(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体部材を複数用意し、長さ方向において対向する端部同士を圧接して接合することによりコイル状部材を形成するコイル状部材の製造方法であって、
圧接する一方の平導体部材を第１クランプ治具で挟むと共に、他方の平導体部材を第２クランプ治具で挟む挟持工程と、
この挟持工程ののち、前記第１クランプ治具と前記第２クランプ治具とを近づけるように相対的に移動させて一方の平導体部材と他方の平導体部材との長さ方向において対向する端部同士を圧接する圧接工程と、
この圧接工程ののち、前記第１クランプ治具を一方の平導体部材から離すと共に、前記第２クランプ治具を他方の平導体部材から離す離間工程とを含み、
前記第１クランプ治具及び前記第２クランプ治具は、それぞれ、３以上に分割された挟持部により平導体部材を挟むように構成し、
前記３以上に分割された挟持部のうちの少なくとも２つは、平導体部材の角部に対応する凹部を設けた角部挟持部とし、
前記第１クランプ治具と前記第２クランプ治具との対向方向から見て、前記角部挟持部を平導体部材の２対の対向面に対してそれぞれ斜めとなる方向に移動させることにより、前記挟持工程において平導体部材を挟むと共に、前記離間工程において平導体部材から離す
ことを特徴とするコイル状部材の製造方法。
【請求項２】
前記第１クランプ治具及び前記第２クランプ治具は、それぞれ、平導体部材の角部に個別に対応する４つの角部挟持部を有するように構成することを特徴とする請求項１記載のコイル状部材の製造方法。
【請求項３】
前記挟持工程、前記圧接工程、及び、前記離間工程を順番に複数回繰り返して行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコイル状部材の製造方法。
【請求項４】
連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体部材を複数用意し、長さ方向において対向する端部同士を圧接して接合することによりコイル状部材を形成するコイル状部材の製造装置であって、
圧接する一方の平導体部材を挟む第１クランプ治具と、圧接する他方の平導体部材を挟む第２クランプ治具とを備え、
前記第１クランプ治具及び前記第２クランプ治具は、それぞれ、３以上に分割された挟持部を有し、
前記３以上に分割された挟持部のうちの少なくとも２つは、平導体部材の角部に対応する凹部が設けられた角部挟持部であり、
前記角部挟持部は、前記第１クランプ治具と前記第２クランプ治具との対向方向から見て、平導体部材の２対の対向面に対してそれぞれ斜めとなる方向に移動することにより、平導体部材を挟み、又は、平導体部材から離れるように構成された
ことを特徴とするコイル状部材の製造装置。
【請求項５】
前記第１クランプ治具及び前記第２クランプ治具は、それぞれ、平導体部材の角部に個別に対応する４つの角部挟持部を有することを特徴とする請求項４記載のコイル状部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平導体を用いたコイル状部材の製造方法及びコイル状部材の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コアの周りにコイル状部材が配設されたコイル部を有するコイル装置としては、例えば、モータ、発電機、又は、トランス等の電気機器が挙げられ、広く使用されている。このようなコイル装置としては、例えば、環状部材の径方向に複数のコアを配設し、各コアの周りにそれぞれコイル状部材を配設したものが知られている。このコイル装置では、低損失科及び小型化を図るうえで、コイル状部材の占積率を高めることが求められている。
【０００３】
しかし、環状部材の径方向に複数のコアを配設したコイル装置では、隣接する各コアの間の空間が、環状部材の中心側よりも外側の方が広くなるので、平角線を巻回したコイル状部材を配設すると、外側に隙間できてしまうという問題があった。そのため、平角線を用いた場合には、６０％程度の占積率しか得ることができなかった。
【０００４】
そこで、丸線を積層して巻くことによりコイル状部材を形成し、コアの外側において丸線の積層数を多くすることにより、占積率を高める方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、丸線を積層した場合、隣接する丸線の間に隙間ができてしまうので、占積率を十分に高くすることができないという問題があった。また、積層するので、放熱性が低下してしまい、丸線で発生した熱により抵抗が上昇してしまうという問題もあった。更に、コアの外側において積層数を多くするなど製造方法が複雑でコストが高くなってしまうという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７４８７８号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１３／１８７５０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体部材を複数用意し、長さ方向において対向する端部同士を圧接して接合することによりコイル状部材を形成することが行われている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、コアの形状及びコイル状部材が配設される空間部の形状に合わせて、平導体部材を形成し、接合することができるので、コアの形状及びコイル状部材が配設される空間部の形状に合ったコイル状部材を形成することができ、コイル状部材の占積率を高くすることができる。
