WO2019064713A1 - 線材の製造方法、線材の製造装置、線材およびモータ - Google Patents

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角　茂治
前田　茂
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日本電産株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
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    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a wire, an apparatus for manufacturing a wire, a wire and a motor.
  • the space factor is the ratio of the sum of the cross-sectional areas of the coils disposed in the slots to the cross-sectional areas of the slots of the stator of the motor.
  • Patent Document 1 discloses that a wire (conductor wire) having a trapezoidal cross-sectional shape is used to increase the space factor of the coil.
  • the said wire is a wire which differs in the trapezoid shape of a cross section for every area corresponded to one turn of a coil.
  • a wire having a plurality of trapezoidal cross-sections different in size as described above is referred to as a "composite trapezoidal line”.
  • Patent Document 1 discloses that rolling and forming are performed while changing the distance between forming rollers using four forming rollers movable in a direction perpendicular to the rotation axis. ing.
  • Patent No. 3652348 gazette
  • an object of this invention is to provide the manufacturing method which can manufacture the wire which has a several different cross-sectional shape in a longitudinal direction precisely, and at high speed, and the wire obtained by the said manufacturing method.
  • a manufacturing method of a wire rod of one mode of the present invention is a manufacturing method of a wire rod for forming a coil, and arranges a wire in a molding space surrounded by a plurality of division types. And pressure-forming the wire by moving in a direction to narrow the molding space, wherein the pressure-forming includes moving at least one of the plurality of split dies,
  • the split type has a surface that changes in the longitudinal direction of the strands, and press-molds the strands into a wire having a plurality of different cross-sectional shapes in the longitudinal direction.
  • the wire manufacturing apparatus is a wire manufacturing apparatus for forming a coil, and includes a plurality of split molds arranged to form a molding space in which the strands are arranged; A moving mechanism for moving at least one of the plurality of split molds in a direction to narrow the molding space; and a contact surface of the split mold with the strands in the longitudinal direction of the strands.
  • the wire rod according to one aspect of the present invention is a wire rod produced by the above-described method for producing a wire rod, comprising a plurality of continuous winding corresponding areas corresponding to the length of one turn of the coil,
  • the winding corresponding area of each comprises a first area having a trapezoidal shaped cross section, and the trapezoidal shape in the first area varies in size for each of the winding corresponding area.
  • a motor includes a shaft having a central axis extending in a predetermined direction, a rotor fixed to the shaft, and a stator, the stator having an annular core back, It has a tooth projected radially from the core back, and a coil wound around the tooth, and the coil is a coil formed of the above-mentioned wire material.
  • a wire for example, a composite trapezoidal wire
  • the coil formed by the composite trapezoidal wire so manufactured can be a high space factor coil. Therefore, the motor provided with such a coil can be a motor in which miniaturization and high output have been realized.
  • FIG. 1 is a configuration example of a coil in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing the cross-sectional shape of the coil.
  • FIG. 3 is an example of the wire which comprises a coil.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of a molding apparatus before processing of a wire.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of the molding apparatus after processing of the wire.
  • FIG. 6 shows an example of the split type configuration.
  • FIG. 7 shows an example of a split type constituted by a plurality of split type pieces.
  • FIG. 8 is a view showing a configuration example of a molding apparatus provided with a biasing member.
  • FIG. 9 is a view showing a configuration example of a molding apparatus provided with a biasing member.
  • FIG. 10 is a view showing another example of the molding apparatus.
  • FIG. 11 is another example of the wire which comprises a coil.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a coil 10 in the present embodiment.
  • the coil 10 is formed by winding a wire (wire conductor) 11.
  • the coil 10 is a stator coil used for a motor that rotates about a central axis extending in a predetermined direction.
  • the motor is, for example, a mobile object such as a car, an electric car, an electric assist device, an electric airplane, a multicopter, etc., an industrial device such as a robot, an information recording / reproducing device for rotating an information recording medium, a home appliance, an office device, It is a motor that can be mounted on mounted objects in various fields such as medical devices.
  • the direction of the central axis of the motor will be described as the vertical direction, but the posture at the time of use of the motor is not limited. Further, the direction of the central axis of the motor is simply referred to as “axial direction”, and the radial direction and circumferential direction about the central axis are simply referred to as “radial direction” and “circumferential direction”.
  • the coil 10 in this embodiment is formed by a method of winding one conducting wire 11 in a multilayer multi-row in one direction, and drawing out a lead wire at the outermost periphery.
  • the coil 10 includes a slot accommodating portion 12 accommodated in a slot of a stator core of the motor, a coil end portion 13 on the lead wire side, and a coil end portion 14 on the side opposite to the lead wire.
  • the conductor 11 of the slot housing portion 12 and the coil end portion 14 is wound in a perfect alignment winding, and the crossing (transfer) of the conductor 11 is performed at the coil end portion 13.
  • FIG. 2 is a view showing a cross-sectional shape when the coil 10 is cut along the cutting plane A set in the slot accommodating portion 12.
  • FIG. 2 shows the case where the coil 10 is used in an inner rotor type motor.
  • the inner rotor type motor includes a shaft centered on a central axis extending in a predetermined direction (vertical direction), a rotor fixed to the shaft, and a stator disposed radially outward of the rotor.
  • the inner circumferential surface of the stator is disposed to face the rotor magnet fixed to the shaft with a gap in the radial direction.
  • the stator comprises a stator core 20 and a coil 10.
  • the stator core 20 includes an annular core back 21 and a plurality of teeth 22 projecting radially inward from the core back 21.
  • the coil 10 is wound around the teeth 22.
  • symbols such as “1T” and “2T” given to the cross section of the conducting wire 11 indicate the winding order of the coil 10.
  • the coil 10 has a cross-sectional shape of a fan-shape (including a substantially fan-shape).
  • the cross-sectional shape of the coil 10 in the slot is composed of two concentric arcs 10a and 10b different in center from the core back 21 of the stator and straight lines 10c and 10d connecting the ends of the two arcs respectively.
  • a straight line 10 c connecting the end portions of the two arcs on the teeth 22 side is a straight line along the shape of the teeth 22. That is, the conducting wire 11 is wound along the straight portion of the teeth 22.
  • the cross-sectional shape of the conducting wire 11 differs for every row.
  • the cross-sectional shape of the conducting wire 11 is a trapezoidal shape in which the height is lower and the length of the base is longer as the rows are arranged on the radially outer side of the motor.
  • the magnitude of the electrical resistance value of the conducting wire 11 is determined at the portion where the cross sectional area of the conducting wire 11 is the smallest, since the cross sectional area of the conducting wire 11 in each row is the same, the electrical resistance value in the conducting wire 11 is constant.
  • Such a coil 10 is a coil in which a high space factor is realized, and can be formed by winding a composite trapezoidal wire.
  • the composite trapezoidal wire is a wire (conductor wire) having a plurality of trapezoidal cross sections different in size.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of a composite trapezoidal line.
  • the conducting wire 11 which is a compound trapezoidal wire has the area (lead-out wire part) used as the lead-out line of a coil in both ends.
  • the winding corresponding area corresponding to the length of one turn of the coil 10 is an area formed by the number of turns in succession.
  • Each of the plurality of winding corresponding areas has a trapezoidal cross section, and the trapezoidal shape has a different size in each winding corresponding area.
  • FIG. 3B shows the cross-sectional shape of the winding corresponding area (one trapezoid) corresponding to the number 1T of turns and the number 2T of turns.
  • FIG. 3C shows the cross-sectional shape of the winding corresponding area (two trapezoidal portions) corresponding to the 3Tth and 10Tth winding numbers.
