを
曲げる。

この場合、曲げローラ５３ ，５４の中心を連ねる線Ｘ
−Ｘ’はＲ型５０側面の切線方向となっている。

このようにして、線Ｘ − Ｘ’が、Ｒ型５０の中心を
通り、線Ｏ−０′に平行な線Ｙ−Ｙ’に平行（すなイっ
ちρ二〇度）となるまで曲げアーム５２を回転させる。

また、第９図に示すように、コイルエンド部３Ｂを成形
する前に曲げられた円錐角度φは、アクチュエータ５５
を駆動させて下がり付アーム５６を回転させ、下がり付
板５７によってコイル接続部３Ｄを押し曲げることによ
りＯ度にする。

即ち、インボリュート曲線成形後のＲ型５０の外方接続
方向を向いた接続部３Ｄを、角度ρ，φがＯ度となるよ
うＱこ曲げて型付を行うのである。

しかしながら、上記のように型付作業を機械化による曲
げ加工で型付する場合、コ・［ル導体の材料性質による
スプリングバックが発生する。

つまり、このスプリングバックに対処すべくハーフコイ
ルの型付を行うことが望ましい。

第１０図に、予め定められたコイル形状（実線）及び曲
げ加工にて加工した後のスプリングバックによるコイル
形状（２点鎖線）を示す。

このようなスプリングバックを考慮して、成形品を所望
の形状とするためには、下記のような方法で成形を行う
必要がある。

第１１図に示すように、まず予め定められた円錐角φよ
り小さくφ′に定め、かつコイルエンド部長さＬをφ′
との関連により小さいＬ′に定め、引曲げ角θ１〜θ３
については．それぞれ犬キくナるようにθ１′〜θ３′
を定め、直線端Ｒ部３Ｃの曲げ角θＥについては、θ
１′，θ２′に関連して大きくなるようにθＥ′を定め
、アーム５９．５８．１８を曲げローラ３２，３３と同
期させて引曲げる。

つまり、コイル形状を、第１０図のスプリングバック量
Δθ，ΔＬ，ΔＲのある比率をもった量だけ余分に曲げ
ることとなる。

この後、アーム５８，５９．１８及び曲げローラ３２，
３３をそれぞれθ１〜θ３及びθＥとなるように戻す。

このとき、スプリングバックによりコイルが第１０図の
Δｂに相当する量だけ戻ることになる。

もちろん、これまでのアーム１８の動きにつれて、曲げ
ローラ５３，５４は、コイルに曲げ力を及ぼさない位置
きなるように制御する必要がある。

つぎに、コイル接続部３Ｄの型付については、予め定め
られたコイル接続部Ｒ部の曲げ角θＳより大きくθＳ′
となるように曲げローラ５３，５４により曲げる。

この後、曲げローラ５３，５４を予め定められた曲げ角
θＳに戻すと、コイル接続部の曲り角はスプリングバッ
クによりθＳとなる。

この後、予め定められた円錐角ρに等しい下がり付角θ
２より大きな下がり付角θ２′となるように下がり付板
５１によりコイルコイル接続部を曲げ、下がり付板５７
を予め定められた角度に戻すことにより、コイル接続部
３Ｄはスプリングバックにより予め定められた下がり付
角θ２となる。

これらの一連の動作後、コイルを拘束する部分及び下が
り付板５７を開放する。

このとき、スプリングバックにより第１０図のΔｌ及び
ΔＲに相当する量が戻り、所定のコイルエンド部形状が
得られることとなる。

すなわち、スプリングバック量を見込した曲げ量で上記
順序により曲げ加工することで、コイルエンド部の型付
作業を自動的かつ効率的に行うことができる。

また、ｍ列ｎ段の素線により構成されているコイルにつ
いては、上記の方法により型付を行うと、コイル接続部
３Ｄで各素線にずれが発生し、所定の形状が得られな０
場合がある。

このずれは、スプリングバック量Δｌ及びΔＲにより変
形する際に発生する。

この為、ｍ列ｎ段の素線により構成されているコイルの
型付においてずれ量が問題となる場合は、上記φ′及び
Ｌ′をそれぞれ予め定められた円錐角φ、コイルエンド
部長さＬに等しく定めた上記順序に従って曲げ加工を行
い、コイルエンド部クランプ及び下がり付板５γを解放
する前にｍ列ｎ段の素線を接着剤等で結合し、各素線が
ずれないように拘束した後解放することにより、第１０
図のΔｌ及びΔＲに相当するスプリングバック量を零と
することができる。

