WO2015093562A1 - 冷間圧接装置、コイル製造装置、コイルおよびその製造方法 - Google Patents

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    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/38Conductors

Definitions

  • the present invention relates to a cold welding apparatus, a coil manufacturing apparatus, a coil, and a manufacturing method thereof, which are joined by pressing and deforming flat plates.
  • Examples of the coil device in which the coil is disposed around the core (stator core) of the stator core (stator) include electric devices such as a motor, a generator, a transformer, and the like. In order to reduce the size and size, it is important to improve the space factor of the coil in the core.
  • a coil using a flat conductor (hereinafter referred to as a flat coil) is known as a coil capable of improving the space factor in the core.
  • a flat coil is also called a flat (square) coil, a square (square) coil, an edgewise coil, etc., and is used for a coil wound with a round conductor whose cross-section perpendicular to the longitudinal direction is substantially circular.
  • a method for manufacturing a flat coil a method of winding a long flat conductive wire (rectangular conductive wire) into a substantially rectangular shape is known (for example, see Patent Document 1). Also known is a method in which a rectangular conductor (flat conductive material) with a length of one turn of a coil is laminated, and the lower end upper surface and the upper lower end surface are overlapped and repeated by a joining means to form a spiral structure. (For example, refer to Patent Document 2).
  • a cold welding method is known as a conductor connection method (see, for example, Patent Document 3).
  • the outer periphery of the rectangular conductor wire used for the coil is coated with an insulating resin in advance, the winding of the rectangular conductor becomes thin due to the bending at the corners on the outer periphery side, which reduces the withstand voltage of the coil device. there were.
  • the present invention provides a cold pressure welding apparatus and a coil manufacturing apparatus that can satisfactorily improve the stability of a connecting portion even between flat conductors, and improve the space factor and heat dissipation.
  • An object of the present invention is to provide a coil using a flat conductor and a method of manufacturing the same, which is possible and does not cause deterioration of characteristics due to cutting and joining.
  • the present invention solves the above problems by the following means.
  • the present invention provides a first holding part capable of sandwiching a first flat conductor, and a second holding part arranged opposite to the first holding part and capable of sandwiching a second flat conductor. And a driving unit that moves the first holding unit and the second holding unit, wherein the driving unit includes the first holding unit and the second holding unit, respectively.
  • the first holding part and the second holding part are movable between a first direction separation position and a proximity position along the direction of the second direction, respectively, and a second direction separation position and a sandwiching direction along the second direction, respectively.
  • the first holding portion and the second holding portion are moved to the holding position, and the first flat conductor is held by the first holding portion in the holding state.
  • the second holding part is moved in the direction from the first direction separation position to the proximity position, and the end face of the first flat conductor and the end face of the second flat conductor are abutted and pressed to join each other.
  • the first holding part and the second holding part are moved to the first direction separation position and to the second direction separation position, respectively. is there.
  • the present invention also relates to the above invention, wherein the first holding portion has a depth direction smaller than a thickness of the first flat conductor and a width direction equal to the width of the first flat conductor.
  • a groove is provided, and the second holding portion is provided with a groove whose depth direction is smaller than the thickness of the second flat conductor and whose width direction is equal to the width of the second flat conductor.
  • the present invention also relates to the above invention, and further includes a movement restricting member that holds the first flat conductor and the second flat conductor at a predetermined position in the first direction at least in the retracted state.
  • the cold pressure welding apparatus according to (1) or (2) above, characterized in that.
  • each of the sandwiching surface of the first holding unit and the sandwiching surface of the second holding unit is at least partially an anti-slip processed surface.
  • the cold pressure welding apparatus according to any one of (1) to (3) above.
  • the present invention relates to the cold pressure welding apparatus according to (4), wherein the anti-slip processed surface is a surface having high frictional resistance.
  • the present invention relates to the cold pressure welding apparatus according to (4), wherein the anti-slip processed surface is a highly adsorptive surface.
  • the present invention also relates to the above invention, and further includes an urging member that urges the first holding portion and the second holding portion in directions away from each other.
  • an urging member that urges the first holding portion and the second holding portion in directions away from each other.
  • the present invention is also a coil manufacturing apparatus for forming a helical structure by joining together a plurality of strip-like flat conductors that can be spiral when continuous, and each of the flat conductors and the other flat conductors A first holding unit and a second holding unit that can be sandwiched between the first holding unit and the second holding unit, and a driving unit that moves the first holding unit and the second holding unit,
  • the preparation length that is the total distance in the longitudinal direction of the strips of the plurality of flat conductors is set to be longer than the completion length in the longitudinal direction of the spiral structure to be completed by a margin.
  • the present invention also relates to the above-mentioned invention, wherein the driving unit is movable between the first direction separated position and the adjacent position along the first direction with respect to the flat conductor and the other flat conductor, respectively.
  • the first holding part and the second holding part are respectively movable between a second direction separation position and a holding position along the second direction, and in the holding state, the first holding part And the second holding part are moved to the holding position, the flat conductor is held by the first holding part, and the other flat conductor is held by the second holding part.
  • the first holding part and the second holding part in the clamped state are moved in the direction from the first direction separation position toward the proximity position, and the end face of the flat conductor and the end face of the other flat conductor And in a retracted state, the first holding part and Serial second holding portion with each movement in the first direction spaced position moves in the second direction separated position, it is a coil manufacturing apparatus according to (8), wherein the.
  • the present invention also relates to the above-described invention, wherein the first holding part and the second holding part are respectively movable along the second direction, the first holding body and the second holding body.
  • the first holding body and the second holding body are each provided with a flat conductor holding groove, and the flat conductor is brought into contact with the first holding body and the second holding body.
  • One holding body end face that holds the flat conductor and the other flat conductor in a holding groove and is constituted by one end face of the first holding body and one end face of the second holding body. Is located in the space inside the spiral structure, and the distance from the end surface of the holder to the end of the nearest flat conductor holding groove is the space inside the spiral structure along the third direction.
  • the present invention also relates to the above-described invention, and further includes a movement restricting member that holds the flat conductor and the other flat conductor at a predetermined position in the first direction at least in the retracted state.
  • the coil manufacturing apparatus according to (9) or (10).
  • the present invention also relates to the above-mentioned invention, wherein at least a part of the sandwiching surface of the first holding unit and the sandwiching surface of the second holding unit is an anti-slip processed surface.
  • the coil manufacturing apparatus according to any one of (8) to (11) above.
  • the present invention also relates to the above-described invention, wherein the anti-slip processed surface is a surface with high friction resistance.
  • the present invention also relates to the above-described invention, and the coil manufacturing apparatus according to (12), wherein the anti-slip processed surface is a highly adsorptive surface.
  • the present invention also relates to the above-described invention, and further includes an urging member that urges the first holding portion and the second holding portion in a direction away from each other.
  • an urging member that urges the first holding portion and the second holding portion in a direction away from each other.
  • the present invention also relates to the above-mentioned invention, wherein the flat conductor is elastically deformed and / or plastically deformed in the spiral traveling direction of the helical structure, leaving the vicinity of the end face to be cold-welded.
  • the coil manufacturing apparatus according to any one of (8) to (15), wherein cold welding is performed between the conductor and the conductor.
  • the present invention also relates to the above invention, wherein the deformation amount of the elastic deformation and / or the plastic deformation of the flat conductor in the spiral traveling direction is the first holding part and the second holding part, It is set to the quantity which avoids interference with the said flat conductor, It is a coil manufacturing apparatus as described in said (16) characterized by the above-mentioned.
  • the present invention also relates to the above invention, wherein at least one of the flat conductor and the other flat conductor is a U-shaped coil piece in which two corners are formed.
  • the coil manufacturing apparatus according to any one of (8) to (17).
  • the present invention also relates to the above-mentioned invention, wherein the cold welding is performed while measuring the distance in the longitudinal direction of the band, and the coil manufacturing according to any one of (8) to (18), Device.
  • the present invention also relates to the above invention, wherein in the measurement of the distance in the longitudinal direction of the band, slip detection at the time of pressing the flat conductor and the other flat conductor is performed. It is a coil manufacturing apparatus of description.
  • the present invention also relates to the above invention, comprising a plurality of holding units comprising the first holding part and the second holding part, wherein each of the plurality of holding units has at least a depth of the flat conductor holding groove.
  • the present invention also relates to the above invention, from the above (8), characterized in that an interference avoidance space for accommodating a part of the flat conductor is provided ahead of the spiral direction of the spiral structure.
  • the coil manufacturing apparatus according to any one of (21).
  • the present invention also provides a plurality of strip-like flat conductors that can be formed into a spiral structure when continuous, and the preparation length that is the total distance in the longitudinal direction of the plurality of the flat conductors is to be completed. Is set to be longer than the completed length in the spiral longitudinal direction, and the end surfaces of the plurality of flat conductors are pressed along the belt longitudinal direction to shorten the distance in the belt longitudinal direction.
  • the helical structure is formed by joining a plurality of the flat conductors together by setting the total shortened distance for reducing all of the plurality of flat conductors by the cold pressure welding to the margin. This is a method for manufacturing a coil.
  • the present invention also relates to the above-mentioned invention, wherein the flat conductor is elastically deformed and / or plastically deformed in the spiral traveling direction of the helical structure, leaving the vicinity of the end face to be cold-welded.
  • the present invention also relates to the above-mentioned invention, wherein the deformation amount of the elastic deformation and / or the plastic deformation of the flat conductor in the spiral traveling direction is a holding portion that holds the flat conductor during the cold welding.
  • the present invention also relates to the above invention, wherein at least one of the flat conductor and the other flat conductor is a U-shaped coil piece in which two corners are formed. (23) From the manufacturing method of the coil in any one of (25).
  • the present invention also relates to the above-described invention, wherein the cold welding is performed while measuring the distance in the longitudinal direction of the band.
  • the present invention also relates to the above invention, wherein in the measurement of the distance in the longitudinal direction of the band, slip detection is performed when the flat conductor and the other flat conductor are pressed. It is a manufacturing method of the described coil.
  • the present invention also relates to the above-described invention, and includes a step of integrally forming the helical structure into a desired shape, and a step of integrally covering the helical structure after forming with a film.
  • the coil manufacturing method according to any one of the above (23) to (28), wherein
  • the present invention also relates to the above invention, wherein the spiral structure is formed in a curved shape in which an inner peripheral end portion is not flush with an outer peripheral end portion. 29) The method for producing a coil according to any one of the above.
  • the present invention is also a coil having a spiral structure in which strip-shaped flat conductors are continuous in a spiral shape, and the first periphery of the spiral of the spiral structure is partly flatter than the other part.
  • a first thin part having a thin plate thickness of the conductor is provided, and a second thin part having a flat plate thickness smaller than the other part is provided in a part of the second circumference continuous to the first circumference. It is the coil characterized by the above-mentioned.
  • the present invention also relates to the above invention, wherein the first thin portion is provided in at least two places on the first circumference, and the second thin portion is provided in at least one place on the second circumference. It is a coil as described in said (31) characterized by the above-mentioned.
  • the present invention also relates to the above-mentioned invention, wherein the first thin portion and the second thin portion are provided at positions overlapping in the axial center direction of the spiral structure, and between the thin portions.
  • the present invention also relates to the coil according to any one of (31) to (33) above, wherein the helical structure is integrally covered with a film.
  • the present invention also relates to the above invention, wherein the spiral structure is formed in a curved shape in which an inner peripheral end portion is not flush with an outer peripheral end portion. 34).
  • the present invention also relates to the above invention, wherein a gap portion of the flat conductor is formed between the first thin portion and the second thin portion, and a part of the coating is embedded in the gap portion. It is a coil as described in said (34) characterized by the above-mentioned.
  • the present invention also includes a step of preparing a plurality of strip-shaped flat conductors that can be formed into a spiral structure when continuous, and joining the end faces of the plurality of flat conductors to form the spiral structure; A method of manufacturing a coil, comprising: integrally forming a structure into a desired shape; and covering the spiral structure after forming with a film.
  • the present invention is also modified so that a step corresponding to the thickness of the flat conductor is formed along a spiral traveling direction in a part of the first circumference of the spiral of the spiral structure.
  • a part of the first circumference and a part of the second circumference are the same side surface of the spiral structure. It is a manufacturing method of the coil as described in above.
  • any one of the above (37) to (39) is characterized in that at least a part of the plurality of flat conductors has a shape having a different width and / or thickness in the band width direction. It is a manufacturing method of the coil as described above.
  • the spiral structure may be deformed so as to have a step along the spiral traveling direction in a part of the first circumference, and a part of the second circumference.
  • a part of the first circumference and a part of the second circumference are the same side surface of the spiral structure. It is a coil as described in.
  • the spiral structure is characterized in that the width and / or thickness of the flat conductor connected in the spiral traveling direction is changed in the strip width direction. , (41), (42).
  • a cold pressure welding apparatus and a coil manufacturing apparatus that can improve the stability of a connecting portion satisfactorily even between rectangular conductors, and improve space factor and heat dissipation. It is possible to provide a coil using a flat conductor and a method for manufacturing the same, which can be improved and does not deteriorate characteristics due to cutting and joining.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the coil manufacturing apparatus which concerns on this embodiment, (a) It is a side view of a holding part, (b) It is a front view of a coil, (c) It is a front view of a holding part. It is a side view of the holding
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a cold pressure welding apparatus 10 according to the present embodiment
  • FIG. 1A is an external view (front view) schematically showing a part of the configuration of the cold pressure welding apparatus 10.
  • FIG. 1B is a top view of the flat conductor C
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1B.
  • the cold pressure welding device 10 is a device for cold pressure welding two flat conductors C (C1, C2), and includes a first holding portion 11, a second holding portion 12, A drive unit 13 and a control unit 14 are included.
  • the flat conductor C refers to a strip-shaped (tape-shaped) conductor configured in a plane with respect to a round wire conductor, as shown in FIGS. That is, the flat conductor is a band-shaped member having two wide surfaces WS facing each other and two narrow surfaces WT facing each other and being long in a predetermined direction, as shown in FIGS.
  • the cross section perpendicular to the band longitudinal direction BL cross section taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4B is a conductor having a rectangular or rounded rectangular shape as shown in FIG.
  • a flat conductor a rectangular conductor whose cross section orthogonal to the longitudinal direction of the band is rectangular (the upper diagrams of FIGS. 5B and 5C) will be described as an example.
  • the flat conductor C in the present invention may be a strip-shaped conductor formed in a plane with respect to the round wire conductor, and has a substantially square cross-sectional view in the section AA in FIG. It may be.
  • the first holding part 11 is movable along the first direction (the longitudinal direction of the rectangular conductor band; the X direction in FIG. 5A).
  • the first holding part 111 and the first lower holding part 112 Composed.
  • the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 are arranged to face each other so as to have an opposing surface OS1 along the first direction (hereinafter referred to as the X direction).
  • the upper holding body shown in the drawing is referred to as a first upper holding body 111
  • the lower holding body shown in the drawing is referred to as a second lower holding body 122.
  • the first upper holding body 111 is, for example, a rear holding body
  • the first lower holding body 112 is, for example, the front side. It becomes the side holder.
  • the first upper holding body 111 may be, for example, a left holding body
  • the first lower holding body 112 may be, for example, a right holding body.
  • the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 are movable along the X direction, and the opposing surface OS1 along the X direction has a second direction (the plate thickness direction of the flat conductor; It can move along the Y direction in FIG.
  • the Y direction is a direction different from the X direction, for example, a direction orthogonal to the X direction.
  • the second holding part 12 is arranged to face the first holding part 11 so as to have an opposing surface OS2 along the second direction (hereinafter referred to as the Y direction) with the first holding part 11,
  • the same configuration as the one holding unit 11 is provided. Therefore, although a detailed description is omitted, the second holding unit 12 is movable along the X direction, and includes the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122.
  • the description of “upper and lower” of the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 is the same as that of the first holding unit 11.
  • the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 are movable along the X direction, and are movable so that the facing surfaces OS1 are in contact with or separated from each other along the Y direction.
  • first holding part 11 and the second holding part 12 are urged by an urging member (for example, a coil spring) 15 in a direction away from each other along the X direction.
  • first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 are urged by a urging member (for example, a coil spring) in a direction away from each other along the Y direction
  • second The upper holding body 121 and the second lower holding body 122 are biased by a biasing member (for example, a coil spring) in a direction away from each other along the Y direction.
  • the driving unit 13 moves the first holding unit 11 and the second holding unit 12 along the X direction and the Y direction via a drive transmission unit (not shown) according to an instruction from the control unit 14.
  • a movement restricting part 17 that suppresses the movement of the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 mainly in the Y direction is provided. .
  • the movement restricting portion 17 abuts on both surfaces of the first flat conductor C1 (second flat conductor C2) and restricts movement in the Y direction.
  • the movement of one side along the X direction (the direction in which the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are close to each other) is allowed, and the other side along the X direction (the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are separated).
  • Direction the movement of one side along the X direction (the direction in which the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are close to each other) is allowed, and the other side along the X direction (the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are separated).
  • the movement restricting portion 17 is a roller body that is urged toward the central direction of the first holding portion 11 and the second holding portion 12 by an urging member (coil spring, leaf spring, etc.) 171. .
  • the movement restricting portion 17 is formed with uneven shapes (not shown, for example, a saw blade-shaped uneven shape) along the circumferential direction on both end sides in the rotation center axis direction, and holds a flat conductor at the roller body portion. ing.
  • the movement restricting portions 17A and 17B of the first holding portion 11 will be described. When the first flat conductor C1 moves in the left direction in the drawing along the X direction, the movement restricting portion 17A rotates clockwise.
  • the movement restricting portion 17B rotates counterclockwise to enable the movement of the first rectangular conductor C1.
  • the movement restricting portion 17A rotates counterclockwise and the movement restricting portion 17B tries to rotate clockwise.
  • the concave and convex shapes provided along the circumferential direction at both ends of the central axis mesh with each other, and the movement of the first rectangular conductor C1 in the right direction is restricted to prevent rotation. The same applies to the second holding unit 12.
  • a pressing portion 18 is provided outside the first holding portion 11 and the second holding portion 12 in the Y direction.
  • the pressing unit 18 presses the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 so as to contact each other, and the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 contact each other. Press these.
  • FIGS. 2 and 3 are front views in which the first holding unit 11 and the second holding unit 12 are extracted, and are diagrams illustrating the state of these movements.
  • first holding portion 11 first upper holding body 111 and first lower holding body 112
  • second holding portion 12 second upper holding body 121 and second lower holding body 1202. It is a figure explaining the movement along a direction.
  • the opposing surfaces OS1 of the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 are the most in the Y direction. It is a position to be separated. Hereinafter, this position is referred to as a Y-direction separation position. Further, this state is a position where the opposing surfaces OS2 of the first holding unit 11 and the second holding unit 12 are most separated from each other in the X direction, and this position is hereinafter referred to as an X direction separation position.
  • (B) in the figure shows a state in which it has moved from the state shown in (a) to a position where the opposing surface OS1 of the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 abuts.
  • the first holding unit 11 sandwiches the first flat conductor (the wide surface WS thereof) by the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112, and the second holding unit 12 is the second upper holding body 121.
  • the second lower holding body 122 sandwich the second rectangular conductor (the wide surface WS thereof).
  • the first holding unit 11 sandwiches the first flat conductor C1 projecting from the facing surface OS2 along the Y direction in the direction of the second holding unit 12.
  • maintenance part 12 protrudes the 2nd flat conductor C2 to the 1st holding
  • the protrusion amount A1 of the first flat conductor C1 from the first holding portion 11 and the protrusion amount A2 of the second flat conductor C2 from the second holding portion 12 will be described later.
  • the position where the opposing surfaces OS1 of the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 (the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122) abut on each other is referred to as a clamping position in the following description. That is, the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 (the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122) can move between the sandwiching position and the Y direction separation position.
  • a nipping release position (in the Y direction) is included between the nipping position and the Y direction separation position.
  • the release position in the Y direction (hereinafter referred to as the Y direction release position) is a distance smaller than the Y direction separation position, and the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 (the second upper holding body 121 and the second lower holding body).
  • the body 122) is spaced apart.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the movement of the first holding unit 11 and the second holding unit 12 mainly along the X direction.
  • FIG. 3A shows a position where the first holding unit 11 and the second holding unit 12 have moved along the X direction so that the opposed surface OS2 is closest to the state of FIG.
  • this position is referred to as a proximity position. That is, the 1st holding
  • the first holding portion 11 holds the first flat conductor C1 with the protruding amount A
  • the second holding portion 12 holds the second flat conductor C2 with the protruding amount A2 ( 2 (b))
  • the first holding part 11 and the second holding part 12 do not come into contact with each other, but the first rectangular conductor C1 and the second holding part 12 are not in contact with each other.
  • the flat conductor C2 comes into contact (joining) and is pressed in a different manner.
  • the protrusion amount A1 of the first flat conductor C1 from the first holding portion 11 and the protrusion amount A2 of the second flat conductor C2 from the second holding portion 12 are respectively the first holding portion 11 and the second holding portion 12.
  • the amount is slightly longer than the length of contact with each other (the amount that can be pressed together after contact).
