(57)【要約】【課題】巻線占積率を長期に渡って維持できるとともに、所定量の電線を予め切り取って捻れを解消する方法に比べて、歩留まりが低下する事態を防止できる。【解決手段】電線１３が巻芯１４に巻き取られる直前に、ダイス１５を用いて塑性加工し、電線１３の捻れ角度に対して逆方向に捻れが生じるような形状に変形する。また、熱処理により、内部応力及び残留応力といった電線１３の線癖を低減する。巻芯１４に巻き取られた後の各電線１３が安定化し、巻線占積率を長期に渡って維持できるとともに、所定量の電線を予め切り取って捻れを解消する方法に比べて、歩留まりが低下する事態を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単線である電線を所定の巻芯に巻き取るコイルの製造方法であって、
（ａ）所定の加工治具により前記電線に塑性加工を行って前記電線の捻れが排除された状態を得る工程と、
（ｂ）前記（ａ）の工程により処理された前記電線を前記巻芯に巻き取る工程と
を連続的に備えるコイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコイルの製造方法であって、
前記（ａ）の工程と同時に前記電線の熱処理を行うことを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のコイルの製造方法であって、
前記（ａ）の工程と前記（ｂ）の工程との間に前記電線の熱処理を行うことを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のコイルの製造方法であって、
前記（ｂ）の工程と同時に前記電線の熱処理を行うことを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載のコイルの製造方法であって、
（ｃ）前記（ａ）の工程の前に、前記電線の捻れの状態を検出する工程をさらに備え、
前記（ａ）の工程において、前記（ｃ）の工程での検出結果に基づいて、前記電線の前記塑性加工を行うことを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のコイルの製造方法であって、
前記（ａ）の工程において、前記（ｃ）の工程で検出された前記電線の捻れ角度と逆方向に当該電線を捻る角度で前記塑性加工を行うことを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載のコイルの製造方法であって、
前記（ａ）の工程において使用される前記加工治具がダイスであるコイルの製造方法。
【請求項８】
請求項２に記載のコイルの製造方法であって、
前記（ａ）の工程において使用される前記加工治具がダイスであり、当該ダイスを加熱して前記電線の前記熱処理を行うことを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のコイルの製造方法であって、
前記熱処理において、動的回復または動的再結晶が可能な熱履歴を与える温度に前記ダイスを加熱することを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項１０】
請求項３または請求項４に記載のコイルの製造方法であって、
前記熱処理において、前記電線をレーザー照射で焼鈍することを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項１１】
請求項３または請求項４に記載のコイルの製造方法であって、
前記熱処理において、前記電線を熱風で焼鈍することを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項１２】
請求項２から請求項４までのいずれかに記載のコイルの製造方法であって、
前記熱処理において、前記電線を通電加熱することを特徴とするコイルの製造方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のコイルの製造方法であって、
前記（ａ）の工程において、前記電線としての丸電線を断面非円に塑性加工することを特徴とするコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単線である電線を所定の巻芯に巻き取るコイルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源用のモータの出力を向上させるには、そのモータに用いられるコイルの巻線占積率を高めることが有効である。
【０００３】
一般に、図６の如く、モータ用のコイル３ａは、ボビン１から供給された電線３がモータのティース等の巻芯（鉄心等）５の外周に略螺旋状に重ね巻きされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電線３を巻芯５に巻き付けていくと、わずかな行路差等が原因で捻れが生じて、内部応力が溜まったままとなり、巻き戻りが生じて巻線占積率が低下するおそれがあり、長期的な信頼性が低下する。
【０００５】
