(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発生する磁束に略直交する断面が略長方形である磁気コアに巻き付けられてコイルを形成する導線を、あらかじめ所定形状に巻回して形成され、その後前記磁気コアに巻き付けられるコイル用素材であって、当該コイル用素材は、導線を所定形状に巻き重ねて形成されたものであり、
前記所定形状は、
前記磁気コアの長辺に対応しこれと略等しい長さの第１線部分と、短辺に対応しこれと略等しい長さの第２線部分が交互に配置されたものであり、前記第１線部分と前記第２線部分の数はそれぞれ３以上であって、かつ互いに同数であり、第１線部分が内側に凸の形状である、
コイル用素材。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル用素材であって、少なくとも前記第１線部分の導線の断面形状は、コイルに形成されたときに、前記導線の隙間が、導線の断面形状が円形であった場合より、少なくなる形状である、コイル用素材。
【請求項３】
請求項２に記載のコイル用素材であって、前記導線の断面形状が、巻き付けの回数ごとに異なる、コイル用素材。
【請求項４】
発生する磁束に直交する断面が略長方形の磁気コアに巻き付けられコイルを形成する導線を、あらかじめ所定形状に巻回して形成され、その後前記磁気コアに巻き付けられるコイル用素材を得るコイル用素材の製造装置であって、
前記導線を前記所定形状に成形するために導線が巻き付けられる巻型であって、当該巻型の断面形状は、前記磁気コアの長辺に対応しこれと略等しい長さの第１線部分と、短辺に対応しこれと略等しい長さの第２線部分を交互に配置したものであり、第１及び第２線部分の数はそれぞれ３以上で、かつ互いに同数であり、前記第１線部分が凹となる形状である、巻き型と、
前記導線を前記巻型に、当該巻型の形状に倣って巻き付け、コイル用素材を得る成形手段と、
を有するコイル用素材の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載のコイル用素材の製造装置であって、さらに前記巻型の第１線部分に対応する前記導線の断面形状を、前記コイル用素材をコイルに成形したときに、前記導線の隙間が、導線の断面形状が円形であった場合より少なくなる形状となるよう、変形させる断面変形手段を有する、コイル用素材の製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載のコイル用素材の製造装置であって、前記断面変形手段は、少なくとも、前記導線が前記巻型に巻き付けられる以前に前記断面形状の変形を行う手段を含む、コイル用素材の製造装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載のコイル用素材の製造装置であって、前記断面変形手段は、前記導線の巻き付け位置および巻き付け回数に応じて、当該導線の断面形状を変更するための断面形状変更手段を有する、コイル用素材の製造装置。
【請求項８】
請求項５に記載のコイル用素材の製造装置であって、前記断面変形手段は前記成形手段を含み、当該成形手段により、前記導線を前記巻型に巻き付ける際に、当該導線を巻型に押圧することによって当該導線の断面形状を変形させる、コイル用素材の製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載のコイル用素材の製造装置であって、前記断面変形手段は、前記導線の巻き付け位置および巻き付け回数に応じて、当該導線の断面形状を変更するための断面形状変更手段を有し、当該断面形状変更手段は、前記導線を巻型に押圧する成形手段の押圧面と巻型の間隔を前記巻き付け位置巻き付け回数に応じて変化させるものである、コイル用素材の製造装置。
【請求項１０】
請求項４から９のいずれかに記載のコイル用素材の製造装置であって、前記第２線部分は略直線であり、当該第２線部分に巻き付けられた導線を、略鉛直方向から打撃する打撃手段を有する、コイル用素材の製造装置。
【請求項１１】
請求項４から１０のいずれかに記載のコイル用素材の製造装置であって、
前記成形手段は、前記巻型の第１線部分ごとに少なくともひとつ配置されたローラを含み、
さらに、前記ローラと前記巻型を載置し、繰り出されてくる前記導線に対して回転するテーブルと、
繰り出されてくる前記導線と前記ローラが干渉しないように、前記ローラを退避させる退避手段と、