  • a pressing release position (in the X direction) is included between the proximity position and the X direction separation position (FIG. 2A).
  • the release position in the X direction (hereinafter referred to as the X direction release position) is a position where the first holding unit 11 and the second holding unit 12 are separated by a distance smaller than the X direction separation position.
  • FIG. 4 is a side view of the first holding unit 11 as viewed from the second holding unit 12 side toward the opposing surface OS2 of the first holding unit 11 (viewed in the direction of arrow V in FIG. 1).
  • FIG. 2A shows a state where the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 are separated from each other in the Y direction (the state shown in FIG. 2A), and FIG. The state in the state (Fig. 2 (b)) is shown.
  • the first upper holding body 111 has a rectangular conductor holding groove 111A at a position close to one end face (right end face in the drawing) 111S in the third direction (the rectangular short band direction of the rectangular conductor; the Z direction in the figure).
  • the first lower holding body 112 is provided with a rectangular conductor holding groove 112A at a position close to one end face (right end face in the drawing) 112S in the third direction (hereinafter referred to as Z direction).
  • the third direction (Z direction) is a direction different from the X direction and the Y direction, respectively, and is a direction orthogonal to both in this case.
  • One end face 111S of the first upper holding body 111 and one end face 112S of the first lower holding body 112 are located on the same plane, and one end face in the third direction (Z direction) 1 is the front of the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112, and is the end face close to the operator.
  • the rectangular conductor holding grooves 111A and 112A are located on the inner side of the first upper holding body 111 and the end surfaces 111S and 112S of the first lower holding body 112 at a distance d1 in the third direction (Z direction), and the first upper holding body. It is a rectangular groove provided on the opposing surface OS1 of the body 111 and the first lower holding body 112.
  • the rectangular conductor holding grooves 111A and 112A need to reliably hold (clamp) the rectangular conductor. Therefore, the shape is along the outer shape of the flat conductor, and the depth d2 of the groove is less than half the thickness d3 of the sandwiched flat conductor (here, the first flat conductor C1). . Specifically, the depths of the rectangular conductor holding grooves 111A and 112A are about 5/100 mm smaller than 1 ⁇ 2 of the thickness d2 of the rectangular conductor.
  • the rectangular conductor The holding grooves 111A and 112A become one square columnar hole that penetrates the first holding part 11 in the X direction, and a flat conductor (first flat conductor C1) is compressed in the plate thickness d2 direction into the hole.
  • first flat conductor C1 first flat conductor C1
  • the flat conductor holding grooves 111A and 112A are in close contact with each other, and are held between the first holding portions 11 (the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112).
  • the flat conductor holding grooves 111A and 112A have an anti-slip processed surface NS.
  • the anti-slip processed surface NS is, for example, a high frictional resistance surface or a high adsorptive surface. Specifically, for example, a surface that increases the frictional resistance by fine concavo-convex processing by sandblasting or the like, or a so-called saw blade formed so that the frictional resistance in one direction is higher than the frictional resistance in the other direction.
  • corrugation was formed may be sufficient.
  • the adsorption power may be a surface in which the adsorption power is increased by being in a vacuum state, or may be a surface in which the adsorption power is increased by vacuum pressure or atomic force by mirror finishing.
  • the degree of unevenness processing is large, a non-uniform electric field is generated (corona discharge), and there is a possibility that the coating may be broken when a coil is manufactured. Therefore, it is desirable to have a fine unevenness that can be formed by sandblasting.
  • the anti-slip processed surface is formed to a thickness (depth) of 10% of the plate thickness.
  • the second upper holding member 121 has one end face (front face close to the operator) in the third direction (Z direction).
  • a rectangular conductor holding groove 121A is provided in a position close to the first upper holding body 121
  • a rectangular conductor holding groove 122A is provided in the second upper holding body 121 in a position close to one end face in the third direction.
  • the configuration of the flat conductor holding grooves 121A and 122A is the same as that of the flat conductor holding grooves 111A and 112A of the first holding unit 11.
  • the drive unit 13 moves the first holding unit 11 and the second holding unit 12 between the X direction separation position and the proximity position along the X direction via a drive transmission unit (not shown) according to an instruction from the control unit 14.
  • the drive transmission unit can be configured with an appropriate configuration such as a linear guide, a cam mechanism, or a rack and pinion, for example.
  • the drive unit 13 sandwiches the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 along the Y direction via a drive transmission unit (not shown) according to an instruction from the control unit 14 and the Y direction. While moving between the separated positions, the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 are moved between the clamping position and the Y-direction separated position.
  • the drive unit 13 holds the first holding unit 11 and the second holding unit 12 in one of the holding state, the press-contact state, the press-release state, the retracted state, or a transition state between these two states. It can control so that it may be in this state.
  • the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 of the first holding unit 11 are separated from each other in the Y direction along the Y direction (see FIG. 2 ( a)) to the clamping position (FIG. 2B), the first flat rectangular conductor C1 is clamped by the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112, and the second holding part 12
  • the upper holding body 121 and the second lower holding body 122 are moved along the Y direction from the Y direction separation position (FIG. 2A) to the clamping position (FIG. 2B), and the second upper holding body 121 and The second flat conductor C2 is sandwiched between the second lower holding bodies 122.
  • the first holding unit 11 sandwiches the first flat rectangular conductor C1 in the direction of the second holding unit 12 from the facing surface OS2 along the Y direction by the protruding amount A1
  • the second holding unit 12 includes: The second flat conductor C2 is protruded from the facing surface OS2 along the Y direction in the direction of the first holding portion 11 by the protruding amount A2, and is sandwiched.
  • the pressing portion 18 presses the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 so as to contact each other, and the second upper holding body 121 and the second lower holding body. These are pressed so that the body 122 contacts. Accordingly, the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are in close contact with the rectangular conductor holding grooves 111A and 112A in a state where the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are compressed in the plate thickness direction (a state where the plate thickness is thinned), It is clamped by the second holding part 12 (see FIG. 4).
  • the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 of the first holding unit 11 in the Y-direction release position are in the clamping position (FIG. 2B).
  • the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 are clamped to hold the first flat rectangular conductor C1, and the second upper portion of the second holding portion 12 at the Y-direction release position (FIG. 2C) is moved.
  • the holding body 121 and the second lower holding body 122 are moved to the holding position (FIG. 2B) to hold the second flat rectangular conductor C2 between the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122. There is also.
  • the pressing portion 18 presses the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 so as to contact each other, and the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 come into contact with each other. Press these.
  • the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are in close contact with the rectangular conductor holding grooves 111A and 112A in a state where the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are compressed in the plate thickness direction (the plate thickness is reduced). It is sandwiched between the first holding part 11 and the second holding part 12 (FIG. 4).
  • the first holding part 11 and the second holding part 12 in the sandwiched state are moved from the X direction separation position (FIG. 2A) along the X direction against the urging force of the urging member 15. It moves to the proximity position (FIG. 3A).
  • the first flat conductor C ⁇ b> 1 protrudes from the first holding part 11
  • the second flat conductor C ⁇ b> 2 protrudes from the second holding part 12.
  • These protrusion amounts A1 and A2 are slightly smaller than the lengths at which the opposite end surfaces in the longitudinal direction of the belt contact each other when the first holding portion 11 and the second holding portion 12 are in the proximity position (FIG. 3A).
  • the opposing end faces of the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are first brought into contact (contact), and then the driving unit. 13, the first holding part 11 and the second holding part 12 are moved to the close position (FIG. 3A), so that the contacted end faces of the first flat conductor C1 and the second flat conductor C2 are pushed together.
  • the stable oxide film formed on the end faces is removed, and These are plastically deformed to make the active surface
  • the active planes are brought closer to 10 angstroms or less to cause mutual bonding of atoms between the metals to perform cold welding, that is, by cold welding, the first rectangular conductor C1 and the second rectangular
  • the length of the conductor C2 in the longitudinal direction of the band is compressed (shortened) after the pressure welding as compared with that before the pressure welding, and the amount of shortening is the same in the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2.
  • the first flat conductor C1 When the length before press contact with the first flat conductor C1 is L01 and the length before press contact of the second flat conductor C2 is L02, the first flat conductor C1 has a length L01 'due to press contact, and the second flat angle.
  • the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 at the Y direction release position (FIG. 2C), or at the Y direction release position and the X direction release position (FIG. 3B).
  • the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 are moved to the holding position (FIG. 2B), and the first holding portion 11 and the second holding portion 12 are resisted against the urging force of the urging member 15.
  • the end face of the first flat conductor C1 and the end face of the second flat conductor C2 are butted against each other and cold-welded (FIG. 3A).
  • the first holding unit 11 and the second holding unit 12 that are in the pressure-contact state are controlled so as to move away from each other along the X direction, and the first holding unit 11 and the second holding unit 12 are moved.
  • Move to the X direction release position Further, the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 are controlled to move in the direction separating from each other along the Y direction, and the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 are moved in the first Y direction.
  • the release position Further, the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 are controlled to move in the direction separating from each other along the Y direction, and the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 are moved in the second Y direction. It moves to the release position (FIG. 3B).
  • the first holding part 11 and the second holding part 12 finally reach the close position, and further pressing of the first flat conductor C1 and the second flat conductor C2 stops, so that the pressing is repeated.
  • the state transitions to the sandwiching state via the pressure release state, and the first and second rectangular conductors C1 and C2 are sandwiched again by the first holding unit 11 and the second holding unit 12.
  • the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 may not be able to be separated by only the urging force.
  • the first holding portion (the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112) is moved.
  • the second holding part (second upper holding body 121 and second lower holding part) moves along the X direction in the direction away from the second holding part 12 via the drive transmission part and returns to the first X direction release position.
  • the body 122) is moved in the direction away from the first holding unit 11 along the X direction and returned to the second X direction release position through the drive transmission unit.
  • the first holding unit 11 and the second holding unit 12 that are in the press-contact state, the press-release state, or the clamping state are controlled so as to move to the X-direction separated position along the X direction.
  • the holding body 111 and the first lower holding body 112 are moved along the Y direction to move to the Y direction separation position, and the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122 are moved along the Y direction. It moves to the Y direction separation position (FIG. 2A).
  • the cold welding apparatus 10 can be cold-welded with a single press between the rectangular conductors, but it is desirable to repeat the pressing several times for one joint portion in order to stabilize the joint surface.
  • the amount of pressing (compression amount) per time of the cold welding apparatus 10 is about 0.5 mm for both the first flat conductor C1 and the second flat conductor C2. Then, when one part is repeatedly pressed 3-4 times (cold pressure welding) and compressed by about 1 mm or more (preferably about 1.5 mm or more, specifically about 2 mm), stable joining is achieved. A surface is obtained.
  • the cold pressure welding apparatus 10 of this embodiment repeats the clamping state, the pressure welding state, and the pressure welding released state, and cold-welds the first flat conductor C1 and the second flat conductor C2.
  • the end faces of the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are in contact with each other. After contact (contact), the end faces are pressed and cold-welded. Since the first holding unit 11 and the second holding unit 12 that are in the close position do not approach each other any more, the first holding unit 11 and the second holding unit 11 are temporarily shifted to the press-contact release state (FIG. 3B).
  • the holding unit 12 is moved to the Y direction release position to release the holding of the rectangular conductor, and the first holding unit 11 and the second holding unit are moved to the X direction release position.
  • the first holding conductor 11 holds the first flat conductor C1 so that the predetermined protruding amount A1 protrudes after the transition to the clamping state, and the second holding portion 12 causes the second holding portion 12 to protrude.
  • the X-direction release position is a position where the first holding unit 11 can teach the first flat conductor C1 by protruding the protrusion amount A1, and the second holding unit 12 protrudes the second flat conductor C2. It is a position that can be protruded and clamped by the amount A2.
  • the X-direction release position does not have to be a position where each of the rectangular conductors protrudes with the protruding amounts A1 and A2 when the state is subsequently changed to the holding state (with the position maintained). In that case, in the clamping state, the first holding part 11 and the second holding part 12 may be moved and held to positions where the flat conductors protrude with the protruding amounts A1 and A2.
  • the cold welding apparatus 10 further moves in a direction in which the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 are separated along the X direction. It is preferable to provide another movement restricting portion (fixing member 16) that restricts the movement of the first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 along the Y direction.
  • the fixing member 16 is slightly wider than the thickness of the portion of the first flat conductor C1 and the second flat conductor C2 that are not plastically deformed, and is longer than the length of the joint portion CP in the plate thickness direction.
  • the drive unit 13 causes the first holding unit 11 and the second holding unit 12 to release the Y direction release position and the X direction release.
  • the movement of the first flat conductor C1 and the second flat conductor C2 is restricted.
  • the columnar protrusion 161 restricts the first flat conductor C1 from moving in the direction away from the second flat conductor C2 along the X direction (the right direction in the drawing).
  • the second rectangular conductor C2 is restricted from moving along the X direction in a direction away from the first rectangular conductor C1 (left direction in the drawing).
  • the protrusion 161 having the restriction surface 163A restricts the first flat conductor C1 and the second flat conductor C2 from moving upward or downward in the drawing along the Y direction.
  • first rectangular conductor C1 and the second rectangular conductor C2 can maintain the position immediately after the pressure welding and can improve the stability of the joint surface CP, the first holding portion 11 and the second holding portion after the pressure welding. 12 can prevent the joint CP from separating.
  • the fixing member 16 is not limited to a protrusion or a plate, and may be a rubber pressing member or the like.
  • the first holding unit 11 and the second holding unit 12 are stopped at the X direction release position and the Y direction release position in the press release state, but the X direction release position and Although the Y-direction release position passes, it may not stop at the position. That is, the first upper holding body 111 and the first lower holding body 112 (the same applies to the second upper holding body 121 and the second lower holding body 122) are not between the holding position, the Y-direction release position, and the Y-direction separation position. The first holding unit 11 and the second holding unit 12 may move without stopping between the proximity position, the X direction release position, and the X direction separation position. .
  • cold welding has been used to join round wires, but according to the cold welding apparatus 10 of the present embodiment described above, good and stable cold welding of rectangular conductors can be performed. Can do.
  • the cold pressure welding apparatus 10 can be used as the coil manufacturing apparatus 20 by using coil pieces as the flat conductors (the first flat conductor C1 and the second flat conductor C2). This will be described below.
  • FIG. 5 is a top view of the wide surface WS of the flat conductor C.
  • the flat conductor C is a plurality of strip-like flat conductors that have a straight line shape (FIG. (A)) or at least one bent portion (FIG. (B) to (e)), and can be spiral when continuous. These are hereinafter referred to as coil pieces.
  • the coil pieces having the bent portions are bent in the same direction in the longitudinal direction of the band so as to form a spiral shape when they are continuous.
  • the bent portion is preferably at least one non-curved (for example, substantially right angle) shape.
  • a helical structure in which a plurality of coil pieces (flat rectangular conductors) are continuous (connected), and the coil structure includes a helical structure before completion as a coil (spiral structure to be completed).
  • a coil piece flat rectangular conductor
  • a coil piece is a linear unit or a minimum unit coil piece having a bent portion in the same direction in the band longitudinal direction of 1 to 4, and a plurality of the minimum unit coil pieces.
  • the minimum unit coil piece is called a unit coil piece, and a plurality of unit coil pieces are connected and completed as a coil (spiral structure to be completed).
  • the coil piece before the schedule is called a bonded coil piece, and the helical structure that is scheduled to be completed (completed state) is called a coil.
  • the plurality of coil pieces have substantially the same cross-sectional shape and area perpendicular to the longitudinal direction of the band.
  • the unit coil piece C0 is formed into a shape having a straight or a substantially non-curved bent portion (corner) by punching a copper plate (for example, 1 mm thick) as an example.
  • the unit coil piece C0 is a straight line (I-shape) having no bent portion in the top view of the wide surface WS (the same figure (a)), and an L-shape having one bent part (the same figure (b)).
  • U-shaped (U-shaped) having two bent portions (FIG. (C)), substantially C-shaped having three bent portions (FIG. (D)), having four bent portions, the same C-shaped (substantially O-shaped (substantially B-shaped)) (the same figure (e)).
  • U-shaped, (substantially) C-shaped, substantially O-shaped In any case, it is assumed that the bent portion (corner portion) has a substantially right-angled shape.
  • a plurality of coil pieces (unit coil pieces and / or bonded coil pieces) have a preparation length L0 which is the total distance in the longitudinal direction of the band, and is completed in the longitudinal direction of the spiral structure (coil) to be completed. It is set to be longer than the length by a margin.
  • the margin is set to a shortened total distance that is shortened by pressing when all of the plurality of coil pieces are cold-welded.
  • the preparation length L0, completed length, margin, and shortened total distance will be described in detail in the description of the coil manufacturing method described later.
  • the coil manufacturing apparatus 20 of the present embodiment is an example of the use of the above-described cold pressure welding apparatus 10, and therefore, the same configuration as that of the cold pressure welding apparatus 10 is denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted, and in the following description. A configuration suitable for use in the coil manufacturing apparatus 20 will be mainly described.
  • the coil manufacturing apparatus 20 includes a first holding part 11 and a second holding part 12 that are capable of holding a flat conductor and another flat conductor, and are disposed to face each other, And a driving unit 13 for moving these, and a plurality of strip-shaped flat conductors (coil pieces) that can be spiraled when continuous are formed to form a helical structure that forms a coil.
  • the preparation length which is the total distance in the longitudinal direction of the coil piece
  • the preparation length is set so as to be longer than the completed length in the longitudinal direction of the spiral structure to be completed, and a plurality of rectangular conductors Pressing the end faces of the (coil pieces) along the longitudinal direction of the belt and performing cold welding while shortening the distance in the longitudinal direction of the belt, shortening all of the plurality of rectangular conductors (coil pieces) by cold welding.
  • Set the total distance to a margin It is, thereby forming a helical structure.
  • the length of the coil piece (joining coil piece) held by the first holding part 11 or the second holding part 12 becomes longer as the number of coil pieces added (number of times of joining) increases. Therefore, the configurations of the first holding unit 11 and the second holding unit 12 are suitable for use in coil manufacturing.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a coil piece being manufactured by the coil manufacturing apparatus 20.
  • (A) is a schematic view (top view) of the prepared unit coil pieces, and (b) to (d) are development views of the unit coil pieces and joined coil pieces in the middle of manufacture.
  • FIG. (E) is a view in the direction of arrow V in FIG.
  • a plurality (four in this case) of U-shaped (U-shaped) unit coil pieces C0 having two bent portions are prepared and connected (continuously) to form a spiral shape of two rounds.
  • the case where the coil (helical structure) 50 which consists of is manufactured is shown as an example.
  • the two-dot chain lines at both ends of the coil pieces in FIGS. 4B to 4D indicate the finished end of the completed coil.
  • the finished end does not change (finished in the horizontal direction shown in the figure). It is assumed that the end position does not move.
  • each of the two unit coil pieces C01 and C02 is connected to form a joined coil piece CC1.
  • one end face of the joining coil piece CC1 one of the end faces where the unit coil pieces C01 and C02 are not joined
  • the unit coil piece C03 are cold-welded
  • the joining coil piece CC2 is formed (FIG. 5C)
  • one end face of the joined coil piece CC2 any one of the end faces where the unit coil pieces C01, C02, C03 are not joined
  • the coil piece C04 is cold-welded to complete the coil 50 (FIG. 4D).
  • the first holding unit 11 or the second holding unit 12 holds the bent (here, U-shaped (U-shaped)) coil pieces, and the spirally joined coil pieces CC1, CC2,. Is present in the vicinity of the first holding unit 11 or the second holding unit 12, the first holding unit 11 and the second holding unit 12 need to be configured to avoid interference with these coil pieces.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the first holding unit 11, and FIG. 7A illustrates one unit coil piece C0 as the first holding unit 11 (first upper holding body 111 and first lower holding body).
  • 112) is a diagram illustrating a state of being held, and is a diagram in which the facing surface OS2 facing the second holding unit 12 is viewed from the front.
  • FIG. 5B is a front view of the coil 50 in a completed state as viewed from the axial center direction of the spiral structure.
  • the coil piece in FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. Corresponds to the figure.
  • the first holding unit 11 will be described here, but the same applies to the second holding unit 12.
  • FIG. 2C is a front view of the first holding portion 11 (a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2A).
  • the first holding portion 11 and the joint There is a risk of interference with an area other than the coil piece (the coil piece C0 ′ extending in the U-turn from the coil piece C0 held by the first holding unit 11 in the area (a)).
  • maintenance part 11 and a coil piece (coil 50 to be completed) is set as the structure satisfy
  • spiral part end surface IS is the front of the 1st holding
  • the distance d1 to the ends (upper end in the figure) of the rectangular conductor holding grooves 111A and 112A is a spiral along the third direction (Z direction in the figure: the band width direction of the coil piece performing cold welding). It is assumed that it is smaller than the distance D1 of the internal space of the structure (coil 50).
  • the length d4 in the X direction of the first holding part 11 ((c) in the figure) is smaller than the distance D2 (in the same figure (b)) of the internal space of the spiral structure (coil 50) along the X direction.
  • FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 7A (seen from the same direction), and shows a state in which the joined coil piece CC is formed.