  • FIG. 3D shows the cross-sectional shape of the winding corresponding area (three parts of trapezoid) corresponding to the 4Tth and 9Tth winding numbers.
  • FIG. 3E shows the cross-sectional shape of the winding-corresponding area (4 parts in a trapezoidal shape) corresponding to the 5T-th and 8T-th turns.
  • the conducting wire 11 is a wire having a trapezoidal cross section of five patterns.
  • the cross-sectional shape of the lead wire portion may be any shape such as a circular shape or a rectangular shape.
  • the cross-sectional shape of the lead wire portion can be the cross-sectional shape of the strand before being processed into the composite trapezoidal wire.
  • the round wire about diameter 1mm can be used, for example.
  • the total length of the conducting wire 11 can be appropriately set according to the slot shape of the stator, the number of turns of the coil 10 and the like. For example, when the coil 10 is a 10-turn coil disposed in a 12-slot stator, the total length of the conducting wire 11 can be about 780 mm.
  • the length of 1 mm to 2 mm in which the cross-sectional shape gradually changes may be provided.
  • FIG. 4 is a view showing a schematic configuration of a molding apparatus 200 for molding the conducting wire 11.
  • the molding apparatus 200 includes a pair of V blocks 21 and 22 which can be relatively advanced and retracted, and a plurality of (four in the present embodiment) split molds 23a to 23d.
  • the pair of V blocks 21 and 22 are arranged with the V grooves 21a and 22a facing each other.
  • the four split dies 23a to 23d are arranged to form a molding space in which the strands 11A are arranged.
  • the first split mold 23a is fixed to one V groove 21a of the V block 21, and the second split mold 23b is fixed to the other V groove 22a of the V block 22. It is done.
  • the third split mold 23c is in sliding contact with one surface of the V grooves 21a and 22a, and the fourth split mold 23d is in sliding contact with the other surface of the V grooves 21a and 22a.
  • Each of the V blocks 21 and 22 is fixed to a press (not shown), and is configured to be applied with a press load in a direction approaching each other in the Z direction.
  • the molding apparatus 200 includes an insertion hole formed in a straight line in the Z direction in the V blocks 21 and 22 for positioning the V blocks 21 and 22 in the XY direction, and a positioning pin inserted in the insertion holes. It may be
  • a spacer 24 is provided between the V blocks 21 and 22.
  • the spacer 24 is a restricting member for restricting the movement of the V blocks 21 and 22 in the approaching direction and for preventing the four divided molds from contacting each other.
  • the spacer 24 is a flat member disposed between the V blocks 21 and 22 and is fixed to the V block 22.
  • the V blocks 21 and 22 move in the direction in which they approach each other, and the V blocks 21 abut on the spacer 24, thereby restricting the movement of the two in the approaching direction.
  • the spacer 24 may be fixed to the V block 21.
  • the four split molds 23a to 23d have molding surfaces for molding the surfaces corresponding to the four sides forming the trapezoidal shape that is the cross-sectional shape of the conducting wire 11, respectively.
  • the molding surfaces of the four split dies 23a to 23d are contact surfaces with the wire 11A disposed in the molding space, and have a shape that changes in the longitudinal direction (X direction) of the wire 11A.
  • the first divided die 23 a fixed to the V block 21 moves downward in FIG. Press the top of 11A.
  • the second split mold 23b fixed to the V block 22 pushes the lower surface of the wire 11A.
  • the third split mold 23c slides on the V-grooves 21a and 22a, and moves in the direction of pushing the left side surface of the strand 11A.
  • the fourth split mold 23d also moves in the direction to push the right side surface of the strand 11A.
  • the wire 11 can be molded as shown in FIG.
  • the strands 11A can be formed into the conducting wires 11 having a plurality of different cross-sectional shapes in the X direction by the molding surfaces of the four split dies 23a to 23d. That is, the conducting wire 11 having a plurality of different trapezoidal cross sections in the X direction can be molded in one step.
  • FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration of the first split mold 23a.
  • the configurations of the second to third split types 23b to 23d are the same as those of the first split type 23a, and thus the description thereof is omitted here.
  • two surfaces 25 a constituting the first split mold 23 a are contact surfaces with the V groove 21 a of the V block 21.
  • the two surfaces 25b of the first split mold 23a are facing surfaces respectively facing the third split mold 23c and the fourth split mold 23d.
  • the surface 25c sandwiched between the two surfaces 25b is a molding surface that contacts the wire 11A and forms a surface corresponding to the side forming the trapezoidal shape that is the cross-sectional shape of the conducting wire 11.
  • the molding surface 25c of the first split mold 23a may have a length equal to the entire length of the wire 11A (conductor wire 11) in the X direction. Therefore, in order to configure the molding surface 25c more accurately, the first split mold 23a may be configured by a plurality of split mold pieces connected in an area whose shape changes in the X direction. For example, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the first split mold 23a may be configured by three split mold pieces 23aA to 23aC. In this case, the split mold pieces 23aA to 23aC may be screwed to the V block 21 by the screws 23aD. For example, the screws 23aD may connect both ends in the X direction of the split mold pieces 23aA to 23aC to the V block 21 from two directions.
  • connection position of the split mold pieces is a position corresponding to a portion where the cross-sectional shape changes, such as an area where the shape changes in the longitudinal direction of the wire 11A, that is, between the trapezoidal portion and the trapezoidal portion in the lead wire 11 It is preferable to set.
  • the V block 21 may be configured by a plurality of (four in FIG. 7B) block pieces. In this case, each block piece may be attached to a base member or the like (not shown) while being aligned in the X direction by a guide member or the like (not shown).
  • the second split type 23b and the V block 22 can have the same configuration.
  • the third split mold 23c and the fourth split mold 23d can also be configured by a plurality of split mold pieces connected in the X direction.
  • the connection method of screwing to the V block can not be applied similarly to the first split mold 23a and the second split mold 23b. Therefore, for the third split mold 23c and the fourth split mold 23d, a method of connecting the split mold pieces alone is used.
  • a hole extending in the X direction is provided at the end of the split mold piece, and a pin is inserted into the hole to connect the split mold pieces, or a step is provided at the end of the split mold piece, It is possible to use a method in which the step portions are overlapped and screwed.
  • FIG. 8 is a view showing a configuration example of a molding apparatus 200A provided with a biasing member.
  • the molding apparatus 200A includes a pair of V blocks 21A and 22A, four split dies 23a to 23d, and a spacer 24.
  • the V blocks 21A and 22A are the same as the V blocks 21 and 22 in the molding apparatus 200 of FIGS. 4 and 5 except that the shapes of the surfaces facing each other are different.
  • the molding apparatus 200A further includes an upper die back plate 41, a lower die back plate 42, a cam block 43, a side block 44, a cam slider 45, and a movable spring 46 as a biasing member.
  • the V block 21A and the cam block 43 are fixed to the lower surface of the upper mold back plate 41, and the V block 22A and the side blocks 44 are fixed to the upper surface of the lower mold back plate 42.
  • the first split mold 23a is fixed to the V block 21A
  • the second split mold 23b is fixed to the V block 22A.
  • the cam slider 45 is fixed to the third split die 23c and the fourth split die 23d, respectively, and is configured to be slidable on the V block 22A.
  • a spacer 24 is provided on the surface of the cam slider 45 facing the V block 21A.
  • one end of the movable spring 46 is connected to the V block 22 A, and the other end is connected to the cam slider 45.
  • the movable spring 46 biases the third split mold 23 c and the fourth split mold 23 d in the direction of expanding the molding space through the cam slider 45.
  • the cam slider 45 is provided with a cam surface 45a.
  • the cam surface 45 a is engageable with a cam surface 43 a provided on the cam block 43.