を有する、コイル用素材の製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコイル用素材の製造装置であって、前記ローラはキャリアに支持され、前記巻型の第１線部分は略円弧であり、前記キャリアは前記第１線部分の略円弧の中心を通る軸の回りに回動可能で、この回動により前記ローラを旋回させ、前記第１線部分に沿って移動させる、コイル用素材の製造装置。
【請求項１３】
請求項１から３のいずれかに記載のコイル用素材の前記第１線部分を、磁気コアの長辺に、当該第１線部分の凸の側が前記磁気コアに向き、第１線部分全体が前記長辺に沿うように当接させる第１工程と、
前記コイル用素材の第２線部分を、磁気コアの短辺に沿うように当接する第２工程と、
を含み、前記第１および第２工程を交互に繰り返して、モータコアに巻回し、コイルを形成するコイル形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気コアに巻回されるコイルに関し、特に磁気コアに巻回されてコイルとなる導線の事前処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁性材料で形成された磁気コアに導線を巻回して形成されたコイルが知られている。たとえば、トランスの磁気コアに巻回されるコイル、電気モータ（以下単にモータと記す）の磁気コアに巻回されたコイルなどがある。これらの電気機器の性能は、コイルの導線の密度（占積率）が高いほど高くすることができる。すなわち、磁気コアと導線、導線間の隙間を小さくするほど小型高性能な機器を得ることができる。
【０００３】
一方、磁気コアは、コア内の渦電流の発生を抑制するために、磁性鋼の薄板を複数枚積層して形成される。このため、発生する磁束に直交する磁気コアの断面形状が長方形であるのが一般的である。そして、この長方形断面のコアに導線を巻回してコイルが形成される。長方形断面の磁気コアに導線を巻き付けていく際長方形の辺の中央部で、磁気コアと導線に隙間ができ、占積率をあげることができない。これは、磁気コアの角部で導線を直角に曲げたと思っても、導線の弾性変形分により、直角未満の角度にしか塑性変形しないためである。このように、ある部材に力を加えて所定の形状に変形した後、力を除くと、弾性により前記所定形状からややもとの形状に戻る現象は、スプリングバックと呼ばれている。
【０００４】
このスプリングバックの対策が、特開昭５８−１７３８１８号公報に記載されている。この公報の技術は、磁気コアの長方形の辺に凹部を設け、磁気コアの角部において導線を直角を超える角度に曲げ、スプリングバックにより形状が戻ったときに所定の角度、すなわち直角となるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報の技術により作成されたコイルは、導線が各辺の中央部で膨らむことを抑制することができるが、磁気コアと導線の隙間が残留してしまう。この隙間によって、占積率の向上が阻害されるという問題があった。
【０００６】
また、前記の公報の技術においては、導線をローラにより磁気コアに押しつけ、導線を磁気コアの凹部に沿わせている。しかし、モータなどのように磁気コアの形状が複雑になると、ローラによる前記のような作業を行うことができないと言う問題があった。
【０００７】
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、磁気コアとこれに巻回されたコイルの隙間を低減し、占積率を向上することのできるコイル形成方法、およびこのコイル形成方法に使用されるあらかじめ所定形状に巻回されたコイル用素材、さらには前記コイル用素材を製造する装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかるコイル用素材は、発生する磁束に略直交する断面が略長方形である磁気コアに巻き付けられてコイルを形成する導線を、あらかじめ所定形状に巻回して形成され、その後前記磁気コアに巻き付けられるコイル用素材であって、当該コイル用素材は、導線を所定形状に巻き重ねて形成されたものである。前記所定形状は、前記磁気コアの長辺に対応しこれと略等しい長さの第１線部分と、短辺に対応しこれと略等しい長さの第２線部分がが交互に配置されたものであり、前記第１線部分と前記第２線部分の数はそれぞれ３以上であって、かつ互いに同数であり、第１線部分が内側に凸となる形状である。
【０００９】
この所定形状に導線を巻き重ねられたコイル用素材の凸形状の部分を、磁気コアに向けて凸となるように当接しつつ、導線を磁気コアに巻き付ける。これによって、コイルと磁気コアとの間の隙間を減少させることができる。なお、磁気コアの断面の長方形の辺より多い線部分を有することによって、前述の内側に凸となる線部分を有する閉じた図形を容易に形成することができるようになる。また、コイルの長辺に相当する線部分を、凸形状とするのは、この部分がコイルの膨らみが大きくなりやすいためである。