  • the bonded coil pieces CC are formed on one side of the first holding unit 11 (the same applies to the second holding unit 12), here, on the first lower holding body 112 side.
  • the flat rectangular conductor holding grooves 111A and 112A of the first holding part 11 are linear grooves along the X direction, only a part of the linear shape including one end face of the joined coil piece CC at the time of cold welding. Is held by the first holding unit 11. Therefore, in order to avoid interference between the joined coil piece CC and the first holding portion 11 (first lower holding body 112), the coil piece (here, the joined coil piece CC) is spirally left in the vicinity of the end face where it is cold-welded. Cold-welding is performed between the coil pieces held by the second holding unit 12 while being elastically deformed and / or plastically deformed so as to spread in the spiral direction of the structure (direction along the Y direction).
  • the deformation amount D3 of the elastic deformation and / or plastic deformation of the coil piece (here, the joined coil piece CC) in the spiral traveling direction is set to an amount that avoids interference between the first holding portion 11 and the coil piece.
  • the length (thickness) d5 along the Y direction of the holding body (here, the first lower holding body 112) on the side on which the bonded coil piece of the first holding unit 11 is formed is the coil piece (here, bonded). It is assumed that the amount of deformation D3 allowed for elastic deformation and / or plastic deformation of the coil piece CC) in the spiral traveling direction is smaller.
  • the first lower holding body 112 has a spiral structure of the spiral direction ahead (here, below the joined coil pieces in the thickness direction; the front side in the Z direction (operator side)).
  • An interference avoidance space ES (see also FIG. 4) is provided.
  • the interference avoidance space ES is a space in which a part of the bonding coil piece CC can be accommodated, and by providing this, a part of the bonding coil piece CC and the holding portion (here, the first lower holding body 112) that are joined together. ) Can be avoided. 8 and 4A, it is L-shaped in side view, but the first lower holding body 112 may be a flat plate having a thickness d5 (see FIG. 8), in which case Becomes the interference avoidance space ES.
  • the coil manufacturing apparatus 20 of this embodiment forms a helical structure by joining the coil pieces by cold pressure welding while elastically deforming and / or plastically deforming the coil pieces in the spiral traveling direction (direction along the Y direction). is there.
  • the coil pieces are connected (added) in a state of spreading in the traveling direction of the spiral, but after the spiral structure is completed, the spiral structure is integrally molded (for example, The coil 50 in which each circumference of the spiral is in close contact is formed by performing elastic deformation and / or plastic deformation that compresses in the traveling direction of the spiral.
  • the coil manufacturing apparatus 20 uses a coil piece that is longer by a compression amount (shrinkage amount) by cold compression (longer margin) based on the length after completion of the coil, and is compressed by cold compression (longer margin).
  • a coil having a desired length L is manufactured by adding coil pieces while repeating (shrinkage).
  • the distance in the longitudinal direction of the band is measured by, for example, providing a slip detection mechanism (not shown) in the first holding unit 11 and the second holding unit 12 (or in the vicinity thereof) to thereby hold the coil piece held by the first holding unit 11
  • a slip detection mechanism not shown
  • the distance in the longitudinal direction of the belt may be measured simultaneously with the cold welding (in real time) or before and after the cold welding (or before or after the cold welding).
  • the substantially right-angled bent portion of the coil piece becomes a corner portion of the coil 50. That is, according to the coil manufacturing apparatus 20 of the present embodiment, the corners on the inner peripheral side and the outer peripheral side are substantially perpendicular by joining together the coil pieces configured to have substantially right-angled bent portions by punching or the like.
  • Coil 50 can be manufactured. Conventionally, a coil with a rectangular conductor has been manufactured by winding a long rectangular conductor. However, it is inevitable that at least the corners on the inner circumference side of the coil will have a curved shape in the winding. There were limits to improvements in heat dissipation and heat dissipation.
  • the shapes formed by punching can be joined together, a right-angle (substantially right-angle) corner can be realized on the coil inner peripheral side, and the space factor is improved.
  • the joint CP is provided in a straight portion avoiding the bent portion (corner portion). That is, pressure welding is performed using the linear portion of the coil piece.
  • pressure welding is performed using the linear portion of the coil piece.
  • the coil manufacturing method of this embodiment can be implemented in the above-described coil manufacturing apparatus 20, for example.
  • the coil manufacturing method prepares a plurality of strip-shaped flat conductors (coil pieces) that can form a spiral structure when continuous, and provides a total distance in the longitudinal direction of the plurality of flat conductors (coil pieces).
  • the length L0 is set to be longer than the completed length L in the helical longitudinal direction of the helical structure (coil) to be completed by a margin M, and the end faces of the plurality of rectangular conductors (coil pieces) are connected to each other.
  • the shortened total distance S for shortening all of the plurality of rectangular conductors (coil pieces) by cold welding is set to an allowance M.
  • a plurality of flat conductors (coil pieces) are joined together to form a helical structure (coil).
  • FIG. 9 four U-shaped (C-shaped) unit coil pieces C0 having two bent portions (C01 to C04) are prepared and connected (continuously).
  • a case where a coil (helical structure) 50 having a spiral shape with two rounds is manufactured will be described as an example.
  • 6A is a top view of the coil pieces C01 to C04
  • FIGS. 6B to 6D are development views of the connecting coil pieces, and a broken line in FIG.
  • the axial center (center of the joint portion CP) of the helical structure of the coil 50 is shown.
  • the two-dot chain lines at both ends of the coil pieces in FIGS. 4B to 4D indicate the finished end of the completed coil. In this example, the finished end does not change (in the horizontal direction shown in the drawing). It is assumed that the position of the finished edge does not move.
  • the preparation length L0 that is the total distance in the longitudinal direction of the belt is L01 + L02 + L03 + L04.
  • the unit coil piece C01 and the unit coil piece C02 are pressed along the longitudinal direction of the belt and subjected to cold pressure welding, the unit coil piece C01 is compressed to a length L01 ′ in the longitudinal direction of the band by the press (shortening ( The amount of compression) is the length of the distance S1 from the center of the joint CP, and the unit coil piece C02 is compressed to the length L02 ′ in the longitudinal direction of the band (the amount of (shortening (compression) is the distance of S2 from the center of the joint CP).
  • the joined coil piece CC1 (length LC1) is formed (length (b)), and the end face of the joined coil piece CC1 (the end face on the unjoined side of the unit coil piece C01 or C02).
  • the unit coil piece C03 When the unit coil piece C03 is cold-welded, the unit coil piece C03 is compressed to L03 ′ by these pressings (the amount of shortening (compression) is the length of the distance S3 from the center of the joint CP), and the joint coil piece CC1 is , L (The shortening (compression) amount is the length of the distance S4 from the center of the joint portion CP) to form the joined coil piece CC2 ((c) in the same figure), and the end face of the joined coil piece CC2 ( When the unit coil pieces C01, C02, C03 and the unit coil pieces C04 are cold-welded to each other, the unit coil pieces C04 are compressed to L04 ′ by these presses (the amount of shortening (compression) is reduced).
  • the joint coil piece CC2 is compressed to LC2 ′ (the amount of shortening (compression) is the length of the distance S6 from the joint CP center), and the completed length in the longitudinal direction of the spiral. (Length from the start point ST to the end point ET)
  • the coil 50 (helical structure) of L is completed ((d) in the figure)
  • Coil pieces (unit coil pieces and / or joined coil pieces) are joined together. Until the coil is completed
  • the coil manufacturing method according to the present embodiment will be described again in time series.
  • S6 is set.
  • the end faces of the unit coil piece C01 and the unit coil piece C02 are pressed by the set compression amounts S1 and S2 and added by cold welding to form a joined coil piece CC1.
  • the compression amounts S1 and S2 at this time are grasped by measuring the distance in the longitudinal direction of the two coil pieces by detecting the slip when the unit coil piece C01 and the unit coil piece C02 are pressed.
  • the method of grasping the amount of compression is the same in the following cold welding.
  • burrs are generated by pressing into the joint, so that the burr is removed after cold-welding. I do.
  • the spiral traveling direction of the helical structure to be completed leaving the vicinity of the end face (end face where the unit coil piece C01 or unit coil piece C02 is not joined) where the coil piece (joined coil piece CC1) is cold-welded. While being elastically deformed and / or plastically deformed, cold welding is performed with another coil piece (unit coil piece C03).
  • the deformation amount of the elastic deformation and / or plastic deformation in the spiral traveling direction of the bonding coil piece CC1 includes the first holding part 11 and the second holding part 12 that hold the coil piece during cold pressure welding, and the bonding coil piece. The amount is set to avoid interference with CC1. The deformation amount is the same in the following cold pressure welding.
  • the end face of the joined coil piece CC1 (the end face on the side where the unit coil piece C01 or C02 is not joined) and the unit coil piece C03 are pressed by the set compression amounts S3 and S4 and added by cold welding, and joined.
  • the coil piece CC2 is formed. Thereafter, the debonding of the joining region is performed, and the joining coil piece CC2 is elastically deformed and / or plastically deformed in the spiral traveling direction of the spiral structure to be completed, leaving the vicinity of the end face to be cold-welded.
  • the end face of CC2 and the unit coil piece C04 are pressed by the set compression amounts S5 and S6 and added by cold pressure welding to obtain a completed spiral structure.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a completed spiral structure 50 ′ (the number of turns of the coil is different from that of the above-described embodiment).
  • Fig. 10 (a) is a front view seen from the direction of the spiral axis
  • Fig. 10 (b) is an arrow view (side view) in the V direction before molding
  • Fig. 10 (c) and (d) are after molding.
  • FIG. 10 (a) is a front view seen from the direction of the spiral axis
  • Fig. 10 (b) is an arrow view (side view) in the V direction before molding
  • Fig. 10 (c) and (d) are after molding.
  • Finished spiral structure 50 ' is formed by pressing or the like. That is, during cold welding, in order to avoid buffering with the first holding unit 11 and the second holding unit 12, elastic deformation and / or plastic deformation in the spiral traveling direction of the helical structure can be performed. Since an unnecessary and non-uniform spread (space) is formed in the spiral structure, it can be elastically deformed and / or plastically deformed in the spiral direction of the spiral structure so as to compress it, and each circumference of the spiral can be made different. As close as possible (close (close)).
  • stator core it is concave or convex in the axial center direction of the helical structure (the radial direction of the stator core), that is, as shown in FIG.
  • the peripheral end is formed into a curved shape that is not flush with the outer peripheral end.
  • the molded spiral structure is immersed in a liquid insulating resin and integrally covered with the insulating resin.
  • a long conducting wire corresponding to the completed length of a coil is coated with an insulating resin, and then wound to form a spiral structure.
  • the insulating resin is stretched near the outer periphery of the curved portion of the winding, and the coating thickness is reduced, which causes deterioration of the pressure resistance.
  • the same problem occurs because the coating thickness of the insulating resin varies depending on the press.
  • the uniformity of the insulating resin film thickness can be improved.
  • molding helical structures can be adhere
  • FIG. 11 is a diagram showing a connection example when the coil pieces have different shapes.
  • the figure (a) is a top view which shows the example of a connection by an L-shaped coil piece,
  • the connection coil piece for one round is comprised using four L-shaped coil pieces C0.
  • each coil piece has a preparation length L0 that is the total distance in the longitudinal direction of the band, and the completed length in the longitudinal direction of the spiral structure (coil) to be completed. It is set to be longer than the length L by a margin M.
  • the margin M is set to a shortened total distance S that is shortened by pressing when all of the plurality of coil pieces are cold-welded.
  • FIG. 5B is a top view showing a connection example in which a C-shaped coil piece C0 and an I-shaped coil piece C1 are combined.
  • each coil piece has a preparation length L0 that is the total distance in the longitudinal direction of the band, and the completed length in the longitudinal direction of the spiral structure (coil) to be completed. It is set to be longer than the length L by a margin M.
  • the margin M is set to a shortened total distance S that is shortened by pressing when all of the plurality of coil pieces are cold-welded.
  • coil connection piece for 1 round by combining a substantially C-shaped coil piece with three corners, and an L-shaped coil piece. Further, the coil pieces constituting the first and second turns of the spiral structure may be different combinations.
  • FIG. 4C shows a U-shaped (U-shaped) coil piece C0 having two corners and a coil piece (O-shaped (b-shaped) coil for one round of the spiral structure to be completed.
  • Piece It is an expanded view in the case of forming a joined coil piece in combination with C1.
  • the two-dot chain lines at both ends of the coil piece in the figure indicate the finished end of the completed coil. In this example, the finished end does not change (the position of the finished end does not move in the horizontal direction in the figure). ).
  • the joint portion of the O-shaped coil piece C1 is cut.
  • the U-shaped coil piece C0 has a compression amount S0
  • the O-shaped coil piece C1 has a compression amount S1.
  • the joint portion CP is located at substantially the same position along the axial center of the helical structure on each circumference of the helical structure.
  • the connection portion CP is formed at a position shifted by a predetermined amount along the axial center (broken line) of the spiral structure in each circumference of the spiral structure.
  • FIG. 12 is a diagram showing a modification of the coil manufacturing apparatus and the coil manufacturing method.
  • FIG. 11A is a schematic diagram of the coil manufacturing apparatus 20 ′
  • FIG. 10B is a side view of the coil 50 manufactured thereby
  • corresponding to FIG. c) is a perspective view of the coil 50.
  • the coil manufacturing apparatus 20 ′ includes a plurality of holding units 22 including the first holding unit 11 and the second holding unit 12 described above, and the plurality of holding units 22 (22A to 22E) include Each of the first holding part 11 and the second holding part 12 has a different width W (width along the Z direction, width in the transverse direction BS of the rectangular conductor) of the rectangular conductor holding grooves 111A, 112A, 121A, 122A (sequentially). It may be larger (or smaller).
  • the plurality of holding units 22 having different widths W of the rectangular conductor holding grooves 111A, 112A, 121A, 122A it is possible to join the rectangular conductors having different widths (widths WA to WE in the drawing). That is, while moving sequentially between the plurality of holding units 22, a cold structure is formed with a different holding unit 22 for each circumference of the helical structure, thereby forming a helical structure having a different length for each circumference of the coil. it can. That is, using U-shaped (U-shaped) unit coil pieces having the same length in the longitudinal direction of the belt, the coil pieces are joined by cold pressure welding while sequentially moving between the plurality of holding units 22. Thus, the coil 50 (FIGS. 5B and 5C) having a quadrangular frustum outer shape can be formed.
  • a plurality of holding units 22 having different depths d3 of the rectangular conductor holding grooves 111A, 112A, 121A, 122A may be used. In that case, the plate thickness of each circumference of the spiral structure constituting the coil 50 can be varied.
  • FIG. 13A is a front view seen from the axial center direction of the spiral structure
  • FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3C is a side view of FIG.
  • the coil 50 according to the present embodiment is composed of a spiral structure in which strip-shaped rectangular conductors (coil pieces) are continuous in a spiral shape, and as shown in FIG. Non-curved corners (substantially perpendicular corners) 50C are provided.
  • it is manufactured using the above-described coil manufacturing apparatus and coil manufacturing method.
  • the coil 50 according to the present embodiment can form a coil having a desired shape when viewed from the front because the shape of one round of the helical structure of the coil can be formed by punching. That is, the coil 50 having a shape that is infinitely close to the shape of the stator coil (at least the inner peripheral corner portion 50C is a right angle or a substantially right angle) is obtained. Thereby, unlike the coil of a winding system, the space part between the stator core 60 (shown with a broken line in the figure (a)) can be minimized.
  • the length of the space (distance from the inner periphery side of the coil 50 to the stator core 60) per side of the coil 50 can be reduced to 0.5 mm to 1.0 mm, thereby improving heat dissipation.
  • the insulating resin can be coated with increased uniformity over the entire coil 50, it is possible to suppress deterioration of the breakdown voltage due to variations in the thickness of the insulating resin.
  • the width perpendicular to the spiral traveling direction of the spiral structure (the width W1 in the short side direction of the coil piece) is widened at the corner portion to become the width W2, and this also reduces the coil resistance. can do.
  • connection portion is securely joined to such an extent that it cannot be visually recognized.
  • the stability of the connection portion can be significantly improved as compared with a configuration in which a coil for one turn (or less) is connected in a plane with an adhesive (adhesive, brazing, etc.).
  • the first circumference of the spiral of the helical structure (for example, the first circumference by the joined coil piece CC1) is partially formed and the flat conductor (coil piece) of the other part is formed.
  • a first thin portion T1 having a plate thickness D8 thinner than the plate thickness D7 is provided.
  • the second circumference (for example, the second circumference by the joined coil piece CC2) continuous to the first circumference is partially in the plate thickness D8 rather than the plate thickness D7 of the flat conductor (coil piece) than the other portions.
  • a thin second thin portion T2 is provided.
  • the coil pieces are sandwiched by the first holding part 11 and the second holding part 12 of the coil manufacturing apparatus 20 during the cold pressure welding, but at this time, the total depth of the rectangular conductor holding grooves 111A and 112A ( The total depth of the rectangular conductor holding grooves 121A and 122A is also smaller than the plate thickness D7 of the coil piece. Then, when the coil piece is pressed by the pressing portion 18 and is held between the first holding portion 11 and the second holding portion 12, the holding portion has a thickness (D8) approximately equal to the total depth of the rectangular conductor holding grooves 121A and 122A. ) In the thickness direction.
  • the sandwiched portions between the first holding part 11 and the second holding part 12 are the first thin part T1 and the second thin part T2.
  • the first thin portion T1 and the second thin portion T2 are formed corresponding to the cold-welded joint portion CP.
  • a U-shaped (U-shaped) coil piece is connected.
  • the first thin portion T1 is provided at two locations on the first circumference
  • the second thin portion T2 is also provided at two locations on the second circumference.
  • the first thin portion T1 and the second thin portion T2 are overlapped in the axial center direction of the spiral structure as indicated by a broken-line square. Is provided.
  • the first thin portion T1 and the second thin portion T2 formed corresponding to the cold welded joint portion CP have U-shaped (U-shaped) and O-shaped coil pieces as shown in FIG.
  • U-shaped U-shaped
  • O-shaped O-shaped coil pieces
  • it is formed at a position that is alternately displaced on the first circumference and the second circumference corresponding to the connecting portion CP (in the case of an O-shaped coil piece)
  • a thin part is formed only at one place in one turn).
  • the coil 50 is integrally coated with an insulating resin on the entire circumference constituting the spiral structure. Thereby, the adhesiveness of each periphery of a helical structure can be improved.
  • a gap portion SP of the coil piece is formed between the first thin portion T1 and the second thin portion T2, and a part of the insulating resin is also embedded in the gap portion SP. That is, as described in the above-described manufacturing method, the insulating resin enters the gap portion SP in order to immerse the helical structure in the liquid insulating resin after completion of the helical structure (molding as necessary). Thereby, the adhesiveness of each periphery of a spiral structure can be improved further.
  • the coil 50 is formed in a concave or convex shape in the axial center direction of the helical structure (the radial direction of the stator core) according to the shape of the stator core 60, that is, as shown in FIG.
  • the peripheral end may be formed in a curved shape that is not flush with the outer peripheral end.
  • FIG. 14 is a diagram in which the calorific values of the coil 50 of the present embodiment and a coil (round wire coil) configured by winding a round wire are measured and compared. About the round wire coil and the coil 50 of this embodiment, the emitted-heat amount (temperature) with time passage was measured at 5V and 20A.
  • the temperature of the round wire coil rapidly increased to 28.5 ° C. in 10 seconds and 42 ° C. in 30 seconds, and increased to 73 ° C. in 90 seconds from the start, so the experiment was stopped.
  • the coil 50 (20A) of this embodiment gradually rises in temperature to 21.1 ° C. in 10 seconds from the start and 21.5 ° C. in 30 seconds, and reaches saturation at 32.4 ° C. after 1530 seconds from the start. became.
  • the coil 50 (coil having a substantially right angle on the inner circumference (inner circumference right angle coil)) 50 of the present embodiment is at a temperature close to normal temperature (eg, 40 ° C. to 50 ° C.) or higher even during operation. It can be said that there is almost no temperature rise, and that heat dissipation is very high. And by such high heat dissipation, coil resistance can be reduced significantly compared with the past.
  • the width W3 of the start end portion and the end end portion of the spiral structure of the coil 50 may be wider than the width W1 in the band width direction. Thereby, like the corner portion, the coil resistance at the start end portion and the end end portion can be reduced.
  • the inner peripheral right angle coil 50 in which the end faces of the coil pieces were repeatedly joined by cold welding was described.
  • the present invention is not limited to this, and the end faces of the coil pieces may be joined by other joining methods.
  • various connection methods such as ultrasonic welding (high frequency welding), electric welding, and brazing can be employed.
  • FIG. 15A is a side view of the coil 50 and the cassettes 51A and 51B.
  • FIG. 15B is a top view of FIG.
  • FIG. 15C is a side view top view showing an example of attachment to the stator core 60.
  • the coil 50 of the present embodiment is molded along the outer shape of the stator core as shown in FIG. 13C, and is integrally covered with an insulating resin after molding, and this is attached to the stator core by a so-called retrofit.
  • FIG. 5A two cassettes 51A and 51B having flanges 52A and 52B on one surface side in the axial center direction of the spiral structure of the coil 50 are prepared.