特に、電線３として断面円形状でない平角電線等をコイル３ａの巻線として使用する場合、電線３が巻き取られる角度によっては最大９０度も押さえ込んで巻き取ることが起こり得るため、捻れによる内部応力が顕著となる。そうすると、振動などによりコイル３ａ内の電線３の一部が捻れから復帰しようとしたときに、その復帰後に、積層されている電線３同士の間に隙間ができて、巻線占積率が低下するおそれがある。
【０００６】
そこで、ボビン１から供給する電線３に溜まる捻れを防止するため、例えば断面円形状の電線（丸線）等では、巻芯５に巻き取る前に所定量の電線３を予め切り取って、その一端を自由端にする方法がある。このように一端が自由端となれば、電線３が捻れた方向と逆方向に自由端が回転するため、捻れを容易に防止することが可能である。
【０００７】
しかしながら、所定量の電線３を予め切り取る場合、各コイル３ａに巻き取られる電線３の長さが、必ずしも一定ではないため、コイル３ａとして必要な電線３の量に対して、電線３が寸足らずとなったり余分な長さに切り取られたりして、その歩留まりが低下する。したがって、コイル３ａの生産能力が著しく低下するおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、ボビンからの電線を巻芯に巻き取る際に、予め電線を切り取ることなく、高い巻線占積率を維持し得るコイルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、請求項１に記載の発明は、単線である電線を所定の巻芯に巻き取るコイルの製造方法であって、（ａ）所定の加工治具により前記電線に塑性加工を行って前記電線の捻れが排除された状態を得る工程と、（ｂ）前記（ａ）の工程により処理された前記電線を前記巻芯に巻き取る工程とを連続的に備えるものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコイルの製造方法であって、前記（ａ）の工程と同時に前記電線の熱処理を行うものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のコイルの製造方法であって、前記（ａ）の工程と前記（ｂ）の工程との間に前記電線の熱処理を行うものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のコイルの製造方法であって、前記（ｂ）の工程と同時に前記電線の熱処理を行うものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載のコイルの製造方法であって、（ｃ）前記（ａ）の工程の前に、前記電線の捻れの状態を検出する工程をさらに備え、前記（ａ）の工程において、前記（ｃ）の工程での検出結果に基づいて、前記電線の前記塑性加工を行うものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のコイルの製造方法であって、前記（ａ）の工程において、前記（ｃ）の工程で検出された前記電線の捻れ角度と逆方向に当該電線を捻る角度で前記塑性加工を行うものである。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれかに記載のコイルの製造方法であって、前記（ａ）の工程において使用される前記加工治具がダイスである。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項２に記載のコイルの製造方法であって、前記（ａ）の工程において使用される前記加工治具がダイスであり、当該ダイスを加熱して前記電線の前記熱処理を行うものである。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のコイルの製造方法であって、前記熱処理において、動的回復または動的再結晶が可能な熱履歴を与える温度に前記ダイスを加熱するものである。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載のコイルの製造方法であって、前記熱処理において、前記電線をレーザー照射で焼鈍するものである。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載のコイルの製造方法であって、前記熱処理において、前記電線を熱風で焼鈍するものである。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項２から請求項４までのいずれかに記載のコイルの製造方法であって、前記熱処理において、前記電線を通電加熱するものである。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１から請求項１２までのいずれかに記載のコイルの製造方法であって、前記（ａ）の工程において、前記電線としての丸電線を断面非円に塑性加工するものである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明のコイルの製造方法は、加工治具により前記電線に塑性加工を行って前記電線の捻れが排除された状態を得た後に、電線を前記巻芯に巻き取るので、電線の形状が、最終的に塑性加工されて変形された形状になり、その歪みの方が大きいので元の捻れの影響を排除することができる。これにより、巻いた形状を長期に渡って維持でき、モータの長期的な信頼性を保つことができるとともに、所定量の電線を予め切り取って捻れを解消する方法に比べて、歩留まりや生産性が低下する事態を防止できる。また、塑性加工後に電線を熱処理して、電線の残留応力（歪み、線癖）を低減すると一層効果が高まる。