これは接着剤の剪断強度でスプリングバックを抑えられ
るためである。

同様に第１０図のΔθについても接着剤の剪断強度によ
りスプリングバックを抑えることができる。

すなわち、ｍ列ｎ段の素線を接着剤で拘束することによ
り、スプリングバツクカが接着剤の強度以下であればス
プリングバック量を零にすることができる。

このように、スプリングバックを考慮してオーバーペン
ディングを行うかあるいは接着剤を用いて素線どうしを
一体化することにより、寸法精度のよいものを得ること
ができる。

以上述べたように、本発明は、従来のハノマリングによ
る手作業を排し、単純な回転動作の組合わせでコイルエ
ンドのインボリュート部及びコイル接続部の成形を可能
とする方法であるから、ハーフコイル導体の機械化が達
成しうるので、作業能率を大幅に向−ヒすることが可能
となる。

具体的に言えは、従来のハンマリングによると、１本の
ハーフコイル導体を成形するには、２人がかりで約５０
分を要したが、本発明においては、ほとんど人手を要せ
ず５分程度で成形作業が終ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の整形方法を示す斜視図、第２図は本発明
によるコイルエンド部のインボリュート形成形の原理を
示す原理図、第３図は本発明の実施するためのインボリ
ュート形成形装置の一実施例を示す平面図、第４図はそ
の側面図、第５図は本発明を実施するためのコイル直線
端Ｒ部の成形装置の−実施例を示す斜視図、第６図はそ
の動作状態を示す斜視図、第７図は本発明を実施するた
めのコイル接続部成形装置の一実施例を示す斜視図、第
８図及び第９図はその動作状況を示す斜視図、第１０図
は加工後のスプリングバック量を示す説明図、第１１図
は、スプリングバック量を考慮した本発明による方法を
説明する説明図である。 第１２図は本発明の概要を例示する説明図である。 ３Ａ・・・・・・コイル直線部、３ Ｂ・・・・・・コ
イルエンド部、３Ｃ・・・・・・直線端Ｒ部、３Ｄ・・
・・・・コイル接続部、４・・・・・・直線部クランプ
、５〜８・・・・・・第１〜第４コイルエンド部クラン
プ、３２〜３４・・・・・・ローラ、３５・・・・・田
一ラ支持部、３８・・・・・・Ｒ型、４０・・・・・・
回転アーム、４１・・・・・・モータ、５０・・・・・
・Ｒ型、５Ｌ５５・・・・・・トルクアクチュエータ、
５２・・・・・・曲げアーム、５３ ． ５４・・・・
・・曲げローラ、５６・・・・・・下がり付アーム、５
７・・・・・・下がり付板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次の（イ）〜（ホ）の工程からなる回転電機用ハー
   フコイル導体の型付方法。 （イ）複数本の角形線材を束ねたハーフコイル導体素材
   の２個所を鈍角に曲げる。 （ｃ＋） ＃ハーフコイル導体における前記（イ）の
   工程で曲げた部分を保持した状態で、該曲げ部より外方
   端部に沿って大径となるコイルエンド支持手段によりコ
   イルエンド部の複数箇所を支持する。 （ハ）少なくとも最外端に位置するコイルエンド支持手
   段を１駆動して各コイルエンド支持手段に異なる角度の
   円運動を行イつぜ、コイルエンド部をインボリュート形
   に成形する。 （ニ） コイルエンド部の最外端部であるコイル接続部
   を、コイルエンド支持手段の最外端部のものに装着した
   型付装置により、該コイルエンド支持手段の軸心方向即
   ち前記（ハ）工程における各コイルエンド支持手段の円
   運動の各中心を外方に向って結って得られる方向に曲げ
   る。 ｍ 前記（ニ）の工程で曲げられたコイル接続部を、
   前記（（ニ）に記載の型付装置とは別の型付装置により
   、コイル直線部と平行となるように曲げる。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の回転電機用ハーフコイ
   ル導体の型付方法において、少くとも前記（ハ）の曲げ
   工程をオーバーペンディングにより行うことを特徴とす
   る回転電機用ハーフコイル導体の型付方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の回転電機用ハーフコイ
   ル導体の型付方法において、少くとも前記（ハ）の曲げ
   工程完了後、コイルを保持した状態で複数本の角形線材
   どうし，を接着剤で一体化してずれをなくすることを特
   徴とする回転電機用ハーフコイル導体の型付方法。