  • the coil 50 is inserted from the surface side where the flange portion 52A is not formed, and the other cassette 51B is overlapped to engage both.
  • the cassette-equipped coil 50 is inserted into the stator core 60.
  • the cassettes 51 ⁇ / b> A and 51 ⁇ / b> B are provided with notches or engaging portions 53 so as to fit in the top view shown in FIG.
  • the coil 50 may be attached to one cassette 51C which has the collar part 52C only in the one surface side of the axial center direction of a helical structure, and may be attached to the stator core 60.
  • the stator core 60 is provided with a notch 61, and the cassette-equipped coil 50 is connected to the stator core. After attaching to 60, it is good to fit with the retaining ring 62 which covers the upper part of the coil 50 with a cassette, and the notch 61 of the stator core 60.
  • FIG. 16 is a side view of the coil 50 of the present embodiment, where FIG. 16A is a side view seen from the short side of one example, and FIG. 16B is seen from the long side thereof. It is a side view, the same figure (c) is a side view seen from the short side of other examples, the same figure (d) is a side view seen from the long side, the figure (e) These are the side views seen from the short side of another example.
  • FIG. 17 is a modified example of FIGS. 16B and 16C, in which FIGS. 16A and 16C are external perspective views, and FIGS. It is an arrow side view of (a) and (c).
  • the coil 50 according to an example of the present embodiment is connected to the next coil piece while each coil piece is slightly inclined, as shown in FIGS.
  • a spiral structure is formed.
  • one side surface (the same figure (a)) of the short side of the coil 50 and one side surface (the same figure (b)) of the long side are shown, but the same applies to all four side surfaces of the coil 50. Tilt.
  • the coil 50 of the present embodiment is not limited to the above structure, and may have a spiral structure as shown in FIGS.
  • the part of the first circumference TC1 of the spiral of the spiral structure is deformed so as to have a step B corresponding to the thickness of the coil piece along the spiral traveling direction.
  • a part of the second circumference TC2 of the spiral is deformed so as to have a step B corresponding to the thickness of the coil piece along the spiral traveling direction, and this is repeated to form a spiral structure.
  • the step B is formed only on one side surface of the coil 50 (for example, one side surface on the short side), and on the second portion on the same portion, that is, on the step B on the first periphery.
  • a step B is formed.
  • the other three side surfaces are each coil piece as shown in the side view on the long side in FIG. They are not inclined and are stacked substantially horizontally.
  • the outermost coil surface can be flattened without the start end SE and end end EE of the coil 50 projecting. That is, in the spiral structure shown in FIGS. 6A and 6B, the surface of the coil 50 including the start end SE (the lower end surface shown) is the coil surface SF12 of the start end SE as shown in FIG. There is a step difference between the coil surface SF11 'and the opposite coil surface SF11' that circulates. Similarly, the surface (the upper end surface in the drawing) of the coil 50 including the end end EE is not flush with the coil surface SF22 ′ on the side facing the coil surface SF21 ′ of the end end EE.
  • the surface of the coil 50 including the start end SE (the lower end surface in the drawing) is the coil on the opposite side that circulates with the coil surface SF12 of the start end SE.
  • the surface SF11 is (substantially) provided on the same surface, and the surface of the coil 50 (upper end surface in the drawing) including the end end EE is also (substantially) the same as the coil surface SF22 on the side facing the coil surface SF21 of the end end EE.
  • the size of the outer shape of the coil 50 can be reduced, and the adhesion to the cassettes 51A and 51B can be improved.
  • (E) in the figure is a spiral structure similar to (c) and (d) in the figure, but is another example in which the shape of the coil pieces is different.
  • the coil piece may have a cross-sectional (substantially) square shape having substantially the same width W and thickness d2 in the band width direction BS as shown in FIG.
  • a step B is provided on one side surface of the coil 50 as shown in FIG.
  • FIG. 17 is a diagram showing another example of the present embodiment.
  • all the coil pieces constituting the coil 50 (all coil pieces connected along the spiral traveling direction) have different widths W and thicknesses d2 in the band width direction BS. Also good.
  • a coil piece whose width d2 gradually decreases as the width W of each coil piece gradually increases WA, WB(8) From the start end SE to the end end EE. Connected.
  • the desired square pyramid coil 50 can be manufactured. Further, as in this example, when a plurality of coil pieces having different thicknesses d2 are used, when a spiral structure as shown in FIG. 16A is employed, the coil piece thickness d2 at the start end SE and the end end EE. Due to this difference, there is also a difference in the step value of the coil surface on the outermost periphery (the uppermost outermost periphery and the lowermost outermost periphery in the figure). As a result, the outer size of the coil 50 becomes larger and the shape becomes non-uniform (asymmetric), so that it is necessary to secure an extra space in the cassettes 51A and 51B.
  • the outermost coil surface is (substantially) flat even if the thickness d2 of each coil piece is different by using a spiral structure in which a step B is formed on one side surface of the coil 50.
  • Coil surfaces SF11 and SF12 can be made the same surface, and coil surfaces SF21 and SF22 can be made the same surface), so that the size of the coil outer shape 50 can be greatly reduced and the cassettes 51A and 51B can be mounted. The trouble at the time of installation can be avoided.
  • the step B is provided on one side surface that is the short side of the coil 50 has been described as an example.
  • the step B may be provided on one side surface that is the long side of the coil 50.
  • the position to be provided can be selected as appropriate depending on the shape of the drawer of the start end SE and the end end EE.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be configured in various embodiments.
  • the bent portion of the coil piece may be curved.
  • One coil piece is not limited to a single copper plate formed by punching, but a plurality of thin rectangular conductors (for example, a rectangular conductor having a square cross-sectional shape in the longitudinal direction of the band as shown in FIG. 16E). ) May be arranged in parallel in the width direction of the coil. Further, a part of the coil may be formed by a coil piece formed by punching a single copper plate, and a part of the coil may be formed by a coil piece formed by parallel arrangement of thin rectangular conductors.
  • the present invention can be used when a coil device using a flat coil is manufactured.

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Abstract

冷間圧接装置は、第一平導体(C1)を挟持可能な第一保持部(11)と、第一保持部に対向して配置され第二平導体(C2)を挟持可能な第二保持部(12)と、第一保持部と第二保持部を移動させる駆動部(13)を備え、駆動部は第一保持部と第二保持部を第一方向に沿う第一方向離間位置および近接位置の間で移動可能であり、第一保持部と第二保持部を第二方向に沿う第二方向離間位置および挟持位置の間で移動可能であり、挟持状態では第一保持部と第二保持部を挟持位置に移動して、第一保持部に第一平導体を挟持させるとともに第二保持部に第二平導体を挟持させ、圧接状態では挟持状態の第一保持部と第二保持部を第一方向離間位置から近接位置に向かう方向に移動して第一平導体の端面と第二平導体の端面とを突き合わせ押圧して接合し、待避状態では第一の保持部と第二の保持部をそれぞれ第一方向離間位置に移動するとともに第二方向離間位置に移動する。

Description

冷間圧接装置、コイル製造装置、コイルおよびその製造方法
 本発明は、平板を加圧・変形させることにより接合する冷間圧接装置、コイル製造装置、コイルおよびその製造方法に関する。
 固定子鉄心(ステータ)のコア(ステータコア)の周囲にコイルを配設したコイル装置として、例えば、モータ、発電機、トランスなどの電気機器が挙げられるが、このようなコイル装置においては、低損失化および小型化を図る上で、コア内のコイルの占積率を向上させることが重要となっている。
 コア内の占積率の向上が可能なコイルとして、従来より、平角導体を用いたコイル(以下、平角コイルという)が知られている。平角コイルは、平巻(角巻)コイル、角形(角型)コイル、エッジワイズコイル等とも呼ばれ、長尺方向に直交する断面形状が略円形状となる丸導線を巻回したコイルに対して、長尺方向に直交する断面形状が矩形状となる平角導体を巻回したコイルをいう。
 また、平角コイルの製造方法として、長尺の平角導線(角形導線)を略矩形状に巻回する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、コイルの1巻分の長さの平角導体(平形の導電性材料)を積層し、下段の終端上面と上段の始終下面とを重ね合わせて接合手段によって繰り返し、螺旋構造とする方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。
 また、導体の接続方法として、冷間圧接方法が知られている(例えば特許文献3参照)。
特許第3881520号公報 特開2005-130676号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の技術のように、長尺の平角導線を略矩形状に巻回する方法では、角部(外周側、内周側のいずれも)が湾曲し、角丸形状になることは避けられない。コアは一般的に角部が略直角の角柱状であるため、その周りに角丸形状のコイルを配設すると、コアとコイルの間に空間が生じてしまう。この空間は、コイル装置の動作時に熱を蓄積するため、コイル装置の放熱性が悪くなり、コイル抵抗の上昇によってコイル装置の高効率化が図れない問題があった。また、角部においてはコイルの占積率の向上にも限界があった。
 また、コイルに用いる平角導線は、予めその外周が絶縁樹脂によって被膜されているため、これを巻回すると外周側の角部においては湾曲によって被膜が薄くなり、コイル装置の耐圧が落ちるという問題もあった。
 一方、特許文献2に記載の技術のように、コイルの1巻分の平角導体を積層して接合する方法の場合、角部を湾曲させないことも可能であり、上述の放熱性や占積率の問題は回避できる。しかし、接合手段で接続するとはいえ、下段の終端上面と上段の始終下面との接合部分においては、切断していない部分と比較して特性が劣化することは避けられず、動作の安定化の面で問題が残る。
 さらに、導体同士の接続方法の一つとして、丸線導体同士を冷間圧接する方法が知られているが、平角導線同士を、良好に、接続部の安定性を向上させて冷間圧接することは困難であった。
 本発明は、平角導体同士であっても良好に、かつ接続部の安定性を向上させることができる冷間圧接装置およびコイル製造装置を提供するとともに、占積率の向上および放熱性の向上が可能で、切断および接合による特性劣化が生じない、平角導体を用いたコイルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明は、以下の手段によって、上記課題を解決したものである。
 (1)本発明は、第一の平導体を挟持可能な第一の保持部と、前記第一の保持部に対向して配置され、第二の平導体を挟持可能な第二の保持部と、前記第一の保持部と前記第二の保持部とを移動させる駆動部と、を備え、前記駆動部は、前記第一の保持部と前記第二の保持部とをそれぞれ、第一の方向に沿う第一方向離間位置および近接位置の間で移動可能であり、前記第一の保持部と前記第二の保持部とをそれぞれ、第二の方向に沿う第二方向離間位置および挟持位置の間で移動可能であり、挟持状態では、前記第一の保持部と前記第二の保持部を前記挟持位置に移動して、前記第一の保持部に前記第一の平導体を挟持させるとともに前記第二の保持部に前記第二の平導体を挟持させ、圧接状態では、前記挟持状態の前記第一の保持部と前記第二の保持部を前記第一方向離間位置から前記近接位置に向かう方向に移動して、前記第一の平導体の端面と前記第二の平導体の端面とを突き合わせ押圧して接合し、待避状態では、前記第一の保持部と前記第二の保持部をそれぞれ前記第一方向離間位置に移動するとともに前記第二方向離間位置に移動する、ことを特徴とする冷間圧接装置である。
 (2)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の保持部には、深さ方向が前記第一の平導体の厚みより小さく、幅方向が該第一の平導体の幅と同等の溝が設けられ、前記第二の保持部には、深さ方向が前記第二の平導体の厚みより小さく、幅方向が該第二の平導体の幅と同等の溝が設けられる、ことを特徴とする上記(1)に記載の冷間圧接装置である。
 (3)本発明はまた、上記発明に関し、少なくとも前記待避状態において、前記第一の平導体と前記第二の平導体とを前記第一の方向における所定の位置で保持する移動規制部材を有する、ことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の冷間圧接装置である。
 (4)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の保持部の挟持面と前記第二の保持部の挟持面はそれぞれ、少なくとも一部が滑り防止加工面である、ことを特徴とする上記(1)から(3)のいずれかに記載の冷間圧接装置である。
 (5)本発明はまた、上記発明に関し、前記滑り防止加工面は、高摩擦抵抗の面である、ことを特徴とする上記(4)に記載の冷間圧接装置である。
 (6)本発明はまた、上記発明に関し、前記滑り防止加工面は、高吸着性の面である、ことを特徴とする上記(4)に記載の冷間圧接装置である。
 (7)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の保持部と前記第二の保持部とを互いに離間する方向に付勢する付勢部材を備える、ことを特徴とする上記(1)から(6)のいずれかに記載の冷間圧接装置である。