【００１０】
また、第１線部分と第２線部分はそれぞれ３以上であって、かつ同数とすれば、導線の巻き付け回数ごとの形状を同じ形状とすることができ、これらを重ねることができる。特に、モータのコアの場合は、ほとんどの場合、断面形状が長方形となり、このときの長辺に対応するコイルの占積率がモータの性能に大きく影響する。したがって、磁気コアの長辺に対応する第１線部分を内側に凸の形状とすることで、モータの性能を向上させることができる。
【００１１】
さらに、少なくとも前記第１線部分の導線の断面形状を、コイルに形成されたときに、前記導線の隙間が、導線の断面形状が円形であった場合より、少なくなる形状とすることができる。これによれば、占積率をさらに向上させることができる。また、巻き付けの回数ごとに導線の断面形状を変えることも可能であり、より適切な断面形状として、占積率をいっそう向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の他の態様である、コイル用素材の製造装置は、発生する磁束に直交する断面が長方形の磁気コアに巻き付けられコイルを形成する導線を所定形状に形成され、その後前記磁気コアに巻き付けられるコイル用素材を得るコイル用素材の製造装置であって以下の構成を有している。すなわち、導線を前記所定形状に成形するために導線が巻き付けられる巻型と、導線を前記巻型に、当該巻型の形状に倣って巻き付け、コイル用素材を得る成形手段とを有し、前記巻型は、その断面形状が、前記磁気コアの長辺に対応しこれと略等しい長さの第１線部分と、短辺に対応しこれと略等しい長さの第２線部分を交互に配置したものであり、第１及び第２線部分の数はそれぞれ３以上で、かつ互いに同数であり、前記第１線部分が凹となる形状である。
【００１４】
さらに、前記巻型の第１線部分に対応する導線の断面形状を、前記コイル用素材をコイルに成形したときに、導線の隙間が、導線の断面形状が円形であった場合より少なくなる形状となるよう、変形させる断面変形手段を有するものとすることができる。この段面変形手段は、導線が前記巻型に巻き付けられる以前に断面形状の変形を行う手段と、導線が前記巻型に巻き付けられるときに断面形状の変形を行う手段との一方または双方を備えるものとすることができる。導線を巻き付ける際に断面形状の変形を行う手段として、前記の成形手段を用いることができ、この成形手段により導線を前記巻型に押圧し、断面形状を変形させることができる。また、前記断面変形手段は、導線を前記巻型への巻き付け回数ごとにまたは前記巻型への巻き付け位置に応じて、異なる断面形状に変形させるものとすることもできる。このような変形を前記成形手段手段により行う場合は、導線を巻型に押圧する成形手段の押圧面と巻型の間隔を前記巻き付け位置巻き付け回数に応じて変化させることにより達成することができる。
【００１５】
さらに、前記第２線部分は略直線であり、当該第２線部分に巻き付けられた導線を、略鉛直方向から打撃する打撃手段を有するものとすることができる。たとえば、モータのように磁気コアの長方形断面の短辺が短い場合には、第１線部分のような凹形状を設けても、導線を十分にこの形状に倣って変形させることができない場合がある。打撃を加えて変形を行うことにより、この部分も十分に変形させることができる。
【００１６】
さらに、前記成形手段は、前記巻型の凹形状を有する線部分ごとに少なくともひとつ配置されたローラを含むようにすることができる。また、本製造装置は、前記ローラと前記巻型を載置し、繰り出されてくる前記導線に対して回転するテーブルと、繰り出されてくる前記導線と前記ローラが干渉しないように、前記ローラを退避させる退避手段とを含むようにすることができる。
【００１７】
さらに、前記ローラはキャリアに支持され、前記巻型の凹形状を有する線部分は略円弧であり、前記キャリアは前記第１部分の略円弧の形成する平面に直交し、当該略円弧の中心を通る軸の回りに回動可能で、この回動により前記ローラを旋回させ、前記凹形状の線部分に沿って移動させるものとすることができる。
【００１９】
また、本発明のさらに他の態様であるコイル形成方法は、前記のコイル用素材を用いる方法であって、このコイル用素材の前記第１線部分を、磁気コアの長辺に、当該第１線部分の凸の側が前記磁気コアに向き、第１線部分全体が前記磁極の辺に沿うように当接する第１工程と、前記コイル用素材の第２線部分を、前記磁気コアの短辺に沿うように当接する第２工程とを含んでいる。そして、前記第１および第２工程を交互に繰り返して、モータコアに巻回し、コイルを形成する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００２１】
