(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状縁部およびギザギザ縁部を有する成型ストリップ（４ａ，４ｂ）を巻き付けステーションに受け入れ，
マンドレルに上記成型ストリップを巻き付けてらせん巻きを形成し，ここで上記ストリップの面を上記らせん巻きの軸に対して実質的に垂直とする電気機械用積層コアを製造する方法であって，
上記マンドレルが上記らせん巻きの内側にあるときに，上記マンドレルの直径を第１の所定量だけ拡大して上記らせん巻きのコイルに引っ張り緊張を付与し，
上記緊張したらせん巻きの各コイルを，一または複数の隣り合うターンに対して固定して積層コアを形成し，
上記第１の所定量よりも大きな第２の所定量だけ上記マンドレルの直径を縮小して上記積層コアを緩め，
上記積層コアを上記マンドレルから取り除くことを特徴とする，
電気機械用積層コアを製造する方法。
【請求項２】
上記積層コアが所定の公称内径を有しており，
上記巻き付けステップが上記積層コアの公称内径よりも最大５％小さい上記マンドレルの直径（Ｄ１）を用いて実行され，
上記固定ステップが上記積層コアの公称内径よりも最大５％大きい上記マンドレルの直径（Ｄ２）を用いて実行される，請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記マンドレルが，巻き付けステーション，仕上げステーションおよび排出ステーションの間で移動するように取り付けられており，上記巻き付けステップが上記巻き付けステーションにおいて実行され，上記コイルの固定が上記仕上げステーションにおいて実行され，上記マンドレルからの上記積層コアの取り外しが上記排出ステーションにおいて実行される，請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記マンドレルが上記巻き付けステーションから上記仕上げステーションに移動する間に上記マンドレルの直径を拡大するステップが実行され，上記マンドレルが上記仕上げステーションから上記排出ステーションに移動する間に上記マンドレルの直径を縮小するステップが実行される，請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記マンドレルが上記仕上げステーションにある間に上記マンドレルの直径を広げるステップが実行され，上記マンドレルが上記排出ステーションにある間に上記マンドレルの直径を縮小するステップが実行される，請求項３に記載の方法。
【請求項６】
上記らせん巻きのターンが，上記巻きの外面に沿って長手方向にのびる溶接線によって互いに固定されている，請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
上記マンドレルに上記成型ストリップを巻き付けるステップが，上記成型ストリップの上記ギザギザ縁部を上記マンドレルに面して配置することを含む，請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
上記マンドレルに上記成型ストリップを巻き付けるステップが，上記成型ストリップの上記直線状縁部を上記マンドレルに面して配置することを含む，請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
プレス機（３）を用いて平坦金属ストリップを直線状縁部およびギザギザ縁部を有する成型ストリップ（４ａ，４ｂ）に形成し，
上記成形ストリップを上記巻き付けステーションに供給する，
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
直径が調整可能な円筒状マンドレル（２２），
成型ストリップを上記マンドレルに巻き付けてらせん巻きを形成し，ここで上記ストリップの面が上記らせん巻きの軸に対して実質的に垂直である，巻き付け手段，
上記らせん巻きをマンドレルに把持する把持手段，
上記らせん巻きのコイルを一体に固定して積層コアを形成する固定手段，
上記積層コアを上記マンドレルから取り外す排出手段，
を備える電気機械用積層コアを製造する装置であって，
上記マンドレルの直径を，第１の直径（Ｄ１），上記第１の直径（Ｄ１）よりも大きな第２の直径（Ｄ２），または上記第１の直径（Ｄ１）よりも小さな第３の直径（Ｄ３）に選択的に設定する調整手段（２３，２０２，２０３，２０４），ならびに
上記調整手段，上記巻き付け手段，上記把持手段，上記固定手段および上記排出手段の動作を制御する制御手段（１００）をさらに備え，
第１フェーズにおいて，
上記巻き付け手段が上記成型ストリップを上記マンドレルに巻き付けてらせん巻きを形成しているときに，上記調整手段が上記マンドレルを第１の直径に設定し，
第２フェーズにおいて，
上記マンドレルが上記らせん巻きの内側にあるときに上記調整手段が上記マンドレルを上記第２の直径に拡大して上記らせん巻きのターンに引っ張り緊張を付与し，
上記固定手段が上記ターンを互いに固定して積層コアを形成するときに上記把持手段が上記らせん巻きのターンを緊張位置に保持し，
第３フェーズにおいて，
上記調整手段が上記マンドレルを第３の直径に縮小して上記積層コアを緩め，
上記排出手段が上記積層コアを上記マンドレルから取り外す，
ことを特徴とする，
電気機械用積層コアを製造する装置。
【請求項１１】