  • the third split mold 23c and the fourth split mold 23d are separated from each other by the biasing force of the movable spring 46 in conjunction with the movement of the V block 21A. Can be moved in the direction of Therefore, it becomes easy to take out the conducting wire 11 after molding.
  • the moving speed of the V block 21A and the moving speed of the cam slider 45 can be set to different speeds by appropriately setting the inclination angles of the cam surface 43a and the cam surface 45a. That is, the moving speed of the first split mold 23a may be different from the moving speeds of the third split mold 23c and the fourth split mold 23d. Thereby, the timing to which the molding surface of a division
  • the movable molds to be moved are configured to move each of the movable molds at a different speed in the direction to narrow the molding space. May be
  • a press load is applied from one direction, the wire 11A is disposed in a molding space surrounded by a plurality of split dies, and a direction in which the molding space is narrowed. At least one of the plurality of split molds is moved to press-mold the wire 11A into a wire 11 having a cross section of a plurality of trapezoidal shapes different in size in the longitudinal direction.
  • the composite trapezoidal wire can be formed with high accuracy by the forming process using the plurality of divided dies having the plane which changes in the longitudinal direction of the wire 11A. Therefore, it is possible to manufacture a coil having a high space factor realized using this composite trapezoidal wire.
  • Each of the four split molds 23a to 23d has a molding surface that changes in the longitudinal direction of the wire 11A, and in the molding process of the conducting wire 11, the molding surface constitutes a trapezoidal shape that becomes the cross-sectional shape of the conducting wire 11.
  • the faces corresponding to the four sides are molded respectively. Therefore, the to-be-molded surface of the conducting wire 11 becomes an accurate surface without a level
  • a composite trapezoidal line having a desired cross-sectional shape can be formed with high accuracy.
  • uniform pressure can be applied to the wire 11A by the four split dies 23a to 23d.
  • one lead 11 can be molded at high speed. For example, when forming a conducting wire using a rolling roll, it is difficult to apply an even pressure on the wire 11A from four directions by four rolling rolls. Moreover, since it is necessary to change the position of each rolling roll in the part to which the cross-sectional shape of conducting wire changes, the tact time for manufacturing one conducting wire will become long, and productivity will fall.
  • the conducting wire 11 having a plurality of different cross-sectional shapes in the longitudinal direction can be manufactured with high accuracy. Further, in the present embodiment, the above-described distance control of the rolling rolls is unnecessary. Therefore, the tact time required to manufacture one lead 11 can be shortened, and the productivity can be improved.
  • the molding apparatus 200 used in the molding step is a press as a moving mechanism for moving the pair of V blocks 21 and 22, four divided dies 23a to 23d, and four divided dies 23a to 23d in a direction to narrow the molding space. Machine (not shown).
  • the contact surfaces of the four split dies 23a to 23d with the strands 11A have a shape that changes in the longitudinal direction of the strands 11A.
  • the first split mold 23 a is fixed to the V groove 21 a of the V block 21, and the second split mold 23 b is fixed to the V groove 22 a of the V block 22.
  • the third split mold 23c is in sliding contact with one surface of the V grooves 21a and 22a, and the fourth split mold 23d is in sliding contact with the other surface of the V grooves 21a and 22a.
  • the four split dies 23 a to 23 d are moved in a direction to narrow the molding space in conjunction with the movement of the V blocks 21 and 22 It can be done. That is, four split molds 23a to 23d can be applied to the wire 11A from four directions, respectively, by press load from one direction.
  • the four split dies 23a to 23d have planes that change in the longitudinal direction of the strand 11A. Therefore, the conducting wire 11 having a plurality of cross-sectional shapes (trapezoidal shapes) can be appropriately molded in one step.
  • the four split dies 23a to 23d can be disposed with the V grooves 21a and 22a of the V blocks 21 and 22 as reference planes, the conductive wire 11 can be molded with high accuracy.
  • the molding apparatus 200 in the present embodiment can realize an operation in which the four surfaces for molding the trapezoidal shape that is the cross-sectional shape of the conducting wire 11 gradually close in conjunction with each other. Therefore, the desired trapezoidal cross section can be formed with high accuracy.
  • the molding apparatus 200 in the present embodiment can simultaneously mold a plurality of trapezoidal shapes having different dimensions, including the joints thereof. Therefore, composite trapezoidal lines can be manufactured faster.
  • the molding apparatus 200 further includes a spacer 24 which is a restricting member that restricts the movement of the pair of V blocks 21 and 22 in the approaching direction, and restricts the pair of V blocks 21 and 22 so that they do not come closer than a predetermined distance. It can also be done. Thereby, the divided molds moved in the direction to narrow the molding space can be prevented from contacting each other.
  • the closest approach distance between the divided molds moved in the direction to narrow the molding space is, for example, 50 ⁇ m. As a result, it is possible to ease the tolerance in the surface where the split molds face each other.
  • it is possible to suppress the formation of an undesired gap between other divided molds due to unintended contact between the divided molds it is possible to form a conductor having a desired cross-sectional shape with high accuracy. be able to.
  • the four split molds 23a to 23d each have an R-chamfered portion at the corner where the surface facing the adjacent split mold and the molding surface in contact with the strand 11A intersect. You can also. As a result, when the split mold moves in the direction in which the molding space is narrowed, it is possible to prevent the wire 11A from contacting the above-mentioned corner of the split mold and being damaged or being cut. Further, as shown in FIG. 7, the four split molds 23a to 23d may be configured by a plurality of split mold pieces connected in an area whose shape changes in the longitudinal direction of the wire 11A.
  • a wire having a desired cross-sectional shape with high accuracy even with a relatively long wire 11A by arranging and connecting a plurality of split mold pieces in the longitudinal direction of the wire 11A. 11 can be molded.
  • the connection position of the split mold pieces in an area in which the shape changes in the longitudinal direction of the wire 11A, each of the trapezoid 1 part, the trapezoid 2 part, etc. in FIG. It is possible to mold the lead 11 having a desired cross-sectional shape with high accuracy.
  • the movable spring 46 as a biasing member that biases the third split mold 23c and the fourth split mold 23d in the direction to expand the molding space, respectively. You may have.
  • the pair of V blocks 21A and 22A are moved in the direction away from each other after molding the conducting wire 11, the third split mold 23c and the fourth split are interlocked with the movement of the V blocks 21A and 22A.
  • the molds 23 d can be moved away from each other by the movable spring 46. Therefore, it becomes easy to take out the conducting wire 11 after molding.
  • the first split mold 23 a of the molding apparatus 200 may be integrally formed with one V block 21.
  • the second split mold 23 b may be integrally formed with the other V block 22. That is, as shown in FIG. 10A, a block 21A having a shape in which the first split mold 23a and the V block 21 are integrally formed, and a second split mold 23b and the V block 22 are integrally formed.
  • the wire 11A may be pressure-molded by the block 22B of the shape, the third split mold 23c, and the fourth split mold 23d. In this case, by moving the pair of blocks 21A and 22A in the direction in which they approach each other, as shown in FIG.
  • the conducting wire 11 can be appropriately molded.
  • the conducting wire 11 which has a desired cross-sectional shape can be shape
  • the molding apparatus 200 includes a plurality of split molds arranged to form a molding space in which the strands 11A are arranged, and a moving mechanism for moving at least one of the plurality of split molds in a direction to narrow the molding space.
  • the molding apparatus 200 may include a pair of split molds that can be relatively advanced and retracted, and at least one of the pair of split molds may be configured to be disassembled into a plurality of parts. That is, the molding apparatus 200 may have a configuration that can shape the cross-sectional shape of the conducting wire 11 into a desired shape and can easily remove the conducting wire 11 after the forming process from the split mold.