第１実施形態
図１には、第１実施形態のコイル用素材の製造装置の概略構成が示されている。導線１０は、図中右方向から、図示しないリールより繰り出され、断面変形装置１２に送られる。導線１０の断面形状は、リールに巻かれている時点では円形であり、断面変形装置１２によって所定の形状に変形される。また、導線１０の表面は、絶縁被膜が形成されている。断面変形装置１２は、横ローラ１４と縦ローラ１６を含み、横ローラ１４は導線１０を紙面の上下方向より押圧し、縦ローラ１６は紙面を貫く方向より押圧して、導線１０の断面形状をコイルに適した形状に変形させる。変形後の形状は、略四辺形であるが詳細については後述する。また、変形後の所望の形状を得るために、二つのローラ１４，１６の押圧方向を変更することができるように、ローラ１４，１６の向きを変える機構を設けることもできる。
【００２２】
断面形状の変形が終了した導線１０は、成形前焼鈍装置１８に送られる。断面変形された導線１０は、この変形により加工硬化しており、このままでは、以降の変形を行えない場合もある。また、以降の工程において、容易に変形を行うためにも、この段階で焼きなましておくことが好ましい。成形前焼鈍装置１８では、導線１０を一旦所定温度まで加熱した後、徐々に冷却することによって焼きなましが行われる。なお、断面の変形量が比較的小さく、加工硬化がそれほどではない場合には、この成形前焼鈍工程を省略することができる。
【００２３】
断面変形および焼鈍が終了した後、導線１０は素材成形装置２０に送られる。素材成形装置２０は、発生する磁束に直交する断面の形状が略長方形の磁気コアに巻き付けられるコイル用素材を所定の形状に成形する装置である。素材成形装置２０は、回転するテーブル２２と、テーブル２２に載置され、これとともに回転する巻型２４を含んでいる。巻型２４の形状は回転対称であり、その対称軸がテーブル２２の回転軸に一致して配置されている。特に、本実施形態の巻型２４は、図示するように足が４本の略星形である。さらに詳述すれば、星形の足の先端は、短い直線で形成される第２線部分２６であり、この第２線部分２６を結ぶ、星形の足の股にあたる曲線部分が第１線部分２８である。第２線部分２６の長さは、当該導線１０により形成されるコイルの短辺の長さに相当している。また、第１線部分２８は、巻型２４に凹部を形成するように湾曲する略円弧であり、この円弧長は、当該導線１０により形成されるコイルの長辺の長さに相当している。そして、第１および第２線部分２８，２６は各々４つ存在する。なお、第２線部分２６の両端には、ここで屈曲される導線１０の絶縁被膜が破壊されない程度の角円弧部３０が設けられている。また、巻型２４は、外形の大きい第１巻き付け部３２と、小さい第２巻き付け部３４の段付き形状となっている（詳細は後述する）。段付き形状は、磁気コアに２重に導線１０を巻き付けることに対応している。すなわち、導線１０が後に磁気コアに巻き付けられる際に、第２巻き付け部３４に巻き付けられた部分がまず磁気コアに巻き付けられ、この上から第１巻き付け部３２に巻き付けられた部分が巻き付けられる。
【００２４】
テーブル２２には、さらに押圧ローラ３６を支持したローラキャリア３８が配置されている。ローラキャリア３８は、テーブル２２に対して図の紙面を貫く方向に摺動可能で、その軸回りに回動可能に支持されたキャリア軸４０と、キャリア軸４０の端部に固定されたキャリアアーム４２を含んでいる。このキャリア軸４０の位置は、その回動軸が前述の巻型２４の第１線部分２８の円弧の中心に一致するように配置されている。キャリアアーム４２の先端には、３個の押圧ローラ３６が回動可能に支持されている。また、キャリア軸４０は、図示しない駆動機構によって回転駆動され、これによってキャリア軸４０が、その軸回りに回転すると、キャリアアーム４２が旋回する。前述のように、テーブル２２は回転するので、この回転によってローラキャリア３８は公転し、前記の駆動機構によって自転する。また、押圧ローラ３６は、キャリア軸４０の回転によって、このキャリア軸４０回りに公転する。以上のローラキャリア３８は、巻型２４の第１線部分に対応して４つ備えられている。
【００２５】
巻型２４の星形の足の先端には、導線１０の先端を固定するためのブラケット４４が配置されている。また、テーブル２２とは独立して、ハンマ４６が設けられている。ハンマ４６は、図１に示す位置から巻型２４に向けて進出可能であり、巻型２４の第１線部分に位置する導線１０を打撃して、導線１０の膨らみを除去する。
【００２６】