複数の調整可能なマンドレル（２２）が設けられ，各マンドレルが，成型ストリップが上記マンドレルに巻き付けられてらせん巻を形成する巻き付けステーションと，上記らせん巻きが把持されかつ固定されて積層コアを形成する仕上げおよび固定ステーションと，上記積層コアが上記マンドレルから取り外される排出ステーションとの間で移動可能である，請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
３つのマンドレルが，上記巻き付けステーション，上記仕上げおよび固定ステーション，ならびに上記排出ステーションの間で周回移動するように取り付けられている，請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
上記装置が，平坦な金属ストリップを受け付け，それをプレスして直線状縁部とギザギザ縁部とを有する，マンドレルに巻き付けるためのストリップ・ブランク（４ａ，４ｂ）を形成するプレス・ステーション（３）をさらに含む，請求項１０から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
上記プレス・ステーションからストリップ・ブランクを受け付け，上記ストリップ・ブランクを断続的に上記巻き付けステーションに搬送するバッファリング・ステーション（５）をさらに含む，請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
上記バッファリング・ステーション（５）は，上記ストリップ・ブランクが周囲に掛けられる２つのプーリ（６ｂ，７）を備え，一方のプーリ（７）が上記バッファリング・ステーションに入るストリップ・ブランクの走行長を増減するために他方に対して可動である，
請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
上記マンドレル（２２）が，
管状本体の軸周りに回転するように支持部材に取り付けられた管状本体（２０１），
上記本体と同軸でありかつ上記本体に対して軸方向に移動可能な，広端部および狭端部を有する内部錐体（２０２），ならびに
上記本体に対して半径方向に動くように上記本体に取り付けられる複数の外側セグメントであって，上記本体に対する上記内部錐体の軸方向の移動によって上記外側セグメントの対応する半径方向の移動が生じる外側セグメント（２３），
を備えている，請求項１０から１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
上記マンドレルがさらに，
上記内部錐体の広端部に係合可能な圧力板（２０３），
上記圧力板に取り付けられ，上記管状本体の軸方向に移動可能であり，上記本体に対して軸方向に上記圧力板および内部錐体を動かす制御ロッド（２０４），ならびに
上記本体に対して軸方向に上記制御ロッドを選択的に動かすアクチュエータ，
をさらに備えている，請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
上記マンドレルがさらに，
上記外側セグメントと上記本体（２０１）の間に取り付けられ，上記本体に向けて半径方向内向きに上記外側セグメントを付勢する弾性張力部材（２３３）をさらに備えている，請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項１９】
請求項１から９のいずれかの方法を用いて積層コアを製造し，
上記積層コアに電気コイルを取り付ける，
電気機械用の回転子または固定子を製造する方法。
【請求項２０】
請求項１から９のいずれかの方法を用いて積層コアを製造し，
上記積層コアに電気コイルを取り付け，
上記積層コアおよび電気コイルを電気機械に組み込む，
電気機械を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
モーター，直流発電機（generators），交流発電機（alternators）などの電気機械（電機）（electrical machines）は，典型的には同軸の回転子（ロータ）と上記回転子の周囲の固定子（ステータ）とから構成される。回転子および固定子はそれぞれ一般にコア（心，core）を備えており，その周囲に電気ワイヤが巻回されて装置の磁気コイルを形成する。一般に上記回転子のコアは外部に縦溝（長手方向溝）を有する円筒形の金属部材を備え，縦溝内に巻き線を巻き付けることができる。環状の固定子のコアはその内面に縦溝を有しており，そこに固定子巻き線が巻き付けられる。
【０００２】
この発明は，このようなコアの製造に関するもので，これまで可能であったものよりも実質的に大径の電気機械用コアを製造する方法および装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００３】
電気機械用積層コア（laminated cores for electrical machines）は，シート金属からコア部材をプレスし（打ち抜き），プレスされた部材を重ねるように組み立てて電気モーターのコアを形成することで製造されている。
【０００４】