【００２３】
この場合、例えば請求項２のように、塑性加工と同時に熱処理してもよいし、請求項３のように、塑性加工後であって巻取り前に熱処理してもよいし、あるいは請求項４のように、巻取りと同時に熱処理してもよい。
【００２４】
請求項５に記載の発明のコイルの製造方法は、電線の捻れの状態を検出し、その検出結果に基づいて電線の前記塑性加工を行うので、例えば請求項６のように、電線の捻れ角度と逆方向に当該電線を捻る角度で塑性加工を行うなどすれば、巻芯に巻き取られた後の各電線が安定化する利点がある。
【００２５】
尚、加工治具としては、請求項７のようなダイスを使用することで、電線の塑性加工を容易に実施できる。
【００２６】
加工治具としてダイスを使用する場合、請求項８のように、そのダイスを加熱することで、電線の熱処理を容易に行うことができる。
【００２７】
この場合、望ましくは、請求項９のように、動的回復及び動的再結晶が可能な熱履歴を与える温度にダイスを加熱すれば、電線を巻芯に巻取って重ね合わせた際に、降伏点以上の圧力で加熱・加圧して、接合界面に動的再結晶を生じさせながら容易に拡散接合することができる。
【００２８】
あるいは、熱処理については、請求項１０のようなレーザー照射で電線を焼鈍したり、請求項１１のように電線を熱風で焼鈍したり、請求項１２のように、電線を通電加熱したりすることで、容易に電線を熱処理できる。
【００２９】
特に、請求項１３のように、丸電線を断面非円に塑性加工する場合に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
｛第１実施形態｝
図１は本発明の第１実施形態に係るコイルの製造方法を示すフローチャート、図２はそのコイルの製造方法を示す模式図である。
【００３１】
このコイルの製造方法は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源用のモータに用いられるコイルの巻線占積率を高めることを目的とするもので、図１及び図２の如く、ボビン１１から供給される単線としての電線１３の捻れを検出し（ステップＳ０１：捻れ検出工程）、その電線１３を巻芯１４に巻き付ける直前の箇所で、その電線１３に対して熱処理を加えて内部応力及び残留応力といった電線１３の線癖を低減しながら、捻れ検出工程（ステップＳ０１）での検出結果に基づいて、電線の塑性加工が容易なダイス（加工治具）１５を通すなどの方法で電線１３に塑性加工を行って所定の断面形状を得て（ステップＳ０２：熱処理・塑性加工工程）、この状態で電線１３を巻芯１４に巻き取る（ステップＳ０３：巻取り工程）。
【００３２】
ここで適用される電線１３は、例えば図３に示したような平角電線１３ａであってもよく、あるいは図４に示したような丸電線１３ｂであってもよい。ただし、図４に示したような丸電線の場合、電線１３の捻れの検出が困難である場合があるが、その場合は、捻れ検出工程（ステップＳ０２）を省略して電線１３を所定形状に強制的に塑性加工をすればよい。
【００３３】
また、巻芯１４は、例えばモータのステータ（固定子）のティースであり、例えば、粉末状の軟磁性材料の成形体が使用される。
【００３４】
捻れ検出工程（ステップＳ０１）では、例えばダイス１５に供給される直前の電線１３の形状を撮像カメラ１６で撮像し、この撮像された像をコンピュータ装置である制御部１７で画像認識することで、当該電線１３の捻れ角度を検出する方法が採用される。ただし、かかる画像認識による捻れ検出は一例であり、どのような方法で電線１３の捻れ角度を検出しても差し支えない。
【００３５】
熱処理・塑性加工工程（ステップＳ０２）における熱処理では、通常の伸線作業に用いられる一般的な電線加熱装置１８が使用される。電線１３として純銅が使用される場合は、電線加熱装置１８は例えば１５０℃以上に加熱を行うように構成される。かかる電線加熱装置１８は、ダイス１５による塑性加工と同時に実施してもよいし、あるいは、巻芯１４に巻き取られるのと同時に実施しても良い。この電線加熱装置１８は、制御部１７の制御に従って動作する。
【００３６】
熱処理・塑性加工工程（ステップＳ０２）における塑性加工では、例えば図３または図４に示したようなダイス１５が使用される。このダイス１５は、電線１３の上下径を規制加工する上ローラ２１ａ及び下ローラ２１ｂと、電線１３の左右径を規制加工する一対の側方ローラ２３ａ，２３ｂとを備えたローラ・ダイスであり、例えば電線１３（１３ａ，１３ｂ）が上ローラ２１ａと下ローラ２１ｂの間を通過することでその上下径が規制加工された後、当該電線１３が一対の側方ローラ２３ａ，２３ｂの間を通過することで、その左右径が規制加工されるようになっている。これにより、電線１３は、断面非円、例えば図３または図４に示したような平坦な平角電線１３ｃとして巻き取られる。
【００３７】
これに加えて、このダイス１５の上ローラ２１ａ及び下ローラ２１ｂは、制御部１７の制御に従ってそれぞれ個別に上下動可能とされ、また、各側方ローラ２３ａ，２３ｂも、制御部１７の制御に従ってそれぞれ個別に左右方向に移動可能とされる。これにより、電線１３の捻れ角度に応じて、塑性加工の強さを調整できる。