 (8)本発明はまた、連続させると螺旋形状となり得る帯状の複数の平導体を継ぎ合せて螺旋構造体を形成するコイル製造装置であって、前記平導体と他の前記平導体とをそれぞれに挟持可能であって互いに対向して配置された第一の保持部および第二の保持部と、前記第一の保持部と前記第二の保持部とを移動させる駆動部と、を備え、複数の前記平導体の帯長手方向の総距離となる準備長さが、完成予定の前記螺旋構造体の螺旋長手方向の完成長さと比較して余裕分だけ長くなるように設定され、複数の前記平導体の端面同士を前記帯長手方向に沿って押圧して、前記帯長手方向の距離を短縮させながら冷間圧接し、複数の前記平導体の全てを前記冷間圧接によって短縮する短縮総距離を前記余裕分に設定することで、前記螺旋構造体を形成する、ことを特徴とするコイル製造装置である。
 (9)本発明はまた、上記発明に関し、前記駆動部は、前記平導体と前記他の平導体とをそれぞれ、第一の方向に沿う第一方向離間位置および近接位置の間で移動可能であり、前記第一の保持部と前記第二の保持部とをそれぞれ、第二の方向に沿う第二方向離間位置および挟持位置の間で移動可能であり、挟持状態では、前記第一の保持部と前記第二の保持部を前記挟持位置に移動して、前記第一の保持部に前記平導体を挟持させるとともに前記第二の保持部に前記他の平導体を挟持させ、圧接状態では、前記挟持状態の前記第一の保持部と前記第二の保持部を前記第一方向離間位置から前記近接位置に向かう方向に移動して、前記平導体の端面と前記他の平導体の端面とを突き合わせ押圧して接合し、待避状態では、前記第一の保持部と前記第二の保持部をそれぞれ前記第一方向離間位置に移動するとともに前記第二方向離間位置に移動する、ことを特徴とする上記(8)に記載のコイル製造装置である。
 (10)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の保持部と前記第二の保持部はそれぞれ前記第二の方向に沿って移動可能な第一の保持体と第二の保持体とから構成され、前記第一の保持体と前記第二の保持体にはそれぞれ平導体保持溝が設けられ、前記第一の保持体および前記第二の保持体が当接することにより、前記平導体保持溝で前記平導体および前記他の平導体を保持するものであり、前記第一の保持体の一方の端面と前記第二の保持体の一方の端面とで構成された一の保持体端面は、前記螺旋構造体の内部となる空間に位置し、前記保持体端面から直近の前記平導体保持溝の端部までの距離は、第三の方向に沿う前記螺旋構造体の内部となる空間の距離よりも小さい、ことを特徴とする上記(9)に記載のコイル製造装置である。
 (11)本発明はまた、上記発明に関し、少なくとも前記待避状態において、前記平導体と前記他の平導体とを前記第一の方向における所定の位置で保持する移動規制部材を有する、ことを特徴とする上記(9)または(10)に記載のコイル製造装置である。
 (12)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の保持部の挟持面と前記第二の保持部の挟持面はそれぞれ、少なくとも一部が滑り防止加工面である、ことを特徴とする上記(8)から(11)のいずれかに記載のコイル製造装置である。
 (13)本発明はまた、上記発明に関し、前記滑り防止加工面は、高摩擦抵抗の面である、ことを特徴とする上記(12)に記載のコイル製造装置である。
 (14)本発明はまた、上記発明に関し、前記滑り防止加工面は、高吸着性の面である、ことを特徴とする上記(12)に記載のコイル製造装置である。
 (15)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の保持部と前記第二の保持部とを互いに離間する方向に付勢する付勢部材を備える、ことを特徴とする上記(8)から(14)のいずれかに記載のコイル製造装置である。
 (16)本発明はまた、上記発明に関し、前記平導体を、前記冷間圧接する端面近傍を残して前記螺旋構造体の螺旋進行方向に弾性変形および/または塑性変形させつつ、前記他の平導体との間で冷間圧接する、ことを特徴とする上記(8)から(15)のいずれかに記載のコイル製造装置である。
 (17)本発明はまた、上記発明に関し、前記平導体の前記螺旋進行方向の前記弾性変形および/または前記塑性変形の変形量は、前記第一の保持部および前記第二の保持部と、前記平導体との干渉を回避する量に設定される、ことを特徴とする上記(16)に記載のコイル製造装置である。
 (18)本発明はまた、上記発明に関し、前記平導体と前記他の平導体の少なくとも一方は、二つの角部が形成されているU字状のコイル片である、ことを特徴とする上記(8)から(17)のいずれかに記載のコイル製造装置である。
 (19)本発明はまた、上記発明に関し、前記帯長手方向の距離を測定しながら前記冷間圧接を行う、ことを特徴とする上記(8)から(18)のいずれかに記載のコイル製造装置である。
 (20)本発明はまた、上記発明に関し、前記帯長手方向の距離の測定において、前記平導体と前記他の平導体の押圧時の滑り検出を行う、ことを特徴とする上記(19)に記載のコイル製造装置である。
 (21)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の保持部と前記第二の保持部からなる保持ユニットを複数備え、前記複数の保持ユニットはそれぞれ前記平導体保持溝の深さが少なくとも異なるものであり、前記複数の保持ユニットの間を順次移動させながら、四角錐台の外形を有する前記螺旋構造体を形成する、ことを特徴とする上記(10)に記載のコイル製造装置である。
 (22)本発明はまた、上記発明に関し、前記螺旋構造体の螺旋の進行方向の先方に、前記平導体の一部を収容する干渉回避空間を有する、ことを特徴とする上記(8)から(21)のいずれかに記載のコイル製造装置である。
 (23)本発明はまた、連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体を複数用意し、複数の前記平導体の帯長手方向の総距離となる準備長さが、完成予定の螺旋構造体の螺旋長手方向の完成長さと比較して余裕分だけ長くなるように設定し、複数の前記平導体の端面同士を前記帯長手方向に沿って押圧して、前記帯長手方向の距離を短縮させながら冷間圧接し、複数の前記平導体の全てを前記冷間圧接によって短縮する短縮総距離を前記余裕分に設定することで、複数の前記平導体を継ぎ合せて前記螺旋構造体を形成する、ことを特徴とするコイルの製造方法である。
 (24)本発明はまた、上記発明に関し、前記平導体を、前記冷間圧接する端面近傍を残して前記螺旋構造体の螺旋進行方向に弾性変形および/または塑性変形させつつ、他の前記平導体との間で冷間圧接する、ことを特徴とする上記(23)に記載のコイルの製造方法である。
 (25)本発明はまた、上記発明に関し、前記平導体の前記螺旋進行方向の前記弾性変形および/または前記塑性変形の変形量は、前記冷間圧接時に前記平導体がそれぞれ保持される保持部と、前記平導体との干渉を回避する量に設定される、ことを特徴とする上記(24)に記載のコイルの製造方法である。
 (26)本発明はまた、上記発明に関し、前記平導体と前記他の平導体の少なくとも一方は、二つの角部が形成されているU字状のコイル片である、ことを特徴とする上記(23)から(25)のいずれかに記載のコイルの製造方法である。
 (27)本発明はまた、上記発明に関し、前記帯長手方向の距離を測定しながら前記冷間圧接を行う、ことを特徴とする上記(23)から(26)のいずれかに記載のコイルの製造方法である。
 (28)本発明はまた、上記発明に関し、前記帯長手方向の距離の測定において、前記平導体と前記他の平導体の押圧時の滑り検出を行う、ことを特徴とする上記(27)に記載のコイルの製造方法である。
 (29)本発明はまた、上記発明に関し、前記螺旋構造体を一体的に所望の形状に成形する工程と、成形後の前記螺旋構造体を一体的に被膜で覆う工程と、を具備する、ことを特徴とする上記(23)から(28)のいずれかに記載のコイルの製造方法である。
 (30)本発明はまた、上記発明に関し、前記螺旋構造体は、内周端部が外周端部と非同一面となる湾曲状に成形される、ことを特徴とする上記(23)から(29)のいずれかに記載のコイルの製造方法である。
 (31)本発明はまた、帯状の平導体を螺旋形状に連続させた螺旋構造体からなるコイルであって、前記螺旋構造体の螺旋の第一の周は一部分に他の部分よりも前記平導体の板厚が薄い第一の薄肉部が設けられ、前記第一の周に連続する第二の周は一部分に他の部分よりも前記平導体の板厚が薄い第二の薄肉部が設けられる、ことを特徴とするコイルである。
 (32)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の薄肉部は前記第一の周において少なくとも2箇所に設けられ、前記第二の薄肉部は前記第二の周において少なくとも1箇所に設けられる、ことを特徴とする上記(31)に記載のコイルである。
 (33)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の薄肉部と、前記第二の薄肉部は前記螺旋構造体の軸中心方向において重畳する位置に設けられ、前記両薄肉部の間に空間が形成される、ことを特徴とする上記(31)または(32)に記載のコイルである。
 (34)本発明はまた、上記発明に関し、前記螺旋構造体が一体的に被膜で覆われる、ことを特徴とする上記(31)から(33)のいずれかに記載のコイルである。
 (35)本発明はまた、上記発明に関し、前記螺旋構造体は、内周端部が外周端部と非同一面となる湾曲状に成形される、ことを特徴とする上記(31)から(34)のいずれかに記載のコイルである。
 (36)本発明はまた、上記発明に関し、前記第一の薄肉部と、前記第二の薄肉部の間に前記平導体の隙間部が形成され、該隙間部に前記被膜の一部が埋め込まれる、ことを特徴とする上記(34)に記載のコイルである。
 (37)本発明は、また、連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体を複数用意し、複数の前記平導体の端面同士を継ぎ合せて前記螺旋構造体を形成する工程と、該螺旋構造体を一体的に所望の形状に成形する工程と、成形後の前記螺旋構造体を一体的に被膜で覆う工程と、を具備する、ことを特徴とするコイルの製造方法である。
 (38)本発明はまた、前記螺旋構造体の螺旋の第一の周のうちの一部において、螺旋進行方向に沿って前記平導体の厚み分の段差ができるように変形し、前記螺旋構造体の螺旋の第二の周のうちの一部において、前記螺旋進行方向に沿って前記平導体の厚み分の段差ができるように変形する、ことを特徴とする上記(37)に記載のコイルの製造方法である。
 (39)本発明はまた、前記第一の周のうちの一部と前記第二の周のうちの一部は、前記螺旋構造体の同じ側面である、ことを特徴とする上記(38)に記載のコイルの製造方法である。
 (40)本発明はまた、前記複数の平導体の少なくとも一部は、帯短手方向の幅および/または厚みが異なる形状である、ことを特徴とする上記(37)~(39)のいずれかに記載のコイルの製造方法である。
 (41)本発明はまた、前記螺旋構造体は、前記第一の周のうちの一部において、螺旋進行方向に沿って段差ができるように変形され、前記第二の周のうちの一部において、前記螺旋進行方向に沿って段差ができるように変形される、ことを特徴とする上記(31)のに記載のコイルである。
 (42)本発明はまた、前記第一の周のうちの一部と前記第二の周のうちの一部は、前記螺旋構造体の同じ側面である、ことを特徴とする上記(41)に記載のコイルである。
 (43)本発明はまた、前記螺旋構造体は、螺旋進行方向に添って接続される前記平導体の帯短手方向の幅および/または厚みが変化する、ことを特徴とする上記(31)、(41)、(42)のいずれかに記載のコイルである。
 本発明によれば、平角導体同士であっても良好に、かつ接続部の安定性を向上させることができる冷間圧接装置およびコイル製造装置を提供するとともに、占積率の向上および放熱性の向上が可能で、切断および接合による特性劣化が生じない、平角導体を用いたコイルおよびその製造方法を提供することができる。
(a)本実施形態に係る冷間圧接装置の構成を一部模式的に示した外観図(正面図)である。(b)平導体の上面図である。(c)図1(b)のA-A線断面図である。 本実施形態に係る冷間圧接装置の保持部を模式的に示した外観図(正面図)である。 本実施形態に係る冷間圧接装置の保持部を模式的に示した外観図(正面図)である。 本実施形態に係る冷間圧接装置の保持部を模式的に示した側面図である。 本実施形態に係る平角導体を示す上面図である。 本実施形態に係る平角導体の冷間圧接の様子を示す概要図である。 本実施形態に係るコイル製造装置を示す図であり、(a)保持部の側面図であり、(b)コイルの正面図であり、(c)保持部の正面図である。 本実施形態に係るコイル製造装置の保持部の側面図である。 本実施形態に係るコイル製造方法を説明する概要図である。 本実施形態に係るコイル製造方法を説明する概要図である。 本実施形態に係るコイル片の変形例である。 本実施形態に係るコイル製造装置およびコイル製造方法の変形例を説明する図である。 本実施形態に係るコイルを説明する図であり、(a)正面図であり、(b)断面図であり、(c)側面図である。 本実施形態に係るコイルと従来例のコイルの発熱量についての実験結果を示す図である。 本実施形態に係るコイルのステータスコアへの取り付け方法を説明する図であり、(a)側面図であり、(b)同図(a)の上面図であり、(c)同図(a)の上面図である。 本実施形態に係るコイルの螺旋構造を示す側面図である。 本実施形態に係るコイルの螺旋構造を示す図であり、(a)外観斜視図、(b)側面図、(c)外観斜視図、(d)側面図、である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 <冷間圧接装置>
 図1は、本実施形態に係る冷間圧接装置10を説明する図であり、図1(a)は、冷間圧接装置10の構成を一部模式的に示した外観図(正面図)であり、図(b)は、平導体Cの上面図であり、図1(c)は図1(b)のA-A線断面図である。
 同図(a)に示すように、冷間圧接装置10は、二つの平導体C(C1,C2)を冷間圧接する装置であって、第1保持部11と第2保持部12と、駆動部13と、制御部14とを有する。なお、以下の説明において平導体Cとは、同図(b)(c)に示すように、丸線導体に対して平面で構成された帯状(テープ状)の導体をいう。すなわち、平導体とは、同図(b)(c)に示すように、対向する2つの幅広面WSと、対向する2つの幅狭面WTを有し、所定方向に長い帯状部材であって、帯長手方向BLに直交する断面(同図(b)のA-A線断面)が同図(c)に示すように矩形状または角丸矩形状の導体をいう。以下の説明では平導体の一例として帯長手方向に直交する断面が矩形状の平角導体(同図(b)および(c)の上図)を例に説明する。なお、本発明における平導体Cとは、丸線導体に対して平面で構成された帯状の導体であればよく、同図(b)のA-A線断面における断面視が略正方形状のものであってもよい。
 第1保持部11は、第一の方向(平角導体の帯長手方向;同図(a)のX方向)に沿って移動可能であり、第1上保持体111と第1下保持体112により構成される。第1上保持体111と第1下保持体112は第一の方向(以下、X方向という)に沿った対向面OS1を有するように対向して配置される。なお、本実施形態では説明の便宜上、図示の上方の保持体を第1上保持体111と称し、図示の下方の保持体を第2下保持体122と称するが、これらの上下は必ずしも鉛直方向の上下に限らない。すなわち、図1(a)が冷間圧接装置10の上面図であってもよく、その場合は、第1上保持体111は例えば奥側の保持体となり、第1下保持体112は例えば手前側の保持体となる。また、第1上保持体111は例えば左側の保持体となり、第1下保持体112は例えば右側の保持体となるものであってもよい。
 第1上保持体111と第1下保持体112とは、X方向に沿って移動可能であるとともに、X方向に沿った対向面OS1が、第二の方向(平角導体の板厚方向;同図(a)のY方向)に沿って互いに当接または離間するように移動可能である。Y方向はX方向とは異なる方向であり、例えばX方向に直交する方向である。
 第2保持部12は、第1保持部11との間で、第二の方向(以下、Y方向という)沿った対向面OS2を有するように第1保持部11と対向して配置され、第1保持部11と同様の構成を備える。従って、詳細な説明は省略するが、第2保持部12は、X方向に沿って移動可能であり、第2上保持体121と第2下保持体122により構成される。第2上保持体121と第2下保持体122の「上下」の記載についても、第1保持部11と同様である。
 第2上保持体121と第2下保持体122とは、X方向に沿って移動可能であるとともに、対向面OS1がY方向に沿って互いに当接または離間するように移動可能である。
 また、第1保持部11と第2保持部12は、X方向に沿って互いに離間する方向に、付勢部材(例えば、コイルばね)15によって付勢されている。なお、図示は省略するが、第1上保持体111と第1下保持体112は、Y方向に沿って互いに離間する方向に、付勢部材(例えば、コイルばね)によって付勢され、第2上保持体121と第2下保持体122は、Y方向に沿って互いに離間する方向に、付勢部材(例えば、コイルばね)によって付勢されている。
 駆動部13は、制御部14からの指示により駆動伝達部(不図示)を介してX方向、およびY方向に沿って、第1保持部11と第2保持部12を移動させる。
 第1保持部11と第2保持部12のX方向における外側には、第1平角導体C1と第2平角導体C2の主にY方向への移動を抑制する移動規制部17が設けられている。移動規制部17は第1平角導体C1(第2平角導体C2)の両面にそれぞれ当接してY方向への移動を規制する。またX方向に沿う一方(第1平角導体C1と第2平角導体C2が近接する方向)の移動は許容するとともに、X方向に沿う他方(第1平角導体C1と第2平角導体C2が離間する方向)への移動を規制する。より具体的には、移動規制部17は、付勢部材(コイルばね、板ばねなど)171で第1保持部11および第2保持部12の中心方向に向かって付勢されたローラー体である。移動規制部17は、回転中心軸方向の両端側に周方向に沿って不図示の凹凸形状(例えば、ノコ刃状の凹凸形状)が形成されており、ローラー体の部分で平角導体を保持している。例えば、第1保持部11の移動規制部17A,17Bについて説明すると、第1平角導体C1がX方向に沿って図の左方向へ移動する場合には、移動規制部17Aは時計回りに回転し、移動規制部17Bは反時計回りに回転して第1平角導体C1の移動を可能にする。一方、第1平角導体C1がX方向に沿って図の右方向へ移動する場合には、移動規制部17Aは反時計回りに回転し、移動規制部17Bは時計回りに回転しようとするが、中心軸両端部の周方向に沿って設けられた凹凸形状が互いにかみ合い、回転を阻止するため第1平角導体C1の右方向への移動が規制される。第2保持部12においても同様である。
 また、第1保持部11と第2保持部12のY方向における外側には、押圧部18が設けられる。押圧部18は、第1上保持体111と第1下保持体112とが当接するようにこれらを押圧し、また、第2上保持体121と第2下保持体122とが当接するようにこれらを押圧する。
 図2および図3は、第1保持部11および第2保持部12を抽出した正面図であり、これらの移動の状態を示す図である。
 図2は主に第1保持部11(第1上保持体111と第1下保持体112)と第2保持部12(第2上保持体121と第2下保持体122)の主にY方向に沿う移動を説明する図である。
 同図(a)に示す状態は、第1上保持体111と第1下保持体112(第2上保持体121と第2下保持体122も同様)の対向面OS1が互いにY方向において最も離間する位置である。この位置を、以下、Y方向離間位置という。またこの状態は、第1保持部11と第2保持部12の対向面OS2が互いにX方向において最も離間する位置である、この位置を、以下、X方向離間位置という。
 同図(b)は、同図(a)に示す状態から、第1上保持体111と第1下保持体112の対向面OS1が当接する位置まで移動した状態である。この状態では、第1保持部11は第1上保持体111と第1下保持体112によって第1平角導体(の幅広面WS)を挟持し、第2保持部12は第2上保持体121と第2下保持体122によって第2平角導体(の幅広面WS)を挟持する。
 第1保持部11は、Y方向に沿う対向面OS2から第1平角導体C1を、第2保持部12方向に突出させて挟持する。同様に、第2保持部12は、Y方向に沿う対向面OS2から第2平角導体C2を、第1保持部11方向に突出させて挟持する。第1平角導体C1の第1保持部11からの突出量A1、第2平角導体C2の第2保持部12からの突出量A2については後述する。
 このように第1上保持体111と第1下保持体112(第2上保持体121と第2下保持体122)の対向面OS1が当接する位置を、以下の説明において、挟持位置という。つまり、第1上保持体111と第1下保持体112(第2上保持体121と第2下保持体122)は、挟持位置とY方向離間位置の間を移動可能である。
 また、同図(c)に示すように、挟持位置とY方向離間位置の間には挟持の(Y方向における)解除位置が含まれている。Y方向における解除位置(以下、Y方向解除位置)は、Y方向離間位置よりは小さい距離で、第1上保持体111と第1下保持体112(第2上保持体121と第2下保持体122)とが離間した位置である。
 なお、同図(c)のY方向解除位置から、第1上保持体111と第1下保持体112(第2上保持体121と第2下保持体122)の対向面OS1が当接する位置まで移動し、同図(b)に示す状態に遷移することもできる。
 なお、図2において第1保持部11と第2保持部12のX方向に沿う位置はいずれもX方向離間位置が維持されている。
 図3は、第1保持部11と第2保持部12の主にX方向に沿う移動を説明する図である。
図3(a)は、図2(b)の状態から、第1保持部11と第2保持部12とが、対向面OS2が最も近接するようにX方向に沿って移動した位置であり、以下、この位置を近接位置という。すなわち、第1保持部11と第2保持部12は、図2に示すX方向離間位置と、図3(a)に示す近接位置の間を移動可能である。近接位置であっても第1保持部11と第2保持部12は当接しない。
 第1保持部11は、第1平角導体C1を突出量Aで突出させて挟持し、第2保持部12は、第2平角導体C2を、突出量A2で突出させて挟持しているため(図2(b))、第1保持部11と第2保持部12が近接位置にある場合、第1保持部11と第2保持部12は当接しないが、第1平角導体C1と第2平角導体C2は当接(接合)し、さらに違いに押圧する状態となる。つまり、第1平角導体C1の第1保持部11からの突出量A1、第2平角導体C2の第2保持部12からの突出量A2は、それぞれ、第1保持部11と第2保持部12が近接位置にある場合に、互いに当接する長さよりわずかに長い量(当接した後互いに押圧できる量)とする。
 また、同図(b)に示すように、近接位置とX方向離間位置(図2(a))の間には押圧の(X方向における)解除位置が含まれている。X方向における解除位置(以下、X方向解除位置)は、X方向離間位置よりは小さい距離で、第1保持部11と第2保持部12とが離間した位置である。第1保持部11と第2保持部12がX方向解除位置にある場合、第1上保持体111と第1下保持体112も離間してY方向解除位置に移動し、第2上保持体121と第1下保持体112も離間してY方向解除位置に移動する。