【０００７】
しかし、例えば、丸線同士を圧接する場合には、比較的容易に丸線をクランプ治具で挟むことができ、圧力も均等に加えることができるのに対して、平導体部材は平たく角部があるので、クランプ治具で挟むことが難しく、圧力も均等に加えることが難しいという問題があった。また、例えば、丸線の場合には、圧接により接合部の太さが太くなっても、外周が円弧であるので、クランプ治具を丸線から離すことができるのに対して、平導体部材は、圧接により接合部の太さが太くなると、クランプ治具に密着して離すことが難しいという問題もあった。
【０００８】
本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、平導体部材を容易にかつ強固に圧接することができるコイル状部材の製造方法及びコイル状部材の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のコイル状部材の製造方法は、連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体部材を複数用意し、長さ方向において対向する端部同士を圧接して接合することによりコイル状部材を形成するものであって、圧接する一方の平導体部材を第１クランプ治具で挟むと共に、他方の平導体部材を第２クランプ治具で挟む挟持工程と、この挟持工程ののち、第１クランプ治具と第２クランプ治具とを近づけるように相対的に移動させて一方の平導体部材と他方の平導体部材との長さ方向において対向する端部同士を圧接する圧接工程と、この圧接工程ののち、第１クランプ治具を一方の平導体部材から離すと共に、第２クランプ治具を他方の平導体部材から離す離間工程とを含み、第１クランプ治具及び第２クランプ治具は、それぞれ、３以上に分割された挟持部により平導体部材を挟むように構成し、３以上に分割された挟持部のうちの少なくとも２つは、平導体部材の角部に対応する凹部を設けた角部挟持部とし、第１クランプ治具と第２クランプ治具との対向方向から見て、角部挟持部を平導体部材の２対の対向面に対してそれぞれ斜めとなる方向に移動させることにより、挟持工程において平導体部材を挟むと共に、離間工程において平導体部材から離すものである。
【００１０】
本発明のコイル状部材の製造装置は、連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体部材を複数用意し、長さ方向において対向する端部同士を圧接して接合することによりコイル状部材を形成するものであって、圧接する一方の平導体部材を挟む第１クランプ治具と、圧接する他方の平導体部材を挟む第２クランプ治具とを備え、第１クランプ治具及び第２クランプ治具は、それぞれ、３以上に分割された挟持部を有し、３以上に分割された挟持部のうちの少なくとも２つは、平導体部材の角部に対応する凹部が設けられた角部挟持部であり、角部挟持部は、第１クランプ治具と第２クランプ治具との対向方向から見て、平導体部材の２対の対向面に対してそれぞれ斜めとなる方向に移動することにより、平導体部材を挟み、又は、平導体部材から離れるように構成されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１クランプ治具及び第２クランプ治具が３以上に分割された挟持部を有し、そのうちの少なくとも２つは平導体部材の角部に対応する凹部が設けられた角部挟持部であり、この角部挟持部を第１クランプ治具と第２クランプ治具との対向方向から見て平導体部材の２対の対向面に対してそれぞれ斜めとなる方向に移動させることにより、平導体部材を挟むと共に、平導体部材から離すようにしたので、平たく角部を有する平導体部材であっても、容易にクランプ治具により挟むことができ、圧力も容易に加えることができる。また、圧接により平導体部材の接合部の太さが太くなっても、平導体部材から容易にクランプ治具を離すことができる。よって、平導体部材を容易にかつ強固に圧接することができ、平導体部材を用いたコイル状部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るコイル状部材の製造方法により製造するコイル状部材の構成を表す図である。
【図２】図１に示したコイル状部材をＩ方向から見た図である。
【図３】図１に示したコイル状部材を構成する平導体部材の一構成例を表す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るコイル状部材の製造方法における各製造工程を表す図である。