  • each winding corresponding area may be provided with a first area having a trapezoidal cross section and a second area having a rectangular cross section.
  • the first area is an area corresponding to the slot accommodating portion 12 of the coil 10
  • the second area is an area corresponding to the coil end portions 13 and 14 of the coil 10.
  • the rectangular shape in the second area may have the same shape in each winding corresponding area.
  • the coil cross sections of the coil end portions 13 and 14 have a rectangular shape.
  • the merits of making the cross-sectional shape of the coil end portions 13 and 14 rectangular are that the height of the coil end can be suppressed, and the wire 11 is hardly inclined at the time of winding, so that coil formation becomes easy.
  • the composite trapezoidal line as partially shown in FIG. 11, includes a section 15 having a trapezoidal cross section, a section 16 having a rectangular cross section, and a section 17 whose cross sectional shape gradually changes from a trapezoidal shape to a rectangular shape.
  • a section 15 having a trapezoidal cross section in the case of five rows of coils 10, if the wire 11A is processed into seven patterns of five types of trapezoidal portions, rectangular portions, and portions changing from trapezoidal to rectangular Good.
  • the conductive wire 11 having such a complicated cross-sectional shape can also be manufactured with high accuracy by the above-described manufacturing method.

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Abstract

コイル１０を形成するための線材１１の製造方法は、複数の分割型に囲まれた成型空間に素線１１Ａを配置する工程と、成型空間を狭める方向に移動させて、素線１１Ａを加圧成型する工程と、を含む。素線１１Ａを加圧成型する工程では、複数の分割型の少なくとも１つを移動させ、分割型は、素線の長手方向において変化する面を有し、素線１０Ａを長手方向において複数の異なる断面形状を有する線材１１に加圧成型する。

Description

線材の製造方法、線材の製造装置、線材およびモータ
　本発明は、線材の製造方法、線材の製造装置、線材およびモータに関する。
  近年、モータの小型化かつ高出力化が求められている。モータの小型化および高出力化を実現するためには、モータのトルク密度を向上させる必要がある。そして、モータのトルク密度を向上させるためには、ステータのスロットにおけるコイルの占積率を高めることが有効である。占積率とは、モータのステータのスロットの断面積に対する、そのスロット内に配置されているコイルの断面積の総計の割合である。
　特許文献１には、コイルの占積率を高めるために、断面形状が台形である線材（導線）を用いる点が開示されている。当該線材は、コイルの１ターン分に相当する区域ごとに断面の台形形状が異なる線材である。以下、このように寸法の異なる複数の台形断面を有する線材を「複合台形線」という。複合台形線を製造する方法として、特許文献１には、回転軸に対して垂直な方向に移動可能な４つの成形ローラを用い、成形ローラ同士の間隔を変化させながら圧延成形する点が開示されている。
特許第３６５２３４８号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、１本の導線を製造する間に各成形ローラの位置を変更する必要があるため、タクトタイムが長くなり、生産性が低下してしまう。
　そこで、本発明は、長手方向において複数の異なる断面形状を有する線材を精度良く、より高速に製造することができる製造方法、および当該製造方法によって得られた線材を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一つの態様の線材の製造方法は、コイルを形成するための線材の製造方法であって、複数の分割型に囲まれた成型空間に素線を配置する工程と、前記成型空間を狭める方向に移動させて、前記素線を加圧成型する工程と、を含み、前記加圧成型する工程では、前記複数の分割型の少なくとも１つを移動させ、前記分割型は、前記素線の長手方向において変化する面を有し、前記素線を長手方向において複数の異なる断面形状を有する線材に加圧成型する。
　また、本発明の一つの態様の線材の製造装置は、コイルを形成するための線材の製造装置であって、素線が配置される成型空間を形成するよう配置された複数の分割型と、前記複数の分割型の少なくとも１つを、前記成型空間を狭める方向に移動する移動機構と、を備え、前記分割型における前記素線との接触面は、前記素線の長手方向において変化した形状を有する。
　さらに、本発明の一つの態様の線材は、上記の線材の製造方法により製造された線材であって、前記コイルの一巻き分の長さに対応した巻対応区域を連続して複数備え、複数の前記巻対応区域は、台形形状の断面を有する第１区域をそれぞれ備え、前記第１区域における前記台形形状は、前記巻対応区域毎に寸法が異なる。
　また、本発明の一つの態様のモータは、所定方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトに固定されたロータと、ステータと、を備え、前記ステータは、環状のコアバックと、前記コアバックから径方向に突出するティースと、前記ティースに巻回されたコイルと、を有し、前記コイルは、上記の線材により形成されたコイルである。
　本発明の一つの態様によれば、長手方向において複数の異なる断面形状を有する線材（例えば、複合台形線）を精度良く、より高速に製造することができる。また、そのように製造された複合台形線により形成されたコイルは、高占積率コイルとすることができる。したがって、そのようなコイルを備えるモータは、小型化かつ高出力化が実現されたモータとすることができる。
図１は、本実施形態におけるコイルの構成例である。 図２は、コイルの断面形状を示す図である。 図３は、コイルを構成する線材の一例である。 図４は、線材の加工前における成型装置の構成を示す図である。 図５は、線材の加工後における成型装置の構成を示す図である。 図６は、分割型の構成例である。 図７は、複数の分割型片により構成された分割型の例である。 図８は、付勢部材を備える成型装置の構成例を示す図である。 図９は、付勢部材を備える成型装置の構成例を示す図である。 図１０は、成型装置の別の例を示す図である。 図１１は、コイルを構成する線材の別の例である。
  以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
  なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
　図１は、本実施形態におけるコイル１０の構成例を示す斜視図である。
　コイル１０は、線材（線状の導線）１１が巻き回されることによって形成されている。コイル１０は、所定方向に延びる中心軸を中心に回転するモータに用いられるステータコイルである。ここで、当該モータは、例えば自動車、電動自動車、電動アシスト機器、電動飛行機、マルチコプター等の移動体、ロボット等の産業機器、情報記録媒体を回転する情報記録再生機器、家電製品、事務機器、医療機器等の各分野の搭載対象物に搭載可能なモータである。