図２には、ローラキャリア３８の詳細が示されている。図２は、図１において側方より見たローラキャリア３８、押圧ローラ３６および巻型２４の一部の断面図である。テーブル２２には、アウタスリーブ４８がその円筒軸とテーブルの載置面が略直交するように固定配置されている。アウタスリーブ４８の内側には、インナスリーブ５０がベアリングを介して支持され、アウタスリーブ４８に対して回動可能となっている。また、二つのスリーブ４８，５０は、同軸に配置される。インナスリーブ５０の外周には、ギア５２が設けられ、図示しない駆動機構からの駆動力を受け、これによってインナスリーブ５０が回転駆動される。インナスリーブ５０の内周には、内周にスプラインが刻設されたスプラインスリーブ５４がキー５６によって固定され、よって二つのスリーブ５０，５４は一体となって回動する。
【００２７】
スプラインスリーブ５４のスプラインには、キャリア軸４０の外周に刻設されたスプラインが噛み合っている。したがって、キャリア軸４０は、スプラインスリーブ５４に対して、これらの共通する軸回りの回転については規制され、軸方向の摺動は可能となっている。キャリア軸４０の先端には、前述したようにキャリアアーム４２が固定されており、このキャリアアーム４２の先端には、キャリア軸４０と平行にローラ軸５８が固定されている。押圧ローラ３６は、このローラ軸５８に回動可能に支持されている。よって、ギア５２が駆動力を受けてインナスリーブ５０が回転すると、キャリアアーム４２が旋回し、押圧ローラ３６がキャリア軸４０回りに回転する。なお、押圧ローラ３６も、巻型２４の段付き形状に対応して、２段の段付き形状となっている。
【００２８】
キャリアアーム４２には、ベアリングを介して摺動フォーク６０が結合されており、摺動フォーク６０には摺動ロッド６２が固定されている。摺動ロッド６２は、キャリア軸４０と平行に配置され、アウタスリーブ４８に一体に設けられたガイド６４のガイド穴６６内を貫通し、このガイド穴６６に沿って摺動可能となっている。摺動ロッド６２の下端には、ばね座６８が設けられ、このばね座６８とガイド６４の間に、摺動ロッド６２を図中下方に付勢するばね７０が配置されている。摺動ロッド６２の下端には、さらに従動ローラ７２が設けられ、この従動ローラ７２は、ばね７０に付勢力によって常にレール７４に接触している。レール７４は、テーブル２２の下方に、図３に示すように環状に配置され、後述するように所定の角度範囲で回動する。また、図２における上下方向に高さの異なる進出面７６と退避面７８と、これらの結ぶ二つの斜面８０を有している。したがって、テーブル２２の回転に伴って、従動ローラ７２は、レール７４上を移動し、その高低に倣って上下する。この従動ローラ７２の上下運動に伴って、摺動ロッド６２と摺動フォーク６０も上下し、さらにローラキャリア３８も上下する。
【００２９】
図４から図１１には、巻型２４に導線を巻き付ける工程の詳細が示されている。これらの図においては、図４に示すように、４つのローラキャリア３８を区別するために、左下のものから右回りに添え符号−１，−２，−３，−４を付し、さらに巻型２４の第２線部分２６、第１線部分２８および押圧ローラ３６にも同様に添え符号を付す。また、図４に示すように、テーブル２２の回転中心で直交する二つの軸で４分割される領域を左下の領域から左回りに領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄとして以下説明する。
【００３０】
まず、図４に示すように、導線１０の先端がブラケット４４の先端に固定される。このときローラキャリア３８−１の押圧ローラ３６−１は、巻型２４から離れた位置にあり、導線１０は巻型２４から離れた位置に張られている。そして、ローラキャリア３８は、矢印Ｙ１の方向に回転駆動される。この回転駆動は、前述のように、図示しない駆動源からの駆動力がギア５２に伝達されることによって行われる。ローラキャリア３８−１が図５に示す位置、すなわち押圧ローラ３６が巻型２４の第１線部分２８−１に対向する位置まで回転すると、ローラキャリア３８−１の回転が停止する。このとき導線１０は、段付き形状の巻型２４の外形の大きい第１巻き付け部３２に当接し、第１線部分２８−１の曲線形状に倣った形状に成形される。
【００３１】
次に、図５に示すように、巻型２４の第１線部分２８−１と押圧ローラ３６−１により導線１０を挟んだ状態で、テーブル２２が図中矢印Ｙ２の方向に回転し、ローラキャリア３８−１が領域Ｂに達する。この状態が図６に示されている。このとき、ローラキャリア３８−２は、領域Ａに来ている。導線１０は、第１線部分２８−１に続く第２線部分２６−１にほぼ倣った状態となるが、次の第１線部分２８−２からは離れた位置に張られている。そして、ローラキャリア３８−１と同様に、ローラキャリア３８−２が回転し、押圧ローラ３６−２により、第１線部分２８−２に導線１０を倣わせる。この状態が図７に示されている。