【００３８】
さらに、これらの各ローラ２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂの軸角度は、制御部１７の制御に従って変更可能とされる。このように、加工治具である各ローラ２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂの位置を任意に３次元制御することが可能とされているので、捻れ検出工程（ステップＳ０１）での検出結果に基づいて、電線１３の線癖をフィードバックするようにして塑性加工することが可能である。
【００３９】
具体的には、制御部１７は、捻れ検出工程（ステップＳ０１）で検出された電線１３の捻れ角度に対して逆方向に捻れが生じるように、電線１３の塑性加工が行われるようになっている。これにより、電線１３は、捻れ癖が緩和された状態で、図５に示したように巻芯１４に巻き取られることになる。尚、図５では、便宜上巻芯１４の右側の各電線１３部分を図示省略している。
【００４０】
以上のように、図３または図４に示したダイス１５を使用すれば、電線１３が平角電線１３ａであるか丸電線１３ｂであるかに拘わらず、最終的には巻芯１４に巻き取られる直前に施された塑性変形が電線１３の形状を支配することになるため、元の捻れの影響が排除される。また、ダイス１５は単純な孔空きダイスであっても、３次元的に可動であれば使用することができる。
【００４１】
また、熱処理により、内部応力及び残留応力といった電線１３の線癖を低減できるので、巻芯１４に巻き取られた後の各電線１３が図５に示したように安定化する。
【００４２】
特に、電線１３の捻れ角度に対して逆方向に捻れが生じるように、電線１３の塑性加工が行われるので、巻芯１４に巻き取られた後の各電線１３が図５に示したように安定化する利点がある。
【００４３】
したがって、巻線占積率を長期に渡って維持でき、モータの長期的な信頼性を保つことができるとともに、所定量の電線を予め切り取って捻れを解消する方法に比べて、歩留まりが低下する事態を防止できる。
【００４４】
尚、図３または図４に示した加工治具（ダイス１５）は一例であり、電線１３の形状を塑性加工できるものであれば、どのような加工治具を使用しても差し支えない。
【００４５】
また、上記実施の形態では、ダイス１５とは別に電線加熱装置１８を設け、この電線加熱装置１８で電線１３の熱処理を行っていたが、ダイス１５の各ローラ２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ自体を加熱し、そのローラ２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂの熱により電線１３の熱処理を行うようにしてもよい。この場合、電線１３の動的回復及び動的再結晶が可能な熱履歴を与える温度にローラ２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂを加熱すればよい。これにより、電線１３の熱処理を容易に行うことができるとともに、動的回復及び動的再結晶が可能な熱履歴を与える温度にダイス１５を加熱することで、電線１３を巻芯１４に巻取って重ね合わせた際に、降伏点以上の圧力で加熱・加圧して、接合界面に動的再結晶を生じさせながら容易に拡散接合することができる。
【００４６】
あるいは、ダイス１５による電線１３の塑性加工を冷間で実施し、その塑性加工の後にレーザー照射で焼鈍したり熱風を与えて焼鈍したり通電加熱したりして、巻芯１４に巻き取られる直前に電線１３を熱処理してもよい。これにより、電線１３を容易に熱処理できる。
【００４７】
また、上記実施の形態では、最終的に平坦な平角電線１３ｃに塑性加工する例について説明したが、断面非円であれば、例えば長円や楕円に塑性加工されてもよい。
【００４８】
あるいは、電線１３の熱処理により内部応力及び残留応力といった電線１３の線癖を低減しているため、最終的に巻芯１４に巻き取られる際に、断面円形状（丸電線）に塑性加工するだけでも、捻れが充分に緩和されるのであれば、熱処理・塑性加工工程で断面円形状（丸電線）に塑性加工しても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコイルの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１実施形態に係るコイルの製造方法を示す模式図である。
【図３】捻れた状態の平角電線がダイスにより塑性加工される例を示す図である。
【図４】捻れた状態の丸電線がダイスにより塑性加工される例を示す図である。
【図５】ダイスにより塑性加工された電線が巻芯に巻き取られた状態を示す図である。
【図６】従来のコイルの製造方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１  ボビン
１３  電線
１４  巻芯
１５  ダイス
１６  撮像カメラ
１７  制御部
１８  電線加熱装置
【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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