　なお、本明細書では、便宜上、モータの中心軸の方向を上下方向として説明するが、モータの使用時における姿勢を限定するものではない。また、モータの中心軸の方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向および周方向を、単に「径方向」および「周方向」と呼ぶ。
　本実施形態におけるコイル１０は、１本の導線１１を１方向に多層多列に巻き回し、最外周に引き出し線を出す方法により形成されている。本実施形態では、コイル１０は、導線１１が２層５列（２×５＝１０ターン）に巻かれ、第１列の外周部と第２列の外周部とから導線１１の端部が引き出された構成を有する場合について説明する。
　コイル１０は、モータのステータコアのスロットに収容されるスロット収容部１２と、引き出し線側のコイルエンド部１３と、引き出し線とは反対側のコイルエンド部１４とを含んで構成される。スロット収容部１２およびコイルエンド部１４の導線１１は、完全整列巻きに巻回され、導線１１の交差（乗り移り）は、コイルエンド部１３において行われている。
　図２は、コイル１０をスロット収容部１２に設定された切断面Ａで切断したときの断面形状を示す図である。この図２は、コイル１０が、インナーロータ型モータに用いられた場合について示している。インナーロータ型モータは、所定方向（上下方向）に延びる中心軸を中心とするシャフトと、シャフトに固定されたロータと、ロータの径方向外側に配置されたステータと、を備える。ステータの内周面は、シャフトに固定されたロータマグネットと径方向に間隙を介して対向配置されている。
　ステータは、ステータコア２０と、コイル１０と、を備える。ステータコア２０は、環状のコアバック２１と、コアバック２１から径方向内側に突出する複数のティース２２と、を備える。コイル１０は、ティース２２に巻回されている。図２において、導線１１の断面に付与した「１Ｔ」「２Ｔ」等の符号は、コイル１０の巻き順を示す。
　この図２に示すように、ステータのスロット内において、コイル１０は、扇形形状（略扇形形状を含む。）の断面形状を有する。ここで、スロット内におけるコイル１０の断面形状は、ステータのコアバック２１とは中心が異なる２つの同心の円弧１０ａ、１０ｂと、当該２つの円弧の端部をそれぞれ結ぶ直線１０ｃ、１０ｄと、からなる扇形形状とすることができる。この場合、上記２つの円弧のティース２２側端部を結ぶ直線１０ｃは、ティース２２の形状に沿った直線となる。つまり、導線１１は、ティース２２の直線部分に沿って巻回される。
　また、導線１１の断面形状は、列ごとに異なる。具体的には、導線１１の断面形状は、モータの径方向外側に配置される列であるほど、高さが低く、底辺の長さが長い台形形状となっている。なお、導線１１の電気抵抗値の大きさは、導線１１の断面積が一番小さい部分で決定するが、各列における導線１１の断面積は同一であるため、導線１１における電気抵抗値を一定にすることができる。
　このようなコイル１０は、高占積率が実現されたコイルであり、複合台形線を巻き回すことにより形成することができる。ここで、複合台形線とは、寸法の異なる複数の台形断面を有する線材（導線）である。
　図３（ａ）は、複合台形線の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、複合台形線である導線１１は、両端部にコイルの引き出し線となる区域（引出線部）を有する。引出線部に挟まれた中央部は、コイル１０の一巻き分の長さに対応した巻対応区域が、連続してターン数分形成された区域となる。複数の巻対応区域は、それぞれ台形形状の断面を有し、当該台形形状は、巻対応区域毎に寸法が異なる。
　図３（ｂ）は、巻き数１Ｔ番目および２Ｔ番目に対応する巻対応区域（台形１部）の断面形状である。図３（ｃ）は、巻き数３Ｔ番目および１０Ｔ番目に対応する巻対応区域（台形２部）の断面形状である。図３（ｄ）は、巻き数４Ｔ番目および９Ｔ番目に対応する巻対応区域（台形３部）の断面形状である。図３（ｅ）は、巻き数５Ｔ番目および８Ｔ番目に対応する巻対応区域（台形４部）の断面形状である。図３（ｆ）は、巻き数６Ｔ番目および７Ｔ番目に対応する巻対応区域（台形５部）の断面形状である。なお、図３（ｂ）～図３（ｆ）の縮尺は同一である。
　このように、本実施形態において、導線１１は、５パターンの台形断面を有する線材である。
　なお、引出線部の断面形状は、円形状や矩形状など任意の形状であってよい。例えば、引出線部の断面形状は、複合台形線に加工する前の素線の断面形状とすることができる。当該素線としては、例えば、直径１ｍｍ程度の丸線を用いることができる。また、導線１１の全長は、ステータのスロット形状やコイル１０のターン数等に応じて適宜設定することができる。例えば、コイル１０が、１２スロットのステータに配置される１０ターンコイルである場合、導線１１の全長は７８０ｍｍ程度とすることができる。
　さらに、特に図示しないが、引出線部と台形部との間や、台形部と台形部との間など、断面形状が変化する部分には、それぞれ断面形状が徐々に変化する長さ１ｍｍ～２ｍｍ程度の接続部が設けられていてもよい。
　次に、本実施形態における導線１１の製造方法について具体的に説明する。
　導線１１は、例えば丸線からなる素線１１Ａを、複数の異なる断面形状を有するように加圧成型する成型装置によって製造される。
　図４は、導線１１を成型するための成型装置２００の概略構成を示す図である。
　成型装置２００は、相対的に進退移動可能な一対のＶブロック２１、２２と、複数（本実施形態では、４つ）の分割型２３ａ～２３ｄと、を備える。一対のＶブロック２１、２２は、Ｖ溝２１ａ、２２ａを対向させて配置されている。また、４つの分割型２３ａ～２３ｄは、素線１１Ａが配置される成型空間を形成するよう配置されている。
　４つの分割型２３ａ～２３ｄのうち、第１の分割型２３ａは、Ｖブロック２１の一方のＶ溝２１ａに固定され、第２の分割型２３ｂは、Ｖブロック２２の他方のＶ溝２２ａに固定されている。また、第３の分割型２３ｃは、Ｖ溝２１ａ、２２ａの一方の面とそれぞれ摺接し、第４の分割型２３ｄは、Ｖ溝２１ａ、２２ａの他方の面とそれぞれ摺接している。Ｖブロック２１、２２は、それぞれ不図示のプレス機に固定され、Ｚ方向において互いに接近する方向にプレス荷重がかけられるように構成されている。
　なお、成型装置２００は、Ｖブロック２１および２２のＸＹ方向における位置決めのために、Ｖブロック２１および２２にＺ方向に一直線に形成された挿通孔と、当該挿通孔に挿通された位置決めピンとを備えていてもよい。
　Ｖブロック２１、２２間には、スペーサ２４が設けられている。スペーサ２４は、Ｖブロック２１、２２の接近方向への移動を規制し、４つの分割型同士が互いに接触しないようにするための規制部材である。
　スペーサ２４は、Ｖブロック２１および２２の間に配置される平板部材であり、Ｖブロック２２に固定されている。Ｖブロック２１および２２が互いに接近する方向に移動し、Ｖブロック２１がスペーサ２４に当接することで、両者の接近方向への移動が規制される。なお、スペーサ２４は、Ｖブロック２１に固定されていてもよい。
　４つの分割型２３ａ～２３ｄは、導線１１の断面形状となる台形形状を構成する４つの辺に対応する面をそれぞれ成型する成型面を有する。４つの分割型２３ａ～２３ｄの成型面は、成型空間に配置される素線１１Ａとの接触面であり、素線１１Ａの長手方向（Ｘ方向）において変化した形状を有する。
　例えば、Ｖブロック２２側を固定し、プレス機によってＶブロック２１の上方からプレス荷重をかけると、Ｖブロック２１に固定された第１の分割型２３ａは、図４における下方向に動き、素線１１Ａの上面を押す。また、Ｖブロック２２に固定された第２の分割型２３ｂは、素線１１Ａの下面を押す。このとき、第３の分割型２３ｃは、Ｖ溝２１ａ、２２ａを摺動し、素線１１Ａの左側面を押す方向に動く。また、第４の分割型２３ｄも同様に、素線１１Ａの右側面を押す方向に動く。
　このように、１方向からのプレス荷重により、４つの分割型２３ａ～２３ｄを４方向から素線１１Ａに当て、図５に示すように導線１１を成型することができる。このとき、４つの分割型２３ａ～２３ｄの上記成型面によって、素線１１Ａを、Ｘ方向において複数の異なる断面形状を有する導線１１に成型することができる。つまり、１工程でＸ方向に複数の異なる台形断面を有する導線１１を成型することができる。