 なお、同図(b)のX方向解除位置から、同図(a)に示す状態に遷移することもできる。
 図4は、第2保持部12側から第1保持部11の対向面OS2を見た第1保持部11の側面図(図1のV方向の矢視図)である。同図(a)が第1上保持体111と第1下保持体112とがY方向離間位置にある状態(図2(a)の状態)を示しており、同図(b)が挟持位置にある状態(図2(b))の状態を示している。
 第1上保持体111には、第三の方向(平角導体の帯短手方向;同図のZ方向)において一方の端面(図では右端面)111Sに近接した位置に、平角導体保持溝111Aが設けられ、第1下保持体112には、第三の方向(以下、Z方向という)において一方の端面(図では右端面)112Sに近接した位置に、平角導体保持溝112Aが設けられる。第三の方向(Z方向)は、X方向およびY方向とそれぞれ異なる方向であり、ここではいずれにも直交する方向とする。
 第1上保持体111の一方の端面111Sと第1下保持体112の一方の端面112Sは、同一平面上に位置するものとし、第三の方向(Z方向)における一方の端面とは、図1では第1上保持体111および第1下保持体112の正面をいい、作業者に近い端面をいう。
 平角導体保持溝111A、112Aは、第1上保持体111および第1下保持体112の端面111S、112Sから第三の方向(Z方向)において距離d1離間した内側で、且つ、第1上保持体111および第1下保持体112の対向面OS1に設けられた矩形状の溝である。
 また、後に詳述するが、平角導体保持溝111A、112Aは、平角導体を確実に保持(挟持)する必要がある。そのため、その形状は平角導体の外形状に沿ったものであり、また溝の深さd2はそれぞれ、挟持する平角導体(ここでは第1平角導体C1)の厚みd3の半分以下の深さである。具体的には、平角導体保持溝111A、112Aの深さは、平角導体の厚みd2の1/2よりも5/100mm程度小さくなっている。
 同図(b)に示すように、第1上保持体111および第1下保持体112の対向面OS1が当接した場合(挟持位置にある場合(図2(b))には、平角導体保持溝111A、112Aは、第1保持部11をX方向に貫通する角柱状の1つの穴部となり、当該穴部に、平角導体(第1平角導体C1)が板厚d2方向に圧縮された状態(板厚が薄くなった状態)で平角導体保持溝111A、112Aと密着し、第1保持部11(第1上保持体111および第1下保持体112)に挟持される。
 さらに、平角導体の挟持(保持)を確実にするために、平角導体保持溝111A、112Aは、滑り防止加工面NSを有している。滑り防止加工面NSは例えば、高摩擦抵抗の面あるいは高吸着性の面である。具体的には例えば、サンドブラストなどによる微細凹凸加工で摩擦抵抗を大きくする面であってもよいし、一方向への摩擦抵抗が他方向への摩擦抵抗より高くなるように形成されたいわゆるノコ刃状の凹凸が形成された加工面であってもよい。また、真空状態とすることで吸着力を高めた面であってもよく、鏡面加工による真空の圧力や原子間力で吸着力を高めた面であってもよい。なお、凹凸加工の程度が大きいと、不均一な電界が生じ(コロナ放電)、コイルを製造する場合などにおいては被膜の破壊等を起こす恐れがある。従って、サンドブラストで形成できる程度の微細な凹凸加工が望ましい。滑り防止加工面は、板厚の10%の厚み(深さ)に形成する。
 なお、ここでの図示は省略するが、第2保持部12においても同様であり、第2上保持体121には、第三の方向(Z方向)において一方の端面(作業者に近い正面)に近接した位置に、平角導体保持溝121Aが設けられ、第2上保持体121には、第三の方向において一方の端面に近接した位置に、平角導体保持溝122Aが設けられる。平角導体保持溝121A、122Aの構成は、第1保持部11の平角導体保持溝111A、112Aの構成と同様である。
 駆動部13は、制御部14からの指示により駆動伝達部(不図示)を介してX方向に沿って、第1保持部11と第2保持部12をX方向離間位置と近接位置の間で移動させる。駆動伝達部は例えば、直動ガイド(リニアガイド)、カム機構、或いは、ラックとピニオンなど適宜の構成で構成することができる。また駆動部13は、制御部14からの指示により駆動伝達部(不図示)を介して、Y方向に沿って、第1上保持体111と第1下保持体112とを挟持位置とY方向離間位置の間で移動させるとともに、第2上保持体121と第2下保持体122とを挟持位置とY方向離間位置の間で移動させる。
 これにより、駆動部13は、第1保持部11と第2保持部12とを、挟持状態、圧接状態および圧接解除状態、待避状態またこれらのうち2つの状態の間の遷移状態、のいずれかの状態となるように制御することができる。
 再び図2および図3を参照して説明すると、挟持状態では、第1保持部11の第1上保持体111および第1下保持体112をY方向に沿ってY方向離間位置(図2(a))から挟持位置(図2(b))に移動して、第1上保持体111および第1下保持体112に第1平角導体C1を挟持させるとともに、第2保持部12の第2上保持体121および第2下保持体122をY方向に沿ってY方向離間位置(図2(a))から挟持位置(図2(b))に移動して、第2上保持体121および第2下保持体122に第2平角導体C2を挟持させる。
 既述のごとく、第1保持部11は、Y方向に沿う対向面OS2から第1平角導体C1を第2保持部12方向に突出量A1で突出させて挟持し、第2保持部12は、Y方向に沿う対向面OS2から第2平角導体C2を、第1保持部11方向に突出量A2で突出させて挟持する。
 このとき押圧部18(図1(a)参照)は、第1上保持体111と第1下保持体112とが当接するようにこれらを押圧し、第2上保持体121と第2下保持体122とが当接するようにこれらを押圧する。これにより、第1平角導体C1、第2平角導体C2が板厚方向に圧縮された状態(板厚が薄くなった状態)で平角導体保持溝111A、112Aと密着し、第1保持部11、第2保持部12に挟持される(図4参照)。
 また、挟持状態では、Y方向解除位置(図2(c))にある第1保持部11の第1上保持体111と第1下保持体112とを挟持位置(図2(b))に移動して、第1上保持体111および第1下保持体112に第1平角導体C1を挟持させるとともに、Y方向解除位置(図2(c))にある第2保持部12の第2上保持体121と第2下保持体122とを挟持位(図2(b))置に移動して、第2上保持体121および第2下保持体122に第2平角導体C2を挟持させる場合もある。
 このときも押圧部18は、第1上保持体111と第1下保持体112とが当接するようにこれらを押圧し、第2上保持体121と第2下保持体122とが当接するようにこれらを押圧する。これにより、当該穴部に、第1平角導体C1、第2平角導体C2が板厚方向に圧縮された状態(板厚が薄くなった状態)で平角導体保持溝111A、112Aと密着し、第1保持部11、第2保持部12に挟持される(図4)。
 圧接状態では、挟持状態にある第1保持部11と第2保持部12を、付勢部材15の付勢力に抗って、X方向に沿ってX方向離間位置(図2(a))から近接位置(図3(a))に移動する。このとき、第1保持部11から第1平角導体C1が突出し、第2保持部12から第2平角導体C2が突出している。これらの突出量A1、A2は、それぞれ、第1保持部11と第2保持部12が近接位置(図3(a)にある場合に、帯長手方向の対向する端面同士が当接する長さよりわずかに長い量となっている。つまり、近接位置に移動する以前(直前)に、第1平角導体C1と第2平角導体C2の対向する端面同士がまず接触(当接)する。その後、駆動部13によって第1保持部11と第2保持部12とが近接位置(図3(a))に移動することで、第1平角導体C1と第2平角導体C2の当接した端面同士が互いに突き合わされて押圧され、接合される。より詳細には、第1平角導体C1と第2平角導体C2の端面同士を押圧することによって、端面に形成されている安定した酸化膜が除去されるとともに、これらを塑性変形させて活性状態の面を露出させる。その活性状態の面同士が10オングストローム以下に近づけることにより相互の金属間の原子結合を起こさせて、冷間圧接を行う。つまり冷間圧接により、第1平角導体C1と第2平角導体C2は、帯長手方向の長さが圧接前と比較して圧接後には圧縮(短縮)される。そしてその短縮量は第1平角導体C1と第2平角導体C2において同等である。つまり、第1平角導体C1との圧接前の長さがL01,第2平角導体C2の圧接前の長さがL02であった場合、圧接によって第1平角導体C1は長さがL01',第2平角導体C2は長さがL02'に短縮されており、その短縮量Sはいずれも同等である(S=L01-L01'=L02-L02')。
 なお、近接位置に移動した以降は、第1保持部11と第2保持部12がそれ以上に近接することはないため、第1平角導体C1と第2平角導体C2の端面同士のそれ以上の押圧は停止する。
 また、圧接状態では、Y方向解除位置(図2(c))、またはY方向解除位置およびX方向解除位置(図3(b))にある第1上保持体111および第1下保持体112第2上保持体121および第2下保持体122を挟持位置(図2(b))に移動し、第1保持部11と第2保持部12を、付勢部材15の付勢力に抗って近接位置に移動して、第1平角導体C1の端面と第2平角導体C2の端面とを突き合わせ押圧して、冷間圧接を行う(図3(a)。
 圧接解除状態では、圧接状態にある第1保持部11と第2保持部12をそれぞれX方向に沿って離間する方向に移動するように制御し、第1保持部11および第2保持部12をX方向解除位置に移動する。また、第1上保持体111および第1下保持体112をY方向に沿って離間する方向に移動するように制御し、第1上保持体111と第1下保持体112とを第1Y方向解除位置に移動する。また、第2上保持体121および第2下保持体122をY方向に沿って離間する方向に移動するように制御し、第2上保持体121と第2下保持体122とを第2Y方向解除位置に移動する(図3(b)。
 圧接状態では最終的に第1保持部11と第2保持部12が近接位置に到達し、第1平角導体C1と第2平角導体C2のそれ以上の押圧が停止するため、押圧を繰り返すために圧接状態の後に圧接解除状態を経由して挟持状態に遷移し、第1保持部11と第2保持部12により第1平角導体C1と第2平角導体C2を挟持し直す。
 ここで、圧接状態から圧接解除状態に変化する場合(圧接が解除された場合)、付勢部材15によって第1上保持体111および第1下保持体112(第2上保持体121および第2下保持体122も同様)とが離間する方向に付勢力が働く。しかし、図4に示すように、平角導体保持溝111A、112A、121A、122Aと第1平角導体C1、第2平角導体C2の間にはクリアランスがほとんどない状態である上、押圧による金属の塑性変形によって流動した金属の一部(拡張した接合面)が平角導体保持溝111A、112A、121A、122Aのわずかなクリアランス(例えば溝の角部など)に入り込んで密着性が高まり、付勢部材15の付勢力のみでは、第1上保持体111および第1下保持体112(第2上保持体121および第2下保持体122も同様)を離間させることができない場合がある。
 そこで、本実施形態では、圧接解除状態において(図3(b))、付勢部材15の付勢力に加えて、第1保持部(第1上保持体111および第1下保持体112)をX方向に沿って、第2保持部12から離れる方向に、駆動伝達部を介して移動して第1X方向解除位置に戻すとともに、第2保持部(第2上保持体121および第2下保持体122)をX方向に沿って第1保持部11から離れる方向に、駆動伝達部を介して移動して第2X方向解除位置に戻すこととした。
 なお、付勢部材15に加えて強制的に、第1保持部11と第2保持部12を離間させる方向に移動させる場合であっても、移動規制部17によって第1平角導体C1と第2平角導体C2は、X方向に沿って互いに離間する方向への移動が規制されている。
 待避状態では、圧接状態、圧接解除状態または挟持状態にある第1保持部11と第2保持部12をそれX方向に沿ってX方向離間位置に移動するように制御し、また、第1上保持体111および第1下保持体112をY方向に沿って移動してY方向離間位置に移動するとともに、第2上保持体121および第2下保持体122をY方向に沿って移動してY方向離間位置に移動する(図2(a))。
 冷間圧接装置10は、平角導体同士の1度の押圧で冷間圧接することが可能であるが、接合面を安定させるには一の接合部分について、複数回の押圧を繰り返すことが望ましい。一例として、冷間圧接装置10の1回の押し込み量(圧縮量)は第1平角導体C1、第2平角導体C2ともに約0.5mm程度である。そして、一の接合部分について、3回から4回の押圧(冷間圧接)を繰り返し行い、約1mm以上(好ましくは1.5mm以上、具体的には約2mm程度)圧縮させると、安定した接合面が得られる。
 このため、本実施形態の冷間圧接装置10は、挟持状態、圧接状態および圧接解除状態を繰り返し、第1平角導体C1と第2平角導体C2とを冷間圧接する。
 図3(a)に示すように、挟持状態の後に圧接状態となり第1保持部11と第2保持部12が近接位置に移動すると、第1平角導体C1と第2平角導体C2の端面同士の接触(当接)を経て、端面同士が押圧されて冷間圧接される。近接位置にある第1保持部11と第2保持部12は、それ以上近接することがないため、一旦、圧接解除状態に遷移して(図3(b))第1保持部11と第2保持部12をY方向解除位置に移動して平角導体の挟持を解除するとともに、第1保持部11と第2保持部をX方向解除位置に移動する。そして挟持状態に遷移して所定の突出量A1が突出するように、第1保持部11に第1平角導体C1を保持するとともに、突出量A2が突出するように、第2保持部12に第1平角導体C2を保持し、再び圧接状態に遷移することで、一の接合部分について複数の押圧を繰り返すことができる。
 つまり、X方向解除位置は、第1保持部11が第1平角導体C1を突出量A1で突出させて教示させることが可能な位置であり、第2保持部12が第2平角導体C2を突出量A2で突出させて挟持させることが可能な位置である。
 なお、X方向解除位置は、その後に(その位置のまま)挟持状態に遷移した場合に平角導体のそれぞれが突出量A1、A2で突出する位置でなくてもよい。その場合は、挟持状態において、平角導体のそれぞれが突出量A1,A2で突出するような位置に第1保持部11と第2保持部12を移動した後、挟持させるようにすればよい。
 なお図3(a)に示すように、冷間圧接装置10は移動規制部17に加えてさらに、第1平角導体C1と第2平角導体C2とが、X方向に沿って離間する方向に移動することを規制するとともに、第1平角導体C1と第2平角導体C2とが、Y方向に沿って移動することを規制する、他の移動規制部(固定部材16)を備えるとよい。
 固定部材16は、一例として同図に示すように第1平角導体C1と第2平角導体C2の塑性変形していない部分の板厚よりわずかに広く、接合部CPの板厚方向の長さよりは狭い間隔を有する2組の円柱状の突起部161、162と、接合部の板厚方向の両端の外側に設けられた1組の規制面163Aを有する(例えば角柱状の)突起部(又はプレート)163である。
 これにより、圧縮解除状態(図3(b))または待避状態(図2(a))において、駆動部13によって、第1保持部11および第2保持部12がY方向解除位置およびX方向解除位置またはY方向離間位置およびX方向離間位置に移動される際に、第1平角導体C1、第2平角導体C2が、平角導体保持溝111A、112A、121A、122Aに密着していた場合であっても、第1平角導体C1、第2平角導体C2の移動が規制される。具体的には、円柱状の突起部161によって第1平角導体C1がX方向に沿って第2平角導体C2から離間する方向(図示の右方向)に移動することが規制され、突起部162によって第2平角導体C2がX方向に沿って第1平角導体C1から離間する方向(図示の左方向)に移動することが規制される。また、規制面163Aを有する突起部161によって、第1平角導体C1および第2平角導体C2がY方向に沿って図示の上方向または下方向に移動することが規制される。
 このようにして、第1平角導体C1と第2平角導体C2は圧接直後の位置を維持でき、接合面CPの安定性を高めることができるため、圧接後に第1保持部11および第2保持部12に伴って接合部CPが離間してしまうことを防止できる。
 なお、固定部材16は、突起部やプレートに限らず、ゴムの押圧部材などであってもよい。
 また、上記の実施形態では、圧接解除状態で、第1保持部11および第2保持部12がX方向解除位置およびY方向解除位置に停止する構成を例に説明したが、X方向解除位置およびY方向解除位置は通過するものの、当該位置に停止しないものであってもよい。つまり、第1上保持体111と第1下保持体112(第2上保持体121と第2下保持体122も同様)は、挟持位置、Y方向解除位置およびY方向離間位置の間を不停止で移動するものであってもよく、第1保持部11および第2保持部12は、近接位置、X方向解除位置およびX方向離間位置の間を不停止で移動するものであってもよい。
 従来では、冷間圧接は丸線同士を接合する場合に利用されていたが、上述の本実施形態の冷間圧接装置10によれば、平角導体同士の良好且つ安定した冷間圧接を行うことができる。
 また、平角導体(第1平角導体C1、第2平角導体C2)としてコイル片を用いることで、冷間圧接装置10をコイル製造装置20として利用することができる。以下これについて説明する。
 <コイル製造装置>
 <コイル製造装置/平角導体(コイル片)>
 まず、図5を参照して本実施形態のコイル製造装置20で用いる平角導体Cについて説明する。図5は、平角導体Cの幅広面WSの上面図である。平角導体Cは、直線状(同図(a))または少なくとも1つの曲折部を有し(同図(b)~(e))、連続させると螺旋形状となり得る帯状の複数の平角導体であって、以下これらをコイル片という。曲折部を有するコイル片は、連続させた場合に螺旋形状となるように、帯長手方向において同一方向に曲折しているものとする。また曲折部を有するコイル片の場合、当該曲折部は好適には、少なくとも1つの非湾曲(例えば、略直角)形状であることが望ましい。
 また、以下の説明において、複数のコイル片(平角導体)を連続(接続)させた螺旋構造体であって、コイル(完成予定の螺旋構造体)として完成前の螺旋構造体もコイル片に含まれるものとする。つまり、以下の説明において、コイル片(平角導体)には、直線状、または1~4の帯長手方向において同一方向に曲折部を有する最小単位のコイル片と、該最小単位のコイル片を複数接続し、コイル(完成予定の螺旋構造体)の1周以上の螺旋構造が形成されたコイル片とが含まれる。また、説明の便宜上、これらの区別が必要な場合には、最小単位のコイル片を単位コイル片といい、単位コイル片を複数接続したものであってコイル(完成予定の螺旋構造体)として完成予定前のコイル片を接合コイル片といい、完成予定(完成状態)の螺旋構造体をコイル、という。また、複数のコイル片は、帯長手方向に垂直な断面の形状およびその面積は、いずれも略同一であるとする。
 同図に示すように、単位コイル片C0は一例として銅板(例えば、厚さ1mm)の打ち抜き加工などによって、直線状あるいは、略直角の非湾曲の曲折部(角部)を有する形状に構成される。つまり単位コイル片C0は、幅広面WSの上面視において、曲折部がない直線上(I字状)(同図(a))、1つの曲折部を有するL字状(同図(b))、2つの曲折部を有するU字状(コ字状)(同図(c))、3つの曲折部を有する略C字状(同図(d))、4つの曲折部を有し、同じ方向に曲折するC字状(略O字状(略ロ字状))(同図(e)のものがある。なお、以下の説明においてU字状、(略)C字状、略O字状を用いるが、いずれも曲折部(角部)は略直角の形状であるとする。
 そして、複数のコイル片(単位コイル片および/または接合コイル片)は、それらの帯長手方向の総距離となる準備長さL0が、完成予定の螺旋構造体(コイル)の螺旋長手方向の完成長さと比較して余裕分だけ長くなるように設定されている。そして余裕分は、複数のコイル片の全てを冷間圧接した場合に、押圧によって短縮する短縮総距離に設定されている。これらに準備長さL0、完成長さ、余裕分、短縮総距離については、後述のコイルの製造方法の説明において詳しく説明する。
 <コイル製造装置/保持部>
 本実施形態のコイル製造装置20は、上述の冷間圧接装置10の利用例であので、冷間圧接装置10と同様の構成は、同一符号で示し重複する説明は省略し、以下の説明では、コイル製造装置20に用いて好適な構成について、主に説明する。
 再び図1を参照して、コイル製造装置20は、平角導体と他の平角導体とをそれぞれに挟持可能であって互いに対向して配置された第1保持部11および第2保持部12と、これらを移動させる駆動部13とを備え、連続させると螺旋形状となり得る帯状の複数の平角導体(コイル片)を継ぎ合せてコイルとなる螺旋構造体を形成するものであり、複数の平角導体(コイル片)の帯長手方向の総距離となる準備長さが、完成予定の螺旋構造体の螺旋長手方向の完成長さと比較して余裕分だけ長くなるように設定されており、複数の平角導体(コイル片)の端面同士を帯長手方向に沿って押圧して、帯長手方向の距離を短縮させながら冷間圧接し、複数の平角導体(コイル片)の全てを冷間圧接によって短縮する短縮総距離を余裕分に設定することで、螺旋構造体を形成するものである。
 つまり、本実施形態のコイル製造装置では、コイル片の継ぎ足し(接合回数)が増えるに従い、第1保持部11または第2保持部12で保持するコイル片(接合コイル片)の長さが長くなっていくものであり、そのために、第1保持部11、第2保持部12の構成がコイルの製造に用いて好適な構成となっている。
 まず図6は、コイル製造装置20による製造途中のコイル片の概要図である。同図(a)は準備された単位コイル片の概要図(上面図)であり、同図(b)~(d)は製造途中の単位コイル片、および接合コイル片の展開図であり、同図(e)は同図(d)のV方向の矢視図である。
 ここでは一例として、2つの曲折部を有するU字状(コ字状)の単位コイル片C0を複数(ここでは4個)準備し、これらを接続して(連続させて)2周の螺旋形状からなるコイル(螺旋構造体)50を製造する場合を例に示している。同図(b)~(d)のコイル片の両端の二点鎖線は、完成形のコイルの仕上がり端部を示すものとし、この例では、仕上がり端部が変化しない(図示の左右方向に仕上がり端部の位置が移動しない)ものとして説明する。
 まず最初の冷間圧接では、同図(b)に示すように2つの単位コイル片C01とC02のそれぞれの一方の端面(丸印で示す)同士を接続し、接合コイル片CC1を形成する。そして、次の冷間圧接では、接合コイル片CC1の一方の端面(単位コイル片C01とC02の接合されていない端面のいずれか)と、単位コイル片C03とを冷間圧接し、接合コイル片CC2を形成し(同図(c))、さらに次の冷間圧接では、接合コイル片CC2の一方の端面(単位コイル片C01、C02、C03の接合されていない端面のいずれか)と、単位コイル片C04とを冷間圧接し、コイル50を完成させる(同図(d))。
 つまり第1保持部11または第2保持部12は、曲折した(ここではU字状(コ字状)の)コイル片を保持するとともに、順次長くなる螺旋構造の接合コイル片CC1,CC2・・・が第1保持部11または第2保持部12の近辺に存在するため、第1保持部11と第2保持部12は、これらコイル片との干渉を避ける構成とする必要がある。
 図7は、第1保持部11の構成について説明する図であり、同図(a)は、1つの単位コイル片C0を第1保持部11(第1上保持体111および第1下保持体112)で保持している状態を示す図であり、第2保持部12との対向面OS2を正面視した図である。また同図(b)は、完成状態のコイル50を螺旋構造の軸中心方向からみた正面図であり、同図(a)のコイル片は、同図(b)のB-B線断面矢視図に対応している。なお、ここでは第1保持部11について説明するが、第2保持部12においても同様である。また同図(c)は、第1保持部11の正面図(同図(a)のA-A線断面矢視図)である。