【００３２】
さらに、テーブル２２が、矢印Ｙ４の方向に、ローラキャリア３８−１が領域Ｃに達するまで回転する。このとき、ローラキャリア３８−３が領域Ａにあり、先行するローラキャリア３８−１，３８−２と同様に回転して導線１０を巻型２４の第１線部分２８−３に当接させる。さらに、このとき第２線部分２６−１がハンマ４６に対向する位置となっている。ハンマ４６は、図８に示す後退位置から図９に示す進出位置へと進出し、第２線部分２６−１に巻かれた導線１０を強打する。これによって、この部分の導線１０と巻型２４の隙間をなくし、第２線部分２６−１と、これに隣りあう第１線部分２８−１，２８−２との角部の導線１０を確実に９０度とする。ハンマ４６が退避した後、ローラキャリア３８−１が図中の矢印Ｙ５の方向に回転し、図１０に示す状態となる。
【００３３】
図１０の状態から、さらにテーブル２２が矢印Ｙ６の方向に回転するが、このときローラキャリア３８−１は、前述のレール７４の斜面８０に沿って図１０中紙面奥方向に移動する。このローラキャリア３８の紙面を貫く方向の動きについては、後述する。ローラキャリア３８−１が領域Ｄに達し、図１１に示す状態となると、ローラキャリア３８−４が領域Ａに入り、前回までと同様、押圧ローラ３６−４が導線１０を巻型２４の第１線部分２８−４に倣った形状に成形する。一方、第２線部分２６−２に対応する導線１０を、前回と同様にハンマ４６によって強打する。このとき、領域Ｃにあるローラキャリア３８−２が矢印Ｙ７の方向に回転し、導線１０の押圧を解く。
【００３４】
さらに、テーブル２２が矢印Ｙ８の方向に回転する。このとき、ローラキャリア３８−１は、図の紙面の奥方向に移動しているので、導線１０をくぐって領域Ａに戻る。以上を所定回数繰り返すことによって、導線１０が巻型２４に、この巻型２４の形状に倣って所定回数巻回される。なお、巻型２４の外形の大きい第１巻き付け部分３２に巻き付けた後、第２巻き付け部分３４に巻き付けられる。
【００３５】
図１２は、ローラキャリア３８の軸方向の移動について説明するための図であり、環状のレール７４を平面上に展開して示している。ローラキャリア３８が領域Ａの中央部にある時には、従動ローラ７２はレール７４の進出面７６にあり、押圧ローラ３６が巻型２４に対向する位置となる。テーブル２２の回転に伴って、従動ローラ７２はレール７４上を移動し、領域Ｃの中央部までは、進出面７６上にある。この状態が図１３に示されている。そして、従動ローラ７２は、領域Ｃの後半に設けられている斜面８０を下ると退避面７８に当接し、押圧ローラ３６は巻型２４より低い位置となり、この位置は、巻き付けられる前の導線１０と干渉しない退避位置である。図１３の状態からテーブル２２が約５０度回転して図１４の状態になると、従動ローラ７２が退避面７８の終端点に達し、上りの斜面８０に当接する。この状態でテーブル２２をさらに回転させると、従動ローラ７２にレールの斜面８０が押されてともに回転し、約４０度回転して、図１５の状態となる。また、図１２にはこのときのレール７４の位置が破線で示されている。ここでレール７４の回転範囲が終了し、レール７４が元の位置すなわち図１３に示す位置まで逆転駆動される。これによって、従動ローラ７２は、その位置で斜面８０を上り図１６の状態となったとき、進出面７６上に来る。なお、ばね７０は、従動ローラ７２、すなわち摺動ロッド６２やローラキャリア３８の上下の動きを確実なものとするために、従動ローラ７２が常にレール７４に当接するように付勢力を与えている。
【００３６】
以上のように、テーブル２２の回転によって、領域Ａに来た押圧ローラ３６と巻型２４の第１線部分２８で、導線１０を挟んで成形し、ハンマ４６に対向する位置に来た第２線部分２６に巻かれた導線１０をハンマ４６で打ち、領域Ｃで押圧ローラ３６を退避させ、領域Ａにおいて押圧ローラ３６を再び進出させる、という動作を４組の押圧ローラ３６ごとに行い、これを所定回数繰り返す。
【００３７】