　図６は、第１の分割型２３ａの具体的構成を示す図である。なお、第２の分割型２３ｂ～第４の分割型２３ｄの構成は、第１の分割型２３ａと同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図６において、第１の分割型２３ａを構成する２つの面２５ａは、Ｖブロック２１のＶ溝２１ａとの当接面である。また、第１の分割型２３ａを構成する２つの面２５ｂは、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄとそれぞれ対向する対向面である。そして、２つの面２５ｂに挟まれた面２５ｃは、素線１１Ａと接触し、導線１１の断面形状となる台形形状を構成する辺に対応する面を成型する成型面である。第１の分割型２３ａは、隣接する第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄとの対向面２５ｂと、素線１１Ａと接触する成型面２５ｃとが交わる角部に、それぞれＲ面取り部（例えば、Ｒ＝０．１ｍｍ）を有する。
　第１の分割型２３ａの成型面２５ｃは、Ｘ方向に素線１１Ａ（導線１１）の全長と同等の長さを有することもある。そのため、当該成型面２５ｃをより精度良く構成するために、第１の分割型２３ａは、Ｘ方向において形状が変化する区域において連結された複数の分割型片により構成されていてもよい。
　例えば図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、第１の分割型２３ａは、３つの分割型片２３ａＡ～２３ａＣにより構成されていてもよい。この場合、分割型片２３ａＡ～２３ａＣは、ねじ２３ａＤによってＶブロック２１にねじ止めされていてもよい。例えば、ねじ２３ａＤは、分割型片２３ａＡ～２３ａＣのＸ方向両端部をそれぞれ２方向からＶブロック２１に連結するようにしてもよい。
　また、分割型片同士の連結位置は、素線１１Ａの長手方向において形状が変化する区域、すなわち、導線１１における台形部と台形部との間など、断面形状が変化する部分に対応する位置に設定することが好ましい。
　さらに、図７（ｂ）に示すように、Ｖブロック２１が複数（図７（ｂ）では４つ）のブロック片により構成されていてもよい。この場合、各ブロック片は、不図示のガイド部材等によりＸ方向に整列された状態で、不図示のベース部材等に取り付けるようにしてもよい。
　第２の分割型２３ｂおよびＶブロック２２についても、同様の構成とすることができる。
　なお、第３の分割型２３ｃや第４の分割型２３ｄについても、Ｘ方向において連結された複数の分割型片により構成することができる。ただし、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄの場合、第１の分割型２３ａおよび第２の分割型２３ｂと同様にＶブロックにネジ止めする連結方法は適用できない。
　そのため、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄについては、分割型片同士を単独で連結する方法を用いるものとする。例えば、分割型片の端部にそれぞれＸ方向に延伸する穴を設け、当該穴にピンを挿入して分割型片同士を連結したり、分割型片の端部にそれぞれ段差部を設け、当該段差部同士を重ね合わせてネジ止めしたりする方法などを用いることができる。
　さらに、成型装置２００は、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄを、それぞれ成型空間を拡げる方向に付勢する付勢部材をさらに備えていてもよい。
　図８は、付勢部材を備える成型装置２００Ａの構成例を示す図である。なお、この図８に示す成型装置２００Ａにおいて、上述した図４および図５に示す成型装置２００と同様の構成を有する部分には図４および図５と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。
　成型装置２００Ａは、一対のＶブロック２１Ａ、２２Ａと、４つの分割型２３ａ～２３ｄと、スペーサ２４と、を備える。ここで、Ｖブロック２１Ａおよび２２Ａは、互いに対向する面の形状が異なることを除いては、図４および図５の成型装置２００におけるＶブロック２１および２２と同様である。
　成型装置２００Ａは、上型バックプレート４１と、下型バックプレート４２と、カムブロック４３と、サイドブロック４４と、カムスライダー４５と、付勢部材としての可動ばね４６と、をさらに備える。
　Ｖブロック２１Ａおよびカムブロック４３は、上型バックプレート４１の下面に固定され、Ｖブロック２２Ａおよびサイドブロック４４は、下型バックプレート４２の上面に固定されている。また、第１の分割型２３ａは、Ｖブロック２１Ａに固定され、第２の分割型２３ｂは、Ｖブロック２２Ａに固定されている。
　カムスライダー４５は、それぞれ第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄに固定されており、Ｖブロック２２Ａ上をスライド可能に構成されている。カムスライダー４５におけるＶブロック２１Ａと対向する面には、スペーサ２４が設置されている。
　また、可動ばね４６の一端はＶブロック２２Ａに接続され、他端はカムスライダー４５に接続されている。可動ばね４６は、カムスライダー４５を介して、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄを、それぞれ成型空間を拡げる方向に付勢する。
　さらに、カムスライダー４５には、カム面４５ａが設けられている。当該カム面４５ａは、カムブロック４３に設けられたカム面４３ａと係合可能である。
　このような構成により、Ｖブロック２１Ａが降下し、一対のＶブロック２１Ａ、２２Ａが互いに接近する方向に移動すると、カムブロック４３に設けられたカム面４３ａと、カムスライダー４５に設けられたカム面４５ａとが接触する。その状態で、さらにＶブロック２１Ａが降下すると、カム面４３ａとカム面４５ａとが係合しながら、カムスライダー４５が、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄが互いに接近する方向に移動する。これにより、４つの分割型２３ａ～２３ｄを４方向から素線１１Ａに当てることができ、図９に示すように導線１１を成型することができる。
　また、導線１１を成型した後、Ｖブロック２１Ａを上昇させると、Ｖブロック２１Ａの移動に連動して、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄを可動ばね４６の付勢力によって互いに離間する方向へ移動させることができる。そのため、成型後の導線１１の取り出しが容易となる。
　なお、成型装置２００Ａにおいては、カム面４３ａおよびカム面４５ａの傾斜角を適宜設定することで、Ｖブロック２１Ａの移動速度と、カムスライダー４５の移動速度とを異なる速度とすることもできる。すなわち、第１の分割型２３ａの移動速度と、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄの移動速度とを異なる速度とすることもできる。これにより、分割型の成型面を素線１１Ａに当接させるタイミングを調整することができ、精度良く所望の断面形状を有する導線１１を成型することができる。
　このように、複数の分割型２３ａ～２３ｄのうち、少なくとも２つ以上の移動する移動対象金型において、当該移動対象金型のそれぞれを、異なる速度で成型空間を狭める方向に移動させる構成であってもよい。
　以上のように、本実施形態の加圧成型する工程では、１方向からプレス荷重を印加し、素線１１Ａを、複数の分割型に囲まれた成型空間に配置し、当該成型空間を狭める方向に複数の分割型の少なくとも１つを移動させて、素線１１Ａを、長手方向において寸法の異なる複数の台形形状の断面を有する導線１１に加圧成型する。このように、本実施形態では、素線１１Ａの長手方向において変化する面を有する複数の分割型を用いた成型加工によって、精度良く複合台形線を成型することができる。したがって、この複合台形線を用いて、高占積率が実現されたコイルを製造することが可能となる。
　４つの分割型２３ａ～２３ｄのそれぞれは、素線１１Ａの長手方向において変化する成型面を有し、導線１１の成型工程では、当該成型面によって、導線１１の断面形状となる台形形状を構成する４つの辺に対応する面をそれぞれ成型する。したがって、導線１１の被成型面は、段差のない精度の良い面となる。また、導線１１の断面形状は、鋭い角部（例えばＲ＝０．１ｍｍ程度）を有する台形形状とすることができる。上述したように、本実施形態における素線１１Ａは、直径１ｍｍ程度の丸線であり、コイルの高占積化のためには、複合台形線の角部は、Ｒ＝０．１ｍｍ程度であることが望ましい。本実施形態では、精度良く所望の断面形状を有する複合台形線を成型することができる。
　また、この成型工程では、素線１１Ａに対して、４つの分割型２３ａ～２３ｄによって均等な圧力をかけることができる。さらに、この成型工程では、１本の導線１１を高速で成型することができる。例えば、圧延ロールを用いて導線を成型しようとした場合、４つの圧延ロールによって、素線１１Ａに対して４方向から均等な圧力をかけることは難しい。また、導線の断面形状が変化する部分で各圧延ロールの位置を変更する必要があるため、１本の導線を製造するためのタクトタイムが長くなり、生産性が低下してしまう。