 同図(a)(b)に示すように、コイル片が2以上の曲折部を有する場合(例えば、U字状(コ字状)のコイル片の場合)、第1保持部11と、接合しているコイル片以外の領域(同図(a)では、第1保持部11で保持されるコイル片C0からUターンして手前側に伸びるコイル片C0')とが干渉する恐れがある。本実施形態では、これを回避するために、第1保持部11とコイル片(完成予定のコイル50)の寸法は、以下の関係を満たす構成としている。
 すなわち、U字状(コ字状)のコイル片を接続する場合、第1保持部11の一つ、具体的には、第1上保持体111の一の端面111Sと、これと同一面となる第1下保持体112の一の端面112Sとで構成される保持体端面であって、対向面OS2に直交する端面は、螺旋構造の内部空間(螺旋構造の内部空間となる予定の空間も含む)に位置する(以下、この端面を、螺旋内部端面ISという)。なお、螺旋部端面ISは、例えば、作業者に近い第1保持部11の正面である。
 従って、第1保持部11とコイル片との干渉を避けるためには、第1保持部11の平角導体保持溝111A、112Aを適切な位置に設ける必要があり、螺旋内部端面ISから、直近の平角導体保持溝111A、112Aの端部(同図では上側端部)までの距離d1は、第三の方向(図示のZ方向:冷間圧接を行うコイル片の帯短手方向)に沿う螺旋構造体(コイル50)の内部空間の距離D1よりも小さいものとする。
 また、第1保持部11のX方向の長さd4(同図(c))は、X方向に沿う螺旋構造体(コイル50)の内部空間の距離D2(同図(b)よりも小さいものとする。
 なお、2つのコイル片を冷間圧接した後は、接続部に押し出しによるバリ55が生じる。従って、冷間圧接完了後に、第1保持部11および第2保持部12からコイル片(接合コイル片)を取り出してバリ取りを行い、当該コイル片(接合コイル片)と他の(新たな)コイル片との間で冷間圧接を行う。
 図8は、図7(a)に対応する(同じ方向から見た)図であり、接合コイル片CCが形成された状態を示している。本実施形態のコイル製造装置20では、第1保持部11(第2保持部12も同様)の一方側、ここでは第1下保持体112側に接合コイル片CCが形成されていく。
 一方、第1保持部11の平角導体保持溝111A,112Aは、X方向に沿った直線状の溝であるため、冷間圧接時には、接合コイル片CCの一方の端面を含む直線状の一部分のみが第1保持部11に保持される。従って、接合コイル片CCと第1保持部11(第1下保持体112)との干渉を避けるため、コイル片(ここでは接合コイル片CC)を、冷間圧接する端面近傍を残して、螺旋構造の螺旋進行方向(Y方向に沿う方向)に広げるように、弾性変形および/または塑性変形させつつ、第2保持部12で保持されるコイル片との間で冷間圧接を行う。
 コイル片(ここでは接合コイル片CC)の螺旋進行方向の弾性変形および/または塑性変形の変形量D3は、第1保持部11と、コイル片との干渉を回避する量に設定される。換言すると、第1保持部11の接合コイル片が形成されていく側の保持体(ここでは第1下保持体112)のY方向に沿う長さ(厚み)d5は、コイル片(ここでは接合コイル片CC)の螺旋進行方向の弾性変形および/または塑性変形に許容される変形量D3よりも小さいものとする。
 ここで、第1下保持体112には、螺旋構造体の螺旋の進行方向の先方(ここでは、接合されているコイル片の厚み方向の下方;Z方向の前面側(作業者側))に、干渉回避空間ES(図4も参照)が設けられている。干渉回避空間ESは、接合コイル片CCの一部を収容可能な空間であり、これを設けることにより、つなぎ合わされていく接合コイル片CCの一部と保持部(ここでは第1下保持体112)との干渉を回避することができる。なお、図8、図4(a)においては、側面視L字状としているが、第1下保持体112が厚みd5の平板状(図8参照)であってもよく、その場合、その下部が干渉回避空間ESとなる。
 このように本実施形態のコイル製造装置20はコイル片を螺旋進行方向(Y方向に沿う方向)に弾性変形および/または塑性変形させながら、冷間圧接によりつなぎ合わせて螺旋構造を形成するものである。なお、これにより製造途中では、螺旋の進行方向に広がった状態でコイル片が接続(継ぎ足し)されていくが、完成状態の螺旋構造体となった後に、螺旋構造体を一体的に成型(例えば、プレスなど)し、螺旋の進行方向に圧縮する弾性変形および/または塑性変形を行って螺旋の各周が密接したコイル50を形成する。
 本実施形態のコイル製造装置20は、コイルの完成後の長さに基づき、冷間圧縮による圧縮量(収縮量)分長め(余裕分長め)のコイル片を用いて、冷間圧縮による圧縮(収縮)を繰り返しつつコイル片を継ぎ足して、所望の長さLのコイルを製造するものである。
 従って、冷間圧接に際しては、コイル片の帯長手方向の距離を測定しながら冷間圧接を行う。帯長手方向の距離の測定は、例えば第1保持部11,第2保持部12(またはその近辺)に滑り検出機構(不図示)を設けることにより、第1保持部11で保持されるコイル片(第1コイル片)と第2保持部12で保持されるコイル片(第2コイル片)の押圧時の滑り検出を行うことで、帯長手方向の距離の測定を行うことができる。なお、帯長手方向の距離の測定は、冷間圧接と同時に(リアルタイムで)測定してもよいし、冷間圧接の前後(あるいは冷間圧接の前または後)に測定してもよい。これにより、完成後のコイル寸法の高精度化を実現することができる。
 なお図7(b)に示したように、コイル片の略直角の曲折部は、コイル50の角部となる。つまり、本実施形態のコイル製造装置20によれば、打ち抜き加工等によって略直角の曲折部を有するように構成されたコイル片をつなぎ合わせることで、内周側および外周側の角部が略直角のコイル50を製造することができる。従来では、長尺の平角導体を巻回して平角導体によるコイルを製造していたが、巻回では少なくともコイルの内周側の角部は湾曲した形状となることは不可避であり、占積率の向上や放熱性の向上などに限界があった。
 しかし本実施形態のコイル製造装置によれば、打ち抜き加工によって形成した形状のままつなぎ合わせることができるので、コイル内周側においても直角(略直角)の角部を実現でき、占積率を向上させることができ、また余分な空間を廃することで放熱性を向上させることができるコイルを製造することができる。
 特に、接合部CPは、曲折部(角部)を避けて直線部分に設けられる。すなわち、コイル片の直線部分を利用して、圧接を行っている。この結果、曲折部の形状精度を向上させることができ、例えば、打ち抜き加工において直角(略直角)に形成したままの角部を維持できる。
 <コイル製造方法>
 次に、本実施形態のコイル製造方法について説明する。本実施形態のコイル製造方法は、例えば、上述のコイル製造装置20において実施可能である。
 すなわち、本実施形態のコイル製造方法は、連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平角導体(コイル片)を複数用意し、複数の平角導体(コイル片)の帯長手方向の総距離となる準備長さL0が、完成予定の螺旋構造体(コイル)の螺旋長手方向の完成長さLと比較して余裕分Mだけ長くなるように設定し、複数の平角導体(コイル片)の端面同士を帯長手方向に沿って押圧して、帯長手方向の距離を短縮させながら冷間圧接し、複数の平角導体(コイル片)の全てを冷間圧接によって短縮する短縮総距離Sを余裕分Mに設定することで、複数の平角導体(コイル片)を継ぎ合せて螺旋構造体(コイル)を形成する、ものである。
 具体的に、図9を参照して2つの曲折部を有するU字状(コ字状)の単位コイル片C0を4個(C01~C04)準備し、これらを接続して(連続させて)2周の螺旋形状からなるコイル(螺旋構造体)50を製造する場合を例に説明する。図6と同様、同図(a)はコイル片C01~C04の上面図であり、同図(b)~(d)は接続コイル片の展開図であり、図中の破線は、完成予定のコイル50の螺旋構造の軸中心(接合部CPの中心)を示している。また同図(b)~(d)のコイル片の両端の二点鎖線は、完成形のコイルの仕上がり端部を示すものとし、この例では、仕上がり端部が変化しない(図示の左右方向に仕上がり端部の位置が移動しない)ものとして説明する。
 単位コイル片C01~C04の帯長手方向の長さをそれぞれL01~L04とすると、帯長手方向の総距離となる準備長さL0は、L01+L02+L03+L04である。そして、この準備長さL0は、コイル50の螺旋長手方向の完成長さLよりも余裕分Mだけ長く(L0=L+M)設定されている。この単位コイル片C01と単位コイル片C02を帯長手方向に沿って押圧して冷間圧接すると、これらの押圧によって単位コイル片C01は帯長手方向の長さL01がL01'に圧縮され(短縮(圧縮)量は接合部CP中心から距離S1の長さ)、単位コイル片C02は帯長手方向の長さL02がL2'に圧縮され((短縮(圧縮)量は接合部CP中心から距離S2の長さ)されて接合コイル片CC1(長さLC1)が形成される(同図(b))。そして、接合コイル片CC1の端面(単位コイル片C01またはC02の接合されていない側の端面)と、単位コイル片C03を冷間圧接すると、これらの押圧によって単位コイル片C03はL03'に圧縮され(短縮(圧縮)量は接合部CP中心から距離S3の長さ)、接合コイル片CC1は、LC1'に圧縮され((短縮(圧縮)量は接合部CP中心から距離S4の長さ)、接合コイル片CC2が形成される(同図(c))。さらに、接合コイル片CC2の端面(単位コイル片C01、C02、C03の接合されていない側の端面)と、単位コイル片C04を冷間圧接すると、これらの押圧によって単位コイル片C04はL04'に圧縮され(短縮(圧縮)量は接合部CP中心から距離S5の長さ)、接合コイル片CC2は、LC2'に圧縮され((短縮(圧縮)量は接合部CP中心から距離S6の長さ)、螺旋長手方向の完成長さ(始点STから終点ETまでの長さ)Lのコイル50(螺旋構造体)が完成する(同図(d))。コイル片(単位コイル片および/または接合コイル片)を継ぎ合わせてコイル50が完成するまでの、コイル片の短縮量の合計(短縮総距離S=S1+S2+S3+S4+S5+S6)が、余裕分Mに相当する。
 改めて時系列に沿って本実施形態のコイルの製造方法を説明する。まず、完成状態のコイル50の長さLに基づき、短縮総距離S=余裕分Mとなるように、単位コイル片の長さL01~L04が設定されるとともに、冷間圧接による圧縮量S1~S6が設定される。
 そしてこのように設定されたコイル片を用いて、単位コイル片C01と単位コイル片C02の端面同士を設定された圧縮量S1、S2分押圧して冷間圧接により継ぎ足し、接合コイル片CC1を形成する。このときの圧縮量S1、S2は、単位コイル片C01と単位コイル片C02の押圧時の滑り検出を行うことで、両コイル片の帯長手方向の距離を測定して把握する。圧縮量を把握する方法は以下の冷間圧接において同様である。
 1つの接合領域(例えば、単位コイル片C01と単位コイル片C02の接合する端面付近)を冷間圧接した後は、接合部に押し込みによるバリが生じるため、冷間圧接後に、バリを切除する処理を行う。
 次に、コイル片(接合コイル片CC1)を、冷間圧接する端面(単位コイル片C01または単位コイル片C02の接合されていない端面)近傍を残して、完成予定の螺旋構造体の螺旋進行方向に弾性変形および/または塑性変形させつつ、他のコイル片(単位コイル片C03)との間で冷間圧接を行う。このとき、接合コイル片CC1の螺旋進行方向の弾性変形および/または塑性変形の変形量は、冷間圧接時にコイル片が保持される第1保持部11および第2保持部12と、接合コイル片CC1との干渉を回避する量に設定される。また、変形量は以下の冷間圧接において同様である。
 以下、同様にコイル片を継ぎ足す。すなわち、接合コイル片CC1の端面(単位コイル片C01またはC02の接合されていない側の端面)と、単位コイル片C03を設定された圧縮量S3,S4分押圧して冷間圧接により継ぎ足し、接合コイル片CC2を形成する。その後、接合領域のバリ取りを行い、接合コイル片CC2を、冷間圧接する端面近傍を残して、完成予定の螺旋構造体の螺旋進行方向に弾性変形および/または塑性変形させつつ、接合コイル片CC2の端面と、単位コイル片C04を設定された圧縮量S5,S6分押圧して冷間圧接により継ぎ足し、完成状態の螺旋構造体を得る。
 図10は、完成した螺旋構造体50'の一例を示す図である(コイルの巻数は上述の実施形態と異なっている)。同図(a)は螺旋軸方向から見た正面図であり、図10(b)は成形前のV方向の矢視図(側面図)であり、同図(c)(d)は成形後の側面図である。
 完成した螺旋構造体50'はプレス加工などによって成形する。すなわち、冷間圧接時に、第1保持部11および第2保持部12との緩衝を避けるため、螺旋構造体の螺旋進行方向に弾性変形および/または塑性変形することで、螺旋の各周の間に不必要かつ不均一な広がり(空間)が形成されているため、これを圧縮するように螺旋構造体の螺旋進行方向に弾性変形および/または塑性変形し、螺旋の各周を違いに可能な限り近接(密接)させる(同図(c))。
 さらに、必要に応じて、ステータコアの形状に合わせて、螺旋構造体の軸中心方向(ステータコアの径方向)に凹状または凸状となるように、すなわち、同図(d)に示すように、内周端部が外周端部と非同一面となる湾曲状に成形する。
 その後、成形後の螺旋構造体を、液状の絶縁樹脂に浸して一体的に絶縁樹脂で被覆する。なお成形後の螺旋構造体に液状の絶縁樹脂を吹き付けることによって一体的に絶縁樹脂で被覆してもよい。従来では、コイルの完成長さ分の長尺の導線を絶縁樹脂で被覆した後、これを巻回して螺旋構造を形成していた。しかしこの場合、巻回の湾曲部分の外周付近では絶縁樹脂が伸張されて被覆厚が薄くなり、耐圧劣化の要因となっていた。また、例えば、上記の成形以前に絶縁樹脂で被覆する場合も、プレスによって絶縁樹脂の被覆厚がばらつくため同様の問題が生じる。本実施形態では、ステータコアに取り付ける形状に成形した螺旋構造体を、成形後に一体的に絶縁樹脂で被覆するため、絶縁樹脂の膜厚の均一性を高めることができる。また、成形後に一体的に絶縁樹脂で被覆するため、螺旋構造同士を絶縁樹脂により接着させることができ、膜厚を均一な膜厚で被覆することができる。
 <コイル片の変形例>
 図11は、コイル片の形状が異なる場合の接続例を示す図である。
 同図(a)は、L字状のコイル片による接続例を示す上面図であり、ここでは4つのL字状のコイル片C0を用いて、1周分の接続コイル片を構成する場合を示している。説明の便宜上、図示は省略しているが、この場合も、各コイル片は帯長手方向の総距離となる準備長さL0が、完成予定の螺旋構造体(コイル)の螺旋長手方向の完成長さLと比較して余裕分Mだけ長くなるように設定されている。そして余裕分Mは、複数のコイル片の全てを冷間圧接した場合に、押圧によって短縮する短縮総距離Sに設定されている。
 なお、1周分のコイル接続片を全て同じ形状(L字状)で構成しなくてもよい。つまり、L字状にI字状(直線状)やU字状(コ字状)のコイル片を組み合わせて1周分のコイル接続片としてもよい。
 同図(b)は、C字状のコイル片C0とI字状のコイル片C1を組み合わせた接続例を示す上面図である。説明の便宜上、図示は省略しているが、この場合も、各コイル片は帯長手方向の総距離となる準備長さL0が、完成予定の螺旋構造体(コイル)の螺旋長手方向の完成長さLと比較して余裕分Mだけ長くなるように設定されている。そして余裕分Mは、複数のコイル片の全てを冷間圧接した場合に、押圧によって短縮する短縮総距離Sに設定されている。
 また、角部が3つの略C字状のコイル片と、L字状のコイル片を組み合わせて1周分のコイル接続片としてもよい。さらに、螺旋構造体の1周目と2周目を構成するコイル片がそれぞれに異なる組合せであってもよい。
 同図(c)は、角部が2つのU字状(コ字状)のコイル片C0と、完成予定の螺旋構造体の1周分のコイル片(O字状(ロ字状)のコイル片)C1とを組み合わせて接合コイル片を形成する場合の展開図である。同図のコイル片の両端の二点鎖線は、完成形のコイルの仕上がり端部を示すものとし、この例では、仕上がり端部が変化しない(図示の左右方向に仕上がり端部の位置が移動しない)ものとして説明する。
 O字状のコイル片C1は接合部分が切断されている。U字状のコイル片C0の一端とO字状のコイル片C1の一端を冷間圧接すると、U字状のコイル片C0は圧縮量S0、O字状のコイル片C1は圧縮量S1でそれぞれ圧縮され、これを繰り返して螺旋構造体を形成できる。なお、図9では、(同じ長さのU字状のコイル片C0を用いた場合)、図示のように接合部CPは、螺旋構造の各周において螺旋構造の軸中心に沿ってほぼ同じ位置(重畳する位置)に形成されるが、図11(c)の場合には、接続部CPは螺旋構造の各周において螺旋構造の軸中心(破線)に沿って所定量ずれた位置に形成される。
 <コイルの変形例>
 図12は、コイル製造装置およびコイル製造方法の変形例を示す図である。同図(a)は、コイル製造装置20'の概要図であり、同図(b)は、これにより製造されるコイル50の、図10(c)に対応する側面図であり、同図(c)はコイル50の斜視図である。
 コイル製造装置20'は、同図(a)に示すように、上述の第1保持部11と第2保持部12からなる保持ユニット22を複数備え、複数の保持ユニット22(22A~22E)はそれぞれ第1保持部11と第2保持部12の、平角導体保持溝111A,112A,121A、122Aの幅W(Z方向に沿う幅、平角導体の帯短手方向BSの幅)が異なる(順次大きく(または小さく)なる)ものであってもよい。
 このように、平角導体保持溝111A,112A,121A、122Aの幅Wが異なる複数の保持ユニット22を用いることで、異なる幅(図では幅WA~WE)の平角導体を接合することができる。すなわち、複数の保持ユニット22の間を順次移動させながら、螺旋構造の各周毎に、異なる保持ユニット22で冷間圧接することにより、コイルの各周毎の長さが異なる螺旋構造体を形成できる。すなわち、帯長手方向に同じ長さのU字状(コ字状)の単位コイル片を用いて、複数の保持ユニット22の間を順次移動させながら、冷間圧接してコイル片をつなぎ合わせることで、四角錐台の外形を有するコイル50(同図(b)(c))を形成することができる。
 なお、平角導体保持溝111A,112A,121A、122Aの深さd3が異なる複数の保持ユニット22を用いてもよい。その場合、コイル50を構成する螺旋構造の各周の板厚を異ならせることができる。
 <コイル>
 次に、図13を参照して、本実施形態のコイルについて説明する。図13(a)は螺旋構造の軸中心方向からみた正面図であり、同図(b)は同図(a)のA-A線断面である。また、同図(c)は同図(a)をV方向からみた側面図である。
 本実施形態のコイル50は、帯状の平角導体(コイル片)を螺旋形状に連続させた螺旋構造体からなり、同図(a)に示すように、螺旋構造体の内周側および外周側に非湾曲の角部(略直角の角部)50Cを有する。ここでは一例として、上記のコイル製造装置およびコイル製造方法を用いて製造されたものである。
 従来の、完成形のコイルの螺旋構造の1周分よりも長い長尺の平角導体を巻回して構成したコイルでは、曲折部が湾曲構造になることが避けられず、ステータコアに取り付けた場合に大きな空間部を生じる。当該空白部は保温効果が高まるため、コイルの放熱性の向上に限界がある。また、長尺の平角導体を絶縁樹脂で被覆した後に巻回する場合、曲折部において絶縁樹脂の被覆厚が薄くなり、耐圧性が劣化する問題がある。
 これに対し本実施形態のコイル50は、コイルの螺旋構造の1周分の形状を打ち抜き加工で形成できるため、正面視において所望の形状のコイルを形成できる。つまり、ステータコイルの形状に沿って、これに限りなく近接した形状の(少なくとも内周の角部50Cが直角または略直角の)コイル50が得られる。これにより、巻回方式のコイルと異なり、ステータコア60(同図(a)に破線で示す)との間の空間部を最小限にすることができる。例えば、コイル50の一辺あたり、空間部の長さ(コイル50内周側からステータコア60までの距離)を0.5mm~1.0mmに低減でき、これにより、放熱性を向上させることができる。また絶縁樹脂は、コイル50の全体に亘り均一性を高めて被膜できるので、絶縁樹脂の膜厚のばらつきによる耐圧の劣化も抑えることができる。
 また、本実施形態のコイル50は、螺旋構造の螺旋進行方向に直交する幅(コイル片の帯短手方向の幅W1)が角部において広がり幅W2になるため、これによってもコイル抵抗を低減することができる。
 さらに、冷間圧接は、金属の原子結合であるため、その接続部は視認不可となる程度に確実に接合されている。これにより、1周分(あるいはそれ未満)のコイルを接着材(固着材、ロウ付けなど)で平面接続するような構成と比較して、接続部の安定性を圧倒的に高めることができる。
 また、同図(b)に示すように、螺旋構造体の螺旋の第一の周(例えば、接合コイル片CC1による第一の周)は一部分に、他の部分の平角導体(コイル片)の板厚D7よりも板厚D8が薄い第1薄肉部T1が設けられる。また、第一の周に連続する第二の周(例えば、接合コイル片CC2による第二の周)は一部分に、他の部分よりも平角導体(コイル片)の板厚D7よりも板厚D8が薄い第2薄肉部T2が設けられる。
 既述のごとく、冷間圧接時にはコイル製造装置20の第1保持部11および第2保持部12によって、コイル片が挟持されるが、その際、平角導体保持溝111A,112Aの合計深さ(平角導体保持溝121A,122Aの合計深さも同様)は、コイル片の板厚D7よりも小さいものとなっている。そして押圧部18で押圧されてコイル片が第1保持部11、第2保持部12に挟持されることにより、挟持部分は、平角導体保持溝121A,122Aの合計深さと同程度の厚み(D8)に板厚方向に圧縮される。この、第1保持部11および第2保持部12による挟持部分が第1薄肉部T1、第2薄肉部T2である。つまり、第1薄肉部T1および第2薄肉部T2は、冷間圧接の接合部CPに対応して形成されるものであり、例えば、U字状(コ字状)のコイル片を接続してなるコイルの場合、第1薄肉部T1は、第一の周において2箇所に設けられ、第2薄肉部T2も第二の周において2箇所に設けられる。またU字状の単位コイル片の長さが全て同じ場合には、第1薄肉部T1と第2薄肉部T2は、破線の四角で示すように、螺旋構造体の軸中心方向において重畳する位置に設けられる。
 また、冷間圧接の接合部CPに対応して形成される第1薄肉部T1および第2薄肉部T2は、図11に示すようにコイル片がU字状(コ字状)とO字状(ロ字状)の組合せで構成される場合は、接続部CPに対応して第一の周と第二の周で交互にずれた位置に形成される(O字状のコイル片の場合は、1周において1箇所のみに薄肉部が形成される)。
 そしてコイル50は螺旋構造を構成する全ての周が一体的に、絶縁樹脂により被覆されている。これにより螺旋構造の各周の密着性を高めることができる。また、第1薄肉部T1と第2薄肉部T2の間には、コイル片の隙間部SPが形成されるが、当該隙間部SPにも絶縁樹脂の一部が埋め込まれている。つまり上述の製造方法で説明したように、螺旋構造体の完成後に(必要に応じて成型を行い)液状の絶縁樹脂に螺旋構造体を浸すため、隙間部SPに絶縁樹脂が入り込む。これにより、さらに螺旋構造の各周の密着性を高めることができる。
 また、コイル50は、ステータコア60の形状に合わせて、螺旋構造体の軸中心方向(ステータコアの径方向)に凹状または凸状となるように、すなわち、同図(c)に示すように、内周端部が外周端部と非同一面となる湾曲状に成形されていてもよい。