このようにして、巻型２４に巻かれた導線１０を巻型から外すと、図１７に示す巻型２４に倣った形状に形成されたコイル用素材８２が得られる。星形に成形後、成形によって弱くなった導線１０の絶縁被膜の絶縁耐力確保のために、焼鈍炉８４にて焼なましを行う。焼きなましによる加熱により歪んで分子間結合力が弱くなった絶縁被膜の分子間結合力が回復する。なお、成形の際の加工硬化を打ち消すために成形後焼鈍炉８４にてより高温長時間の焼きなましを行い、以後の工程における加工性を確保することも好ましい。コイル用素材８２は、巻型２４とほぼ同形の４つの足を持つ星形となる。星形の足の先端部分、およびこれを結ぶ股の部分の名称については、巻型のそれと対応して、第１線部分８８、第２線部分８６と以後称する。コイル用素材８２は、図示するように、全体として閉じた略星形の形状となり、第１線部分８８は、閉じた形状の内側に向けて凸の形状となっている。なお、本実施形態においては、巻型２４が段付き形状であるため、これに対応してコイル用素材８２も外側の部分と内側の部分が存在する。
【００３８】
図１８から図２２には、前述のように作成されたコイル用素材８２を、磁気コア９０に巻回し、コイルを形成する工程が示されている。なお、これらの図においては、巻型の段付き形状に対応した外側と内側の部分の区別を特にしないで説明する。磁気コア９０の磁束発生方向に直交する断面の形状は、短辺９２と長辺９４を有する長方形である。まず、図１８に示すように、この磁気コア９０の短辺９２にコイル用素材８２の第２線部分８６を合わせる。そして、コイル用素材９０の一端を図中矢印のように伸ばして、コイル用素材の第１線部分８８を磁気コアの長辺９４に当接させる。この状態が図１９である。
【００３９】
次に、コイル用素材の４つある第１線部分８８のうち図１９中左下のものの導線１本を、図のように伸ばしつつ、磁気コア９０の左側の長辺９４に下方より当接させていく。図２０、図２１に示すように図中下方から順次当接させていき、図２２に示す状態となる。これによってコイルの一巻きが終了する。これを順次繰り返して、磁気コア９０にコイル用素材を巻き付けてコイルが完成する。
【００４０】
このコイルは、磁気コア９０の長辺９４に、そりの与えられた第１線部分８８をその凸の側を磁気コア９０側に向けた状態で、そりを伸ばしつつ当接させて形成されている。したがって、導線自身の弾性によって磁気コア９０に自らが密着するようになり、コイルが長辺の中間で膨らむことがない。また、コイル用素材の第２線部分８６をハンマ４６で打ち、この部分の膨らみも除去しているので、いわゆるコイルエンド部分の膨らみも少なくなりモータの軸方向の長さも抑制される。
【００４１】
図２３から図２６には、磁気コア９０に巻かれたコイルの断面形状の例が示されている。各図には、一つの磁気コア９０の半分が記載されており、図示されない反対側は、図示されたものと略対称となっている。このようにコイルが形成された磁気コア９０を複数個円環状に配置することで、モータのステータコアを形成することができる。図２３と図２４は、導線１０を２重に巻き付けてコイルを形成した例である。図２５は、磁気コアのコイルが納まる部分であるスロットの高さにほぼ匹敵する程度に導線１０を変形させて、これを１回ずつ重ねて巻き付けた例である。図２６は、巻付けは１重にしてスロットの底部から順に巻き付けた例である。これらの図に示される導線の断面形状となるように、断面変形装置１２があらかじめ断面変形を行っている。なお、コイルエンド部となるコイル用素材８２の第２線部分８６の断面は、導線１０の基の形状である円形断面のままとし、屈曲などによる絶縁破壊を起こしにくくしている。
【００４２】
なお、本実施形態において、巻型２４は、足が４本の略星形としたが、足の本数が他の本数、たとえば３本であってもよい。
【００４３】
第２実施形態
図２７には、本発明にかかる第２実施形態のコイル用素材の製造装置の概略構成が示されている。本実施形態は、第１実施形態に対して断面変形装置１１２のみ異なるものであり、その他の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形態の断面変形装置１１２は、プレスにより導線１０の断面変形させるものであって、導線１０を紙面の上下方向より挟持、押圧する横プレス型１１４と、紙面を貫く方向より挟持、押圧する縦プレス型１１６を備えている。これらのプレス型１１４，１１６によって導線１０の断面変形を行う。
【００４４】
第３実施形態
図２８から図３２は、本発明にかかる第３実施形態を説明するための図である。本実施形態においては、押圧ローラによっても導線１０の断面形状を変形させる。その他の構成については、第１実施形態または第２実施形態のものと同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
図２８に示すように、押圧ローラ１３６および巻型１２４は、４段の段付き形状となっており、その押圧面もやや斜めとなっている。図２９に示すようにコイル用素材の各線部分の導線を区別するために、導線の符号１０の後に添え符号  −１〜  −１６を付して説明する。図２９に示すように左上の第１線部分が導線１０−１，１０−５，１０−９，１０−１３などとなっている。これを、前述したように磁気コア９０に巻回すると、図３０に示されるようになる。この図のように、導線１０−１〜１０−１６は、平行四辺形に類似する形状となっている。