【図５】第１クランプ治具及び第２クランプ治具の構成を表す図である。
【図６】第１クランプ治具及び第２クランプ治具の動作を表す図である。
【図７】第１クランプ治具及び第２クランプ治具の作用を説明するための図である。
【図８】第１クランプ治具及び第２クランプ治具の他の構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係るコイル状部材の製造方法により製造するコイル状部材１０の構成を表す図である。図２は、図１に示したコイル状部材１０をＩ方向から見た状態を表している。図３は、図１に示したコイル状部材１０を構成する平導体部材１１の一構成例を表すものである。このコイル状部材１０は、連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体部材１１を複数用意し、長さ方向において対向する端部同士を圧接して接合することにより形成されたものである。
【００１５】
平導体部材１１とは、丸線導体部材に対して平面で構成された帯状（テープ状）の導体部材をいう。すなわち、平導体部材とは、図３（Ａ）、（Ｂ）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、長さ方向ＢＬに直交する断面が矩形状または角丸矩形状の導体部材をいう。なお、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構造を表すものである。
【００１６】
平導体部材１１の長さは、例えば、１周以下とすることが好ましい。コイル状部材１０は、例えば、螺旋進行方向の一方から他方に向かい、螺旋進行方向に対して直交する方向における一方の平導体部材１１の幅Ｗ１が広くなるように構成されることが好ましい。コイル状部材１０は、また、螺旋進行方向の一方から他方に向かい、平導体部材１１の高さＨが低くなるように構成されることが好ましい。平導体部材１１の高さＨというのは、螺旋進行方向における長さである。なお、平導体部材１１の断面積は、螺旋進行方向に対して直交する２つの方向で一定としてもよいが、目的に応じて異ならせてもよい。
【００１７】
図４は本実施の形態に係るコイル状部材１０の製造方法における各製造工程を表すものである。このコイル状部材１０の製造方法は、圧接する一方の平導体部材１１を第１クランプ治具２１で挟むと共に、他方の平導体部材１１を第２クランプ治具２２で挟む挟持工程（図４（Ａ）参照）と、この挟持工程ののち、第１クランプ治具２１と第２クランプ治具２２とを近づけるように相対的に移動させて一方の平導体部材１１と他方の平導体部材１１との長さ方向において対向する端部同士を圧接する圧接工程（図４（Ｂ）参照）と、この圧接工程ののち、第１クランプ治具２１を一方の平導体部材１１から離すと共に、第２クランプ治具２２を他方の平導体部材１１から離す離間工程（図４（Ｃ）参照）とを含んでいる。
【００１８】
挟持工程では、図４（Ａ）に示したように、第１クランプ治具２１を図示しない移動手段により移動させて一方の平導体部材１１を挟むと共に、第２クランプ治具２２を図示しない移動手段により移動させて他方の平導体部材１１を挟み、一方の平導体部材１１の長さ方向における端部と、他方の平導体部材１１の長さ方向における端部とを対向させて配置する。その際、一方の平導体部材１１の接合側の端部は、第１クランプ治具２１から所定量突出させ、他方の平導体部材１１の接合側の端部は、第２クランプ治具２２から所定量突出させて、第１クランプ治具２１と第２クランプ治具２２は所定の間隔を開けて対向配置する。
【００１９】
圧接工程では、図４（Ｂ）に示したように、図示しない移動手段により第１クランプ治具２１と第２クランプ治具２２とを近づけるように相対的に移動させて、一方の平導体部材１１と他方の平導体部材１１との端部同士を圧着する。これにより、一方の平導体部材１１と他方の平導体部材１１との接合部１２では、力が加わり、第１クランプ治具２１又は第２クランプ治具２２で挟んでいる平導体部材１１の部分よりも太さが太くなる。
【００２０】
離間工程では、図４（Ｃ）に示したように、第１クランプ治具２１を図示しない移動手段により移動させて一方の平導体部材１１から離すと共に、第２クランプ治具２２を図示しない移動手段により移動させて他方の平導体部材１１から離す。離間工程ののち、例えば、図４（Ｄ）に示したように、図示しない移動手段により第１クランプ治具２１と第２クランプ治具２２とを離すように相対的に移動させて、図４（Ａ）に示した位置まで戻す。そののち、必要に応じて、上述した挟持工程、圧接工程、及び、離間工程を順番に複数回繰り返して行う。
【００２１】