 図14は、本実施形態のコイル50と、丸線を巻回して構成したコイル(丸線コイル)の発熱量を測定し、比較した図である。丸線コイルと本実施形態のコイル50について、5V、20Aで時間経過に伴う発熱量(温度)を測定した。
 丸線コイルは、開始10秒で28.5℃、30秒で42℃と温度が急上昇し、開始から90秒で73度まで上昇したため、実験を中止した。一方、本実施形態のコイル50(20A)は、開始10秒で21.1℃、30秒で21.5℃と緩やかに温度上昇し、開始から1530秒経過後に32.4℃で飽和状態となった。
 この結果からも明らかなように、本実施形態のコイル(内周側が略直角のコイル(内周直角コイル))50は、動作時においても常温に近い温度(例えば、40℃~50℃)以上の温度上昇がほとんどないと言え、非常に放熱性が高いといえる。そしてこのような高い放熱性によって、従来と比較してコイル抵抗を大幅に低減することができる。
 また、同図(b)に示すように、コイル50の螺旋構造の始端部分と終端部分の幅W3を、帯短手方向の幅W1より広げてもよい。これにより角部と同様に、始端部分と終端部分でのコイル抵抗を低減することができる。
 なお、本実施形態では、冷間圧接によりコイル片の端面同士を繰り返し接合で形成した、内周直角のコイル50について説明した。しかしこれに限らず、コイル片の端面同士は他の接合方法によって接合するものであってもよい。具体的には、超音波溶接(高周波溶接)、電気溶接、ロウ付けなどの各種接続方法が採用できる。
 <ステータコアへの取り付け方法>
 図15を参照して、本実施形態のコイル50のステータコアへの取り付け例を説明する。図15(a)はコイル50およびカセット51A,51Bの側面図である。また図15(b)は、図15(a)の上面図である。図15(c)は、ステータコア60への取り付けの一例を示す側面図上面図である。
 螺旋軸本実施形態のコイル50は、図13(c)のごとくステータコアの外形に沿って成型し、成型後に一体的に絶縁樹脂で被覆してなり、これをいわゆる後付けでステータコアに装着する。
 このため例えば、同図(a)に示すようにコイル50の螺旋構造の軸中心方向の一方の面側に鍔部52A,52Bを有する2つのカセット51A,51Bを用意し、一方のカセット51Aの鍔部52Aが形成されていない面側からコイル50を挿入し、他方のカセット51Bを重ねて両者を係合する。そしてこのカセット付きコイル50をステータコア60に挿入する。カセット51A、51Bは、同図(b)に示す上面視において嵌合するように切欠きあるいは係合部53が設けられている。
 なお、同図(c)に示すように、コイル50は、螺旋構造の軸中心方向の一方の面側のみ鍔部52Cを有する1つのカセット51Cに取り付け、ステータコア60に装着してもよい。その場合、動作時の遠心力によってステータコア60からコイル50が抜ける(あるいは不必要な移動(振動)が生じる)ことを防止するために、ステータコア60に切欠き61を設け、カセット付きコイル50をステータコア60に取りつけた後、カセット付きコイル50の上方を覆う抜け止めリング62とステータコア60の切欠き61と嵌合するとよい。
<コイルの螺旋構造>
 図16および図17を参照して、コイルの螺旋構造について更に説明する。図16は、本実施形態のコイル50の側面図であり、同図(a)が一実施例の短辺側から見た側面図であり、同図(b)がその長辺側から見た側面図であり、同図(c)が他の実施例の短辺側から見た側面図であり、同図(d)がその長辺側から見た側面図であり、同図(e)が更に別の実施例の短辺側から見た側面図である。図17は、図16(b)、(c)の変形例であって、図16(a)、(c)が外観斜視図であり、同図(b)、(d)がそれぞれ、同図(a)、(c)の矢視側面図である。
 例えば、図6に示すU字状(コ字状)の単位コイル片を複数接続して螺旋構造体を形成する場合、図16(a)、(b)に示す様に、螺旋の第一の周TC1から第二の周TC2までの1周分の間で、螺旋進行方向に沿って徐々に変形させて単位コイル片の厚みを吸収し、それを各周繰り返している。
 つまり、本実施形態の一実施例に係るコイル50は、厳密には、同図(a)、(b)に示すように、各コイル片が僅かに傾斜しながら次のコイル片に接続し、螺旋構造体が形成さる。なお、ここではコイル50の短辺側の一側面(同図(a))、長辺側の一側面(同図(b))を示しているが、コイル50の4側面の全てにおいて同様に傾斜する。
 また、本実施形態のコイル50は、上記の構造に限らず、同図(c)~(e)に示す様な螺旋構造であってもよい。
 すなわち、同図(b)に示すように、螺旋構造体の螺旋の第一の周TC1のうちの一部において、螺旋進行方向に沿ってコイル片の厚み分の段差Bができるように変形し、螺旋の第二の周TC2のうちの一部において、螺旋進行方向に沿ってコイル片の厚み分の段差Bができるように変形し、これを繰り返して螺旋構造体を形成するものである。なお、この段差Bの形成箇所は、コイル50の一つの側面(例えば、短辺側の一方の側面)のみであり、同じ箇所、すなわち第一の周の段差Bの上に第二の周の段差Bを形成する。
 このように、ただ一つの側面に形成する段差Bによってコイル片の厚みを吸収するので、他の3つの側面は、同図(d)の長辺側の側面図に示すように各コイル片が傾斜することはなく、略水平に積層されることになる。
 このような構成によれば、コイル50の開始端SEおよび、終了端EEが突出することなく、最外周のコイルの面を平坦にすることができる。つまり、同図(a)、(b)の螺旋構造では、同図(a)に示す様に、開始端SEを含むコイル50の面(図示の下端面)は、開始端SEのコイル面SF12'と周回した対向する側のコイル面SF11'とは段差が生じ、同一面となっていない。同様に、終了端EEを含むコイル50の面(図示の上端面)は、終了端EEのコイル面SF21'と対向する側のコイル面SF22'とは段差が生じ、同一面となっていない。コイル片の厚みが比較的薄い場合には、このような段差が生じても問題は少ない。しかし、コイル片が厚い場合には、図15のようにカセット51A,51Bにセットする際、この段差分のスペースを確保する必要がある。また隙間が生じるためにコイル50ががたつくなどの問題が生じる場合もある。
 これに対し、同図(c)、(d)の螺旋構造では、開始端SEを含むコイル50の面(図示の下端面)は、開始端SEのコイル面SF12と周回した対向する側のコイル面SF11とは(略)同一面に設けられ、終了端EEを含むコイル50の面(図示の上端面)は、終了端EEのコイル面SF21と対向する側のコイル面SF22も(略)同一面に設けられる。これによって、コイル50外形のサイズダウンが実現し、またカセット51A,51Bへの密着性を高めることができる。
 同図(e)は、同図(c)、(d)と同様の螺旋構造であるが、コイル片の形状が異なる他の例である。コイル片は、同図(e)に示す様に帯短手方向BSの幅Wと厚みd2が略同等の断面(略)正方形状であってもよい。このように幅Wに対して厚みd2が大きい場合には、同図(e)に示す様にコイル50の一側面に段差Bを設ける螺旋構造を採用することが、より好ましい。
 図17は、本実施形態の他の実施例を示す図である。同図に示すように、コイル50を構成する全てのコイル片(螺旋進行方向に沿って接続される全てのコイル片)は、帯短手方向BSの幅Wおよび厚みd2が異なるものであってもよい。例えば、同図に示すコイル50では、開始端SEから終了端EEに向かって、各コイル片の幅Wが徐々に広がる(WA、WB・・・)とともに厚みd2が徐々に薄くなるコイル片を接続している。
 なお、この例に限らず、各コイル片の幅Wのみが異なる(変化する)構成であってもよいし、各コイル片の厚みd2のみが異なる(変化する)構成であってもよい。
 このようにすることで、所望の四角錐台のコイル50を製造できる。また、この例のように、特に厚みd2が異なる複数のコイル片を用いる場合に図16(a)に示す様な螺旋構造を採用すると、開始端SEと終了端EEにおいて、コイル片の厚みd2の違いによって、最外周(図示の上側の最外周と下側の最外周)のコイル面の段差の値にも差が生じる。これにより、コイル50の外形サイズが大きくなるとともに不均一(非対称)な形状となるため、カセット51A、51Bにさらに余分なスペースを確保する必要がある。またカセット51A,51Bのへの着実な取り付けが難しくなる可能性も高くなる。このような場合に、コイル50の一側面に段差Bを形成する螺旋構造にすることによって、各コイル片の厚みd2が異なる場合であっても、最外周のコイル面を(略)平坦にすることができ(コイル面SF11,SF12を同一面とし、コイル面SF21、SF22を同一面とすることができ)るので、コイル外形50の大幅なサイズダウンが実現するとともに、カセット51A,51Bへの取り付け時の不具合を回避できる。
 なお、上記の例では、段差Bをコイル50の短辺となる一側面に設ける場合を例に説明したが、段差Bをコイル50の長辺となる一側面に設けても良く、段差Bを設ける位置は、は開始端SEと終了端EEの引き出しの形状によって適宜選択できる。
 以上、本発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができ、例えば、コイル片の曲折部は、湾曲状であってもよい。
 また、1つのコイル片は、一枚の銅板を打ち抜き加工により構成したものに限らず、複数の細平角導体(例えば、図16(e)示すような帯長手方向の断面形状が正方形の平角導体)をコイルの帯短手方向に並列配置してなるものであってもよい。また、コイルは一部が一枚の銅板打ち抜き加工によるコイル片により形成され、一部が細平角導体の並列配置によるコイル片により形成されてもよい。
 本発明は、平角コイルを用いたコイル装置を製造する場合などに用いることができる。
 10 冷間圧接装置
 20 コイル製造装置
 11 第1保持部
 12 第2保持部
 50 コイル

Claims (43)

  1.  第一の平導体を挟持可能な第一の保持部と、
     前記第一の保持部に対向して配置され、第二の平導体を挟持可能な第二の保持部と、
     前記第一の保持部と前記第二の保持部とを移動させる駆動部と、
     を備え、
     前記駆動部は、
     前記第一の保持部と前記第二の保持部とをそれぞれ、第一の方向に沿う第一方向離間位置および近接位置の間で移動可能であり、
     前記第一の保持部と前記第二の保持部とをそれぞれ、第二の方向に沿う第二方向離間位置および挟持位置の間で移動可能であり、
     挟持状態では、前記第一の保持部と前記第二の保持部を前記挟持位置に移動して、前記第一の保持部に前記第一の平導体を挟持させるとともに前記第二の保持部に前記第二の平導体を挟持させ、
     圧接状態では、前記挟持状態の前記第一の保持部と前記第二の保持部を前記第一方向離間位置から前記近接位置に向かう方向に移動して、前記第一の平導体の端面と前記第二の平導体の端面とを突き合わせ押圧して接合し、
     待避状態では、前記第一の保持部と前記第二の保持部をそれぞれ前記第一方向離間位置に移動するとともに前記第二方向離間位置に移動する、
    ことを特徴とする冷間圧接装置。
  2.  前記第一の保持部には、深さ方向が前記第一の平導体の厚みより小さく、幅方向が該第一の平導体の幅と同等の溝が設けられ、
     前記第二の保持部には、深さ方向が前記第二の平導体の厚みより小さく、幅方向が該第二の平導体の幅と同等の溝が設けられる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の冷間圧接装置。
  3.  少なくとも前記待避状態において、前記第一の平導体と前記第二の平導体とを前記第一の方向における所定の位置で保持する移動規制部材を有する、
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の冷間圧接装置。
  4.  前記第一の保持部の挟持面と前記第二の保持部の挟持面はそれぞれ、少なくとも一部が滑り防止加工面である、
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の冷間圧接装置。
  5.  前記滑り防止加工面は、高摩擦抵抗の面である、
    ことを特徴とする請求項4に記載の冷間圧接装置。
  6.  前記滑り防止加工面は、高吸着性の面である、
    ことを特徴とする請求項4に記載の冷間圧接装置。
  7.  前記第一の保持部と前記第二の保持部とを互いに離間する方向に付勢する付勢部材を備える、
    ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の冷間圧接装置。
  8.  連続させると螺旋形状となり得る帯状の複数の平導体を継ぎ合せて螺旋構造体を形成するコイル製造装置であって、
     前記平導体と他の前記平導体とをそれぞれに挟持可能であって互いに対向して配置された第一の保持部および第二の保持部と、
     前記第一の保持部と前記第二の保持部とを移動させる駆動部と、を備え、
     複数の前記平導体の帯長手方向の総距離となる準備長さが、完成予定の前記螺旋構造体の螺旋長手方向の完成長さと比較して余裕分だけ長くなるように設定され、
     複数の前記平導体の端面同士を前記帯長手方向に沿って押圧して、前記帯長手方向の距離を短縮させながら冷間圧接し、
     複数の前記平導体の全てを前記冷間圧接によって短縮する短縮総距離を前記余裕分に設定することで、前記螺旋構造体を形成する、
    ことを特徴とするコイル製造装置。
  9.  前記駆動部は、
     前記平導体と前記他の平導体とをそれぞれ、第一の方向に沿う第一方向離間位置および近接位置の間で移動可能であり、
     前記第一の保持部と前記第二の保持部とをそれぞれ、第二の方向に沿う第二方向離間位置および挟持位置の間で移動可能であり、
     挟持状態では、前記第一の保持部と前記第二の保持部を前記挟持位置に移動して、前記第一の保持部に前記平導体を挟持させるとともに前記第二の保持部に前記他の平導体を挟持させ、
     圧接状態では、前記挟持状態の前記第一の保持部と前記第二の保持部を前記第一方向離間位置から前記近接位置に向かう方向に移動して、前記平導体の端面と前記他の平導体の端面とを突き合わせ押圧して接合し、
     待避状態では、前記第一の保持部と前記第二の保持部をそれぞれ前記第一方向離間位置に移動するとともに前記第二方向離間位置に移動する、
    ことを特徴とする請求項8に記載のコイル製造装置。
  10.  前記第一の保持部と前記第二の保持部はそれぞれ前記第二の方向に沿って移動可能な第一の保持体と第二の保持体とから構成され、
     前記第一の保持体と前記第二の保持体にはそれぞれ平導体保持溝が設けられ、前記第一の保持体および前記第二の保持体が当接することにより、前記平導体保持溝で前記平導体および前記他の平導体を保持するものであり、
     前記第一の保持体の一方の端面と前記第二の保持体の一方の端面とで構成された一の保持体端面は、前記螺旋構造体の内部となる空間に位置し、
     前記保持体端面から直近の前記平導体保持溝の端部までの距離は、第三の方向に沿う前記螺旋構造体の内部となる空間の距離よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項9に記載のコイル製造装置。
  11.  少なくとも前記待避状態において、前記平導体と前記他の平導体とを前記第一の方向における所定の位置で保持する移動規制部材を有する、
    ことを特徴とする請求項9または請求項10に記載のコイル製造装置。
  12.  前記第一の保持部の挟持面と前記第二の保持部の挟持面はそれぞれ、少なくとも一部が滑り防止加工面である、
    ことを特徴とする請求項8から請求項11のいずれかに記載のコイル製造装置。
  13.  前記滑り防止加工面は、高摩擦抵抗の面である、
    ことを特徴とする請求項12に記載のコイル製造装置。
  14.  前記滑り防止加工面は、高吸着性の面である、
    ことを特徴とする請求項12に記載のコイル製造装置。
  15.  前記第一の保持部と前記第二の保持部とを互いに離間する方向に付勢する付勢部材を備える、
    ことを特徴とする請求項8から請求項14のいずれかに記載のコイル製造装置。
  16.  前記平導体を、前記冷間圧接する端面近傍を残して前記螺旋構造体の螺旋進行方向に弾性変形および/または塑性変形させつつ、前記他の平導体との間で冷間圧接する、
    ことを特徴とする請求項8から請求項15のいずれかに記載のコイル製造装置。 
  17.  前記平導体の前記螺旋進行方向の前記弾性変形および/または前記塑性変形の変形量は、前記第一の保持部および前記第二の保持部と、前記平導体との干渉を回避する量に設定される、
    ことを特徴とする請求項16に記載のコイル製造装置。 
  18.  前記平導体と前記他の平導体の少なくとも一方は、二つの角部が形成されているU字状のコイル片である、
    ことを特徴とする請求項8から請求項17のいずれかに記載のコイル製造装置。
  19.  前記帯長手方向の距離を測定しながら前記冷間圧接を行う、
    ことを特徴とする請求項8から請求項18のいずれかに記載のコイル製造装置。
  20.  前記帯長手方向の距離の測定において、前記平導体と前記他の平導体の押圧時の滑り検出を行う、
    ことを特徴とする請求項19に記載のコイル製造装置。
  21.  前記第一の保持部と前記第二の保持部からなる保持ユニットを複数備え、
     前記複数の保持ユニットはそれぞれ前記平導体保持溝の深さが少なくとも異なるものであり、
     前記複数の保持ユニットの間を順次移動させながら、四角錐台の外形を有する前記螺旋構造体を形成する、
    ことを特徴とする請求項10に記載のコイル製造装置。
  22.  前記螺旋構造体の螺旋の進行方向の先方に、前記平導体の一部を収容する干渉回避空間を有する、
    ことを特徴とする請求項8から請求項21のいずれかに記載のコイル製造装置。
  23.  連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体を複数用意し、 
     複数の前記平導体の帯長手方向の総距離となる準備長さが、完成予定の螺旋構造体の螺旋長手方向の完成長さと比較して余裕分だけ長くなるように設定し、 
     複数の前記平導体の端面同士を前記帯長手方向に沿って押圧して、前記帯長手方向の距離を短縮させながら冷間圧接し、
     複数の前記平導体の全てを前記冷間圧接によって短縮する短縮総距離を前記余裕分に設定することで、複数の前記平導体を継ぎ合せて前記螺旋構造体を形成する、
    ことを特徴とするコイルの製造方法。
  24.  前記平導体を、前記冷間圧接する端面近傍を残して前記螺旋構造体の螺旋進行方向に弾性変形および/または塑性変形させつつ、他の前記平導体との間で冷間圧接する、
    ことを特徴とする請求項23に記載のコイルの製造方法。 
  25.  前記平導体の前記螺旋進行方向の前記弾性変形および/または前記塑性変形の変形量は、前記冷間圧接時に前記平導体がそれぞれ保持される保持部と、前記平導体との干渉を回避する量に設定される、
    ことを特徴とする請求項24に記載のコイルの製造方法。 
  26.  前記平導体と前記他の平導体の少なくとも一方は、二つの角部が形成されているU字状のコイル片である、
    ことを特徴とする請求項23から請求項25のいずれかに記載のコイルの製造方法。
  27.  前記帯長手方向の距離を測定しながら前記冷間圧接を行う、
    ことを特徴とする請求項23から請求項26のいずれかに記載のコイルの製造方法。
  28.  前記帯長手方向の距離の測定において、前記平導体と前記他の平導体の押圧時の滑り検出を行う、
    ことを特徴とする請求項27に記載のコイルの製造方法。
  29.  前記螺旋構造体を一体的に所望の形状に成形する工程と、
     成形後の前記螺旋構造体を一体的に被膜で覆う工程と、を具備する、
    ことを特徴とする請求項23から請求項28のいずれかに記載のコイルの製造方法。
  30.  前記螺旋構造体は、内周端部が外周端部と非同一面となる湾曲状に成形される、
    ことを特徴とする請求項23から請求項29のいずれかに記載のコイルの製造方法。
  31.  帯状の平導体を螺旋形状に連続させた螺旋構造体からなるコイルであって、
     前記螺旋構造体の螺旋の第一の周は一部分に他の部分よりも前記平導体の板厚が薄い第一の薄肉部が設けられ、
     前記第一の周に連続する第二の周は一部分に他の部分よりも前記平導体の板厚が薄い第二の薄肉部が設けられる、
    ことを特徴とするコイル。
  32.  前記第一の薄肉部は前記第一の周において少なくとも2箇所に設けられ、
     前記第二の薄肉部は前記第二の周において少なくとも1箇所に設けられる、
    ことを特徴とする請求項31に記載のコイル。
  33.  前記第一の薄肉部と、前記第二の薄肉部は前記螺旋構造体の軸中心方向において重畳する位置に設けられ、前記両薄肉部の間に空間が形成される、
    ことを特徴とする請求項31または請求項32に記載のコイル。
  34.  前記螺旋構造体が一体的に被膜で覆われる、
    ことを特徴とする請求項31から請求項33のいずれかに記載のコイル。
  35.  前記螺旋構造体は、内周端部が外周端部と非同一面となる湾曲状に成形される、
    ことを特徴とする請求項31から請求項34のいずれかに記載のコイル。
  36.  前記第一の薄肉部と、前記第二の薄肉部の間に前記平導体の隙間部が形成され、該隙間部に前記被膜の一部が埋め込まれる、
    ことを特徴とする請求項34に記載のコイル。
  37.  連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体を複数用意し、複数の前記平導体の端面同士を継ぎ合せて前記螺旋構造体を形成する工程と、
     該螺旋構造体を一体的に所望の形状に成形する工程と、
     成形後の前記螺旋構造体を一体的に被膜で覆う工程と、を具備する、
    ことを特徴とするコイルの製造方法。
  38.  前記螺旋構造体の螺旋の第一の周のうちの一部において、螺旋進行方向に沿って前記平導体の厚み分の段差ができるように変形し、前記螺旋構造体の螺旋の第二の周のうちの一部において、前記螺旋進行方向に沿って前記平導体の厚み分の段差ができるように変形する、
    ことを特徴とする請求項37に記載のコイルの製造方法。
  39.  前記第一の周のうちの一部と前記第二の周のうちの一部は、前記螺旋構造体の同じ側面である、
    ことを特徴とする請求項38に記載のコイルの製造方法。
  40.  前記複数の平導体の少なくとも一部は、帯短手方向の幅および/または厚みが異なる形状である、
    ことを特徴とする請求項37乃至請求項39のいずれかに記載のコイルの製造方法。
  41.  前記螺旋構造体は、前記第一の周のうちの一部において、螺旋進行方向に沿って段差ができるように変形され、前記第二の周のうちの一部において、前記螺旋進行方向に沿って段差ができるように変形される、
    ことを特徴とする請求項31に記載のコイル。
  42.  前記第一の周のうちの一部と前記第二の周のうちの一部は、前記螺旋構造体の同じ側面である、
    ことを特徴とする請求項41に記載のコイル。
  43.  前記螺旋構造体は、螺旋進行方向に添って接続される前記平導体の帯短手方向の幅および/または厚みが変化する、
    ことを特徴とする請求項31、請求項41、請求項42のいずれかに記載のコイル。
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