【００４６】
また、図３１に示すような、押圧ローラ２３６および巻型２２４を採用することもできる。これらによって作成されたコイル用素材を巻回すると図３２に示されるようになる。
【００４７】
押圧ローラ１３６，２３６による断面形状の変形は、第１実施形態または第２実施形態の断面変形装置１２，１１２の変形の後、さらに行っても良く、また断面変形装置１２，１１２の縦ローラ１６、縦プレス型１１６のみで変形された後、行っても良い。これら断面変形にかかる装置および断面形状の選択は、コイルの占積率や巻やすさ、断面変形の容易さなどを考慮して適宜設定することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコイル用素材の製造装置の第１実施形態の概略構成図である。
【図２】本実施形態のローラキャリア３８およびこれの周囲の構成の詳細図である。
【図３】本実施形態のローラキャリア３８の軸方向移動にかかる構成の詳細図である。
【図４】本実施形態の動作、特に導線１０を巻型２４に巻き付ける動作の説明図である。
【図５】本実施形態の動作、特に導線１０を巻型２４に巻き付ける動作の説明図である。
【図６】本実施形態の動作、特に導線１０を巻型２４に巻き付ける動作の説明図である。
【図７】本実施形態の動作、特に導線１０を巻型２４に巻き付ける動作の説明図である。
【図８】本実施形態の動作、特に導線１０を巻型２４に巻き付ける動作の説明図である。
【図９】本実施形態の動作、特に導線１０を巻型２４に巻き付ける動作の説明図である。
【図１０】本実施形態の動作、特に導線１０を巻型２４に巻き付ける動作の説明図である。
【図１１】本実施形態の動作、特に導線１０を巻型２４に巻き付ける動作の説明図である。
【図１２】本実施形態の動作、特にローラキャリアの軸方向の移動動作の説明図である。
【図１３】本実施形態の動作、特にローラキャリアの軸方向の移動動作の説明図である。
【図１４】本実施形態の動作、特にローラキャリアの軸方向の移動動作の説明図である。
【図１５】本実施形態の動作、特にローラキャリアの軸方向の移動動作の説明図である。
【図１６】本実施形態の動作、特にローラキャリアの軸方向の移動動作の説明図である。
【図１７】本発明の実施形態であるコイル用素材８２の形状を示す図である。
【図１８】本実施形態のコイル用素材８２を磁気コア９０に巻き付ける動作の説明図である。
【図１９】本実施形態のコイル用素材８２を磁気コア９０に巻き付ける動作の説明図である。
【図２０】本実施形態のコイル用素材８２を磁気コア９０に巻き付ける動作の説明図である。
【図２１】本実施形態のコイル用素材８２を磁気コア９０に巻き付ける動作の説明図である。
【図２２】本実施形態のコイル用素材８２を磁気コア９０に巻き付ける動作の説明図である。
【図２３】導線の断面形状の例を示す図である。
【図２４】導線の断面形状の例を示す図である。
【図２５】導線の断面形状の例を示す図である。
【図２６】導線の断面形状の例を示す図である。
【図２７】本発明のコイル用素材の製造装置の第２実施形態の概略構成図である。
【図２８】本発明のコイル用素材の製造装置の第３実施形態を説明するための図である。
【図２９】本発明のコイル用素材の製造装置の第３実施形態を説明するための図である。
【図３０】本発明のコイル用素材の製造装置の第３実施形態を説明するための図である。
【図３１】本発明のコイル用素材の製造装置の第３実施形態を説明するための図である。
【図３２】本発明のコイル用素材の製造装置の第３実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  導線、１２，１１２  断面変形装置、１８  成形前焼鈍装置、２０  素材成形装置、２２  テーブル、２４，１２４，２２４  巻型、２６  第２線部分、２８  第１線部分、３６，１３６，２３６  押圧ローラ、３８  ローラキャリア、４０  キャリア軸、４２  キャリアアーム、４６  ハンマ、７２  従動ローラ、７４  レール、７６  進出面、７８  退避面、８０  斜面、８２  コイル用素材、８４  成形後焼鈍炉、８６  第２線部分、８８  第１線部分、９０  磁気コア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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