その際、第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２は、例えば、図５に示したように、３以上に分割された挟持部２３により平導体部材１１を挟むように構成することが好ましい。３以上に分割された挟持部２３のうちの少なくとも２つは、平導体部材１１の角部に対応する凹部２４Ａを設けた角部挟持部２４とすることが好ましい。なお、図５は、第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２をそれらの対向方向から見た図であり、第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２をそれぞれ４つに分割した挟持部２３により構成し、各挟持部２３がいずれも凹部２４Ａを有する角部挟持部２４である場合を示している。
【００２２】
第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２は、例えば、図６に示したように、第１クランプ治具２１と第２クランプ治具２２との対向方向から見て、角部挟持部２４を平導体部材１１の２対の対向面（１対の幅広面ＷＳと１対の幅狭面ＷＴ）に対してそれぞれ斜めとなる方向に移動させることにより、挟持工程において平導体部材１１を挟むと共に、離間工程において平導体部材１１から離すようにすることが好ましい。すなわち、挟持工程においては、各角部挟持部２４の凹部２４Ａと、これに対向する幅広面ＷＳ及び幅狭面ＷＴとの間隔が、どちらも小さくなるように各角部挟持部２４を移動させ、離間工程においては、各角部挟持部２４の凹部２４Ａと、これに対向する幅広面ＷＳ及び幅狭面ＷＴとの間隔が、どちらも大きくなるように各角部挟持部２４を移動させることが好ましい。
【００２３】
このように各角部挟持部２４を移動させることにより、挟持工程において、平たく角部を有する平導体部材１１であっても、容易に第１クランプ治具及び第２クランプ治具２２により挟むことができ、圧力も容易に加えることができる。また、図７に示したように、圧接により平導体部材１１の接合部１２の太さが太くなっても、平導体部材１１が第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２に密着せずに、離間工程において、平導体部材１１から容易に第１クランプ治具及び第２クランプ治具２２を離すことができる。
【００２４】
なお、上記説明では、第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２をそれぞれ４つに分割した挟持部２３により構成し、各挟持部２３がいずれも凹部２４Ａを有する角部挟持部２４である場合について具体的に説明したが、例えば、図８に示したように、第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２をそれぞれ３つに分割した挟持部２３により構成し、そのうちの２つの挟持部２３が凹部２４Ａを有する角部挟持部２４であるように構成してもよい。
【００２５】
この場合、角部挟持部２４については、挟持工程及び離間工程において、上述したように、第１クランプ治具２１と第２クランプ治具２２との対向方向から見て、角部挟持部２４を平導体部材１１の２対の対向面（１対の幅広面ＷＳと１対の幅狭面ＷＴ）に対してそれぞれ斜めとなる方向に移動させる。凹部２４Ａが設けられていない挟持部２３については、挟持工程及び離間工程において、平導体部材１１に対して接近又は離間するように移動させてもよく、また、移動させなくてもよい。
【００２６】
このように本実施の形態によれば、第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２が３以上に分割された挟持部２３を有し、そのうちの少なくとも２つは平導体部材１１の角部に対応する凹部２４Ａが設けられた角部挟持部２４であり、この角部挟持部２４を第１クランプ治具２１と第２クランプ治具２２との対向方向から見て平導体部材１１の２対の対向面に対してそれぞれ斜めとなる方向に移動させることにより、平導体部材１１を挟むと共に、平導体部材１１から離すようにしたので、平たく角部を有する平導体部材１１であっても、容易に第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２により挟むことができ、圧力も容易に加えることができる。また、圧接により平導体部材１１の接合部１２の太さが太くなっても、平導体部材１１から容易に第１クランプ治具２１及び第２クランプ治具２２を離すことができる。よって、平導体部材１１を容易にかつ強固に圧接することができ、平導体部材１１を用いたコイル状部材１０を得ることができる。
【００２７】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
モータ、発電機、又は、トランス等の電気機器に用いることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…コイル状部材、１１…平導体部材、１２…接合部、２１…第１クランプ治具、２２…第２クランプ治具、２３…挟持部、２４…角部挟持部、２４Ａ…凹部
【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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