　これに対して、本実施形態では、４つの分割型２３ａ～２３ｄを用いるので、長手方向において複数の異なる断面形状を有する導線１１を精度良く製造することができる。また、本実施形態では、上述したような圧延ロールの間隔制御が不要である。そのため、１本の導線１１を製造するために必要なタクトタイムを短くすることができ、生産性を向上させることができる。
　成型工程において使用する成型装置２００は、一対のＶブロック２１、２２と、４つの分割型２３ａ～２３ｄと、４つの分割型２３ａ～２３ｄを、成型空間を狭める方向に移動する移動機構としてのプレス機（不図示）と、を備える。そして、４つの分割型２３ａ～２３ｄにおける素線１１Ａとの接触面は、素線１１Ａの長手方向において変化した形状を有する。第１の分割型２３ａは、Ｖブロック２１のＶ溝２１ａに固定され、第２の分割型２３ｂは、Ｖブロック２２のＶ溝２２ａに固定されている。また、第３の分割型２３ｃは、Ｖ溝２１ａ、２２ａの一方の面とそれぞれ摺接し、第４の分割型２３ｄは、Ｖ溝２１ａ、２２ａの他方の面とそれぞれ摺接している。
　このような構成により、Ｖブロック２１、２２が互いに接近させる方向に移動された場合、Ｖブロック２１、２２の移動に連動して、４つの分割型２３ａ～２３ｄを、成型空間を狭める方向に移動させることができる。つまり、１方向からのプレス荷重によって、素線１１Ａに対して４方向からそれぞれ４つの分割型２３ａ～２３ｄを当てることができる。ここで、４つの分割型２３ａ～２３ｄは、素線１１Ａの長手方向において変化する面を有する。そのため、１工程で複数の断面形状（台形形状）を有する導線１１を適切に成型することができる。また、Ｖブロック２１、２２のＶ溝２１ａ、２２ａを基準面として４つの分割型２３ａ～２３ｄを配置することができるので、精度良く導線１１を成型することができる。
　以上のように、本実施形態における成型装置２００は、導線１１の断面形状となる台形形状を成型する４面が連動して徐々に閉じていく動作を実現することができる。したがって、所望の台形断面を精度良く成型することができる。また、図３（ａ）～図３（ｆ）に示すような、底辺よりも高さの方が短い平らな台形だけでなく、底辺よりも高さの方が長い縦長台形の成型も可能である。さらに、本実施形態における成型装置２００は、寸法の異なる複数の台形形状を、その継目を含めて同時に成型することができる。したがって、複合台形線をより高速に製造することができる。
　また、成型装置２００は、一対のＶブロック２１、２２の接近方向への移動を規制する規制部材であるスペーサ２４を備え、一対のＶブロック２１、２２が所定距離よりも近づかないように規制することもできる。これにより、成型空間を狭める方向に移動された分割型同士が接触しないようにすることができる。成型空間を狭める方向に移動された分割型間の最接近距離は、例えば５０μｍである。
　その結果、分割型同士の対向する面における公差を緩和することができる。また、分割型同士の意図しない接触に起因して、他の分割型間に不所望な間隙が形成されてしまうことを抑制することができるので、精度良く所望の断面形状を有する導線を成型することができる。
　さらに、４つの分割型２３ａ～２３ｄは、図６に示すように、隣接する分割型に対向する面と、素線１１Ａに接触する成型面とが交わる角部に、それぞれＲ面取り部を有することもできる。これにより、成型空間が狭まる方向に分割型が移動した際に、素線１１Ａが分割型の上記角部に接触して傷ついたり切断されてしまったりすることを防止することができる。
　また、４つの分割型２３ａ～２３ｄは、図７に示すように、素線１１Ａの長手方向において形状が変化する区域において連結された複数の分割型片により構成されていてもよい。このように、複数の分割型片を素線１１Ａの長手方向に並べてつなぎ合わせた構成とすることで、比較的長さの長い素線１１Ａであっても、精度良く所望の断面形状を有する導線１１に成型することができる。また、分割型片同士の連結位置を、素線１１Ａの長手方向において形状が変化する区域内とすることで、図３の台形１部、台形２部、…等においてはそれぞれ一定の断面形状とすることができ、精度良く所望の断面形状を有する導線１１を成型することができる。
　さらに、図８および図９に示す成型装置２００Ａのように、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄを、それぞれ成型空間を拡げる方向に付勢する付勢部材としての可動ばね４６を備えていてもよい。この場合、導線１１を成型した後、一対のＶブロック２１Ａ、２２Ａを互いに離間する方向に移動させると、Ｖブロック２１Ａ、２２Ａの移動に連動して、第３の分割型２３ｃおよび第４の分割型２３ｄを可動ばね４６によって互いに離間する方向へ移動させることができる。そのため、成型後の導線１１の取り出しが容易となる。
（変形例）
　上記実施形態においては、成型装置２００の第１の分割型２３ａは、一方のＶブロック２１と一体形成されていてもよい。同様に、第２の分割型２３ｂは、他方のＶブロック２２と一体形成されていてもよい。
　つまり、図１０（ａ）に示すように、第１の分割型２３ａとＶブロック２１とが一体形成された形状のブロック２１Ａと、第２の分割型２３ｂとＶブロック２２とが一体形成された形状のブロック２２Ｂと、第３の分割型２３ｃと、第４の分割型２３ｄとによって、素線１１Ａを加圧成型するようにしてもよい。この場合、一対のブロック２１Ａおよび２２Ａを互いに接近する方向に移動することで、図１０（ｂ）に示すように、第３の分割型２３ｃと第４の分割型２３ｄとを互いに接近する方向に移動することができる。したがって、上記実施形態と同様に、適切に導線１１を成型することができる。
　このように、第１の分割型２３ａとＶブロック２１、第２の分割型２３ｂとＶブロック２２をそれぞれ一体形成することで、例えば温度変化等の影響により両者のずれが生じることを防止することができる。そのため、精度良く所望の断面形状を有する導線１１を成型することができる。
　また、上記実施形態においては、成型装置２００は、一対のＶブロックと４つの分割型とを備える場合について説明したが、成型装置２００の構成は上記に限定されるものではない。成型装置２００は、素線１１Ａが配置される成型空間を形成するよう配置された複数の分割型と、複数の分割型の少なくとも１つを、成型空間を狭める方向に移動する移動機構と、を備えていればよい。
　例えば、成型装置２００は、相対的に進退移動可能な一対の分割型を備え、当該一対の分割型の少なくとも一方が、複数の部品に分解可能に構成されていてもよい。つまり、成型装置２００は、導線１１の断面形状を所望の形状に成型することができ、かつ成型加工後の導線１１を、分割型から容易に取り外すことができる構成であればよい。
　なお、複合台形線は、図３（ａ）～図３（ｆ）に示す形状に限定されない。例えば、各巻対応区域が、台形形状の断面を有する第１区域と、矩形状の断面を有する第２区域と、をそれぞれ備えていてもよい。ここで、第１区域は、コイル１０のスロット収容部１２に対応する区域であり、第２区域は、コイル１０のコイルエンド部１３、１４に対応する区域である。第２区域における矩形状は、各巻対応区域において同一形状とすることができる。
　この場合、コイルエンド部１３、１４のコイル断面は矩形状となる。コイルエンド部１３、１４の断面形状を矩形状にするメリットは、コイルエンドの高さを抑えることができることと、巻回時に導線１１が傾きにくくなるためコイル形成が容易になることである。
　上記の複合台形線は、図１１にその一部分を示すように、断面台形の部分１５と、断面矩形の部分１６と、断面形状が台形形状から矩形状へ徐々に変化する部分１７と、を備える。例えば図１に示すように、５列のコイル１０の場合、素線１１Ａを、５種類の台形の部分と、矩形の部分と、台形から矩形へ変化する部分と、の７パターンに加工すればよい。このような複雑な断面形状を有する導線１１についても、上述した製造方法により精度良く製造することができる。
　１０…コイル、１１…線材（導線）、１１Ａ…素線、２０…ステータコア、２１…コアバック、２２…ティース、２００…成型装置、２００Ａ…成型装置、２１…Ｖブロック、２２…Ｖブロック、２３ａ～２３ｄ…分割型、２４…スペーサ、４１…上型バックプレート、４２…下型バックプレート、４３…カムブロック、４３ａ…カム面、４４…サイドブロック、４５…カムスライダー、４５ａ…カム面、４６…可動ばね（付勢部材）

Claims (16)

  1. 　コイルを形成するための線材の製造方法であって、
    　複数の分割型に囲まれた成型空間に素線を配置する工程と、
    　前記成型空間を狭める方向に移動させて、前記素線を加圧成型する工程と、を含み、
    　前記加圧成型する工程では、
    　前記複数の分割型の少なくとも１つを移動させ、
    　前記分割型は、前記素線の長手方向において変化する面を有し、前記素線を長手方向において複数の異なる断面形状を有する線材に加圧成型することを特徴とする線材の製造方法。
  2. 　前記加圧成型する工程では、
    　前記素線を、長手方向において寸法の異なる複数の台形形状の断面を有する前記線材に加圧成型することを特徴とする請求項１に記載の線材の製造方法。
  3. 　前記加圧成型する工程では、
    　前記複数の分割型として４つの分割型を用い、
    　前記４つの分割型のそれぞれは、前記素線の長手方向において変化する成型面を有し、前記成型面は、前記台形形状を構成する４つの辺に対応する面をそれぞれ成型することを特徴とする請求項２に記載の線材の製造方法。
  4. 　前記加圧成型する工程では、
    　１方向からプレス荷重を印加し、前記成型空間を狭める方向に前記複数の分割型の少なくとも１つを移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の線材の製造方法。
  5. 　前記加圧成型する工程では、
    　前記分割型のうち少なくとも２つ以上の移動する移動対象金型において、当該移動対象金型のそれぞれを、異なる速度で前記成型空間を狭める方向に移動させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の線材の製造方法。
  6. 　コイルを形成するための線材の製造装置であって、
    　素線が配置される成型空間を形成するよう配置された複数の分割型と、
    　前記複数の分割型の少なくとも１つを、前記成型空間を狭める方向に移動する移動機構と、を備え、
    　前記分割型における前記素線との接触面は、前記素線の長手方向において変化した形状を有することを特徴とする線材の製造装置。
  7. 　相対的に進退移動可能であり、Ｖ溝を対向配置した一対のＶブロックをさらに備え、
    　前記複数の分割型は、
    　前記一対のＶブロックの一方の前記Ｖ溝に固定された第１の分割型と、
    　前記一対のＶブロックの他方の前記Ｖ溝に固定された第２の分割型と、
    　前記一対のＶブロックの前記Ｖ溝の一方の面とそれぞれ摺接する第３の分割型と、
    　前記一対のＶブロックの前記Ｖ溝の他方の面とそれぞれ摺接する第４の分割型と、により構成されていることを特徴とする請求項６に記載の線材の製造装置。
  8. 　前記一対のＶブロックの一方と前記第１の分割型とが一体形成され、
    　前記一対のＶブロックの他方と前記第２の分割型とが一体形成されていることを特徴とする請求項７に記載の線材の製造装置。
  9. 　前記第３の分割型および前記第４の分割型を、それぞれ前記成型空間を拡げる方向に付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項７または８に記載の線材の製造装置。
  10. 　前記一対のＶブロックの接近方向への移動を規制する規制部材をさらに備えることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の線材の製造装置。
  11. 　前記複数の分割型において、前記素線の長手方向において変化した形状を有する面は、前記線材の断面形状となる台形形状を構成する４つの辺に対応する面をそれぞれ成型する成型面であり、
    　前記分割型は、隣接する前記分割型に対向する面と前記成型面とが交わる角部にそれぞれＲ面取り部を有することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の線材の製造装置。
  12. 　前記複数の分割型は、相対的に進退移動可能な一対の分割型であり、
    　前記一対の分割型の少なくとも一方は、複数の部品に分解可能に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の線材の製造装置。
  13. 　前記分割型は、前記素線の長手方向において形状が変化する区域において連結された複数の分割型片により構成されていることを特徴とする請求項６から１２のいずれか１項に記載の線材の製造装置。
  14. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の線材の製造方法により製造された線材であって、
    　前記コイルの一巻き分の長さに対応した巻対応区域を連続して複数備え、
    　複数の前記巻対応区域は、台形形状の断面を有する第１区域をそれぞれ備え、
    　前記第１区域における前記台形形状は、前記巻対応区域毎に寸法が異なることを特徴とする線材。
  15. 　複数の前記巻対応区域は、前記第１区域と、矩形状の断面を有する第２区域と、をそれぞれ備え、
    　前記第２区域における前記矩形状は、各前記巻対応区域において同一形状であることを特徴とする請求項１４に記載の線材。
  16. 　所定方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、
    　前記シャフトに固定されたロータと、
    　ステータと、を備え、
    　前記ステータは、
    　　環状のコアバックと、
    　　前記コアバックから径方向に突出するティースと、
    　　前記ティースに巻回されたコイルと、
    　を有し、
    　前記コイルは、請求項１４または１５に記載の線材により形成されたコイルであることを特徴とするモータ。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2586989B (en) * 2019-09-11 2022-07-27 Rolls Royce Plc Electric Machines

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09168261A (ja) * 1995-12-14 1997-06-24 Hitachi Ltd コイルの製造方法とその装置
JP2006014530A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Sumitomo Electric Ind Ltd コイルとその製造方法
JP2007317636A (ja) * 2006-04-28 2007-12-06 Mitsubishi Cable Ind Ltd 線状部材及びステータ構造

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3621636B2 (ja) * 2000-10-16 2005-02-16 三菱電機株式会社 交流発電機の固定子及びその製造方法
JP4019951B2 (ja) * 2002-03-01 2007-12-12 株式会社デンソー 回転電機の巻線の製造方法および巻線凹部の加工方法
JP3652348B2 (ja) 2002-11-26 2005-05-25 株式会社モステック コイル、線材、線材の製造方法、線材の製造装置
JP4798611B2 (ja) * 2006-01-16 2011-10-19 古河マグネットワイヤ株式会社 角線成形用２分割ダイスおよび角線製造装置
EP2017854B1 (en) 2006-04-28 2020-02-12 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Linear member, and stator structure
DE102010053716A1 (de) * 2010-12-01 2012-06-06 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Prägen von Spulenseiten einer Ständerwicklung
CN105981266B (zh) * 2014-02-10 2019-06-25 三菱电机株式会社 旋转电机以及旋转电机的线圈的制造方法
CN205393417U (zh) * 2016-02-29 2016-07-27 宏亮电缆有限公司 一种可调式异形线缆压型装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09168261A (ja) * 1995-12-14 1997-06-24 Hitachi Ltd コイルの製造方法とその装置
JP2006014530A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Sumitomo Electric Ind Ltd コイルとその製造方法
JP2007317636A (ja) * 2006-04-28 2007-12-06 Mitsubishi Cable Ind Ltd 線状部材及びステータ構造

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