この工程では，金属シートまたはストリップがプレスされることで，固定子コアの環状部分と回転子コアの円盤状部分とが形成される。上記プレス工程において大量のスクラップが発生し，上記スクラップの発生を抑制する最初の試みは，はじめに上記シート材から上記回転子コア用円盤状部材をプレスし，次に，上記回転子コア部分が取り除かれることで形成される開口の周囲のシート材範囲から固定子コアを形成する環状部分をプレスすることにあった。しかしながら，このスクラップを減らすための技術の結果として，上記回転子コアおよび固定子コアが同じ金属シートまたはストリップから形成され，したがって必ず同じ磁気特性を持つことになる。
【０００５】
上記回転子コアおよび固定子コアに異なる磁気素材特性を持たせることができるようにするために，回転子コアおよび固定子コアを別々に製造する技術が開発されている。円盤状の回転子コアは従前と同様に金属シートまたはストリップからプレスされる。固定子用の環状コアを製造するときに生じるスクラップの量を減らすために，環状コア用の製造方法が開発されており，そこではギザギザの縁部（castellated edge）が形成された金属のストリップがらせん状に巻かれて環状の積層コアが形成される。
【０００６】
この方法の例を，たとえば米国特許第４３９５８１５号に見ることができ，この文献は，金属ストリップの一方の縁部に開口（openings）をプレスすることで積層固定子コアを形成し，上記金属ストリップをらせん形に形成して各コイルの内縁に放射状に開口を持たせ，その外縁が隣接するコアの積層を通して長手方向に延びるボルトを用いて，上記コイル状ストリップのらせん状巻きを一体に固定することを記載する。
【０００７】
上記プレスされたストリップを環状の固定子コアに形成するために，現在の従来技術では，上記ストリップを概略円筒状の巻き付けマンドレル（winding mandrel）に巻き付けて積層コア（laminated core）を形成し，その後に巻コア（wound core）を把持し，それを上記巻き付けマンドレルよりもやや大径の仕上げ（矯正，サイジング）マンドレル（sizing mandrel）に搬送している。上記仕上げマンドレルの使用は必須であり，それは，上記ストリップを巻き付けているときに，上記ストリップの厚さまたは金属特性のばらつきが，巻コイル（wound coil）において上記ストリップの縁部に形成されるスロットまたは開口部にわずかなずれを生じさせるからである。上記搬送は，巻コアを把持し，かつそれを上記巻き付けマンドレルから軸方向に引き抜き，さらに上記コアを上記仕上げマンドレルに軸方向に配置することによって行われる。上記仕上げマンドレルは典型的には先細りの先端を有しており，上記コイルの中への仕上げマンドレルの挿入が補助される。
【０００８】
従来の仕上げマンドレルは，上記コアの隣り合うコイル（adjacent coils of the core）の正確な位置合わせを確保する（保証する）ために，上記巻きコアの内面における開口（the openings）に噛み合う，その外面上において長手方向にのびるリッジ（隆起部）を有している。上記仕上げマンドレルは，そのわずかに大きな直径のために，上記コイルが上記マンドレルに配置されるときに引っ張り緊張（張力）（tensile strain）を上記コイルの巻き線に付与し，各コイルのストリップ材をわずかに伸ばし（slightly stretching），他方，上記リッジが上記ストリップの各コイルの開口と協働して正確な位置合わせが確保される。
【０００９】
当然のことではあるが，かなりの大きさのエネルギーが上記コアの巻きコイル内に保存され，たとえ小さな直径のコアであっても，上記仕上げマンドレルに搬送するときに上記巻きストリップを把持しかつ保持するために必要とされる機材はかなり大規模なものになる（considerable）。同様に，この作業中のコイルの伸びのために，かなり大きな力が上記巻コイルを上記仕上げマンドレルに配置するために必要となる。
【００１０】
次に上記巻き線のコイルは，好ましくはコアの外縁を溶接することによって一体に固定されて積層コアが形成される。完成した積層コアは次に上記仕上げマンドレルから取り外されるが，完成したコアと上記仕上げマンドレルの間が緊密に密着しているので，作業には再度大きな力が必要とされる。
【００１１】
当業者は，上記の従来の工程は，モーター巻線を受けるための軸方向に延びる内部溝を有する固定子コアを製造するためだけに使用することができることを容易に理解するであろう。さらに，上記巻き付け工程のときに，固定子巻線にロックされる応力が非常に大きく，かつ上記巻き付けマンドレルから上記仕上げマンドレルに上記コアを搬送するために使用される保持および搬送手段によって上記応力を克服しなければならず，さらに上記巻き付けられたコイルを上記仕上げマンドレル上に配置し，かつそこから取り除くために大きな力が必要とされるので，上記技術は，小径でかつ軸方向に短い固定子を製造するためにだけ使用可能である。
【発明の開示】
【００１２】
この発明は，大径かつ軸方向に長いコアを製造することができる，らせん状に巻かれたストリップから電気機械用コアを形成する方法および装置を提供することを目的とする。
【００１３】
第１の発明は，電気機械用積層コアを製造する方法を提供するものであって，
マンドレルに成型ストリップ（shaped strip）を巻き付けてらせん巻きを形成し，ここで上記ストリップの面（the plane of the strip）を上記らせん巻きの軸に対して実質的に垂直とし，
上記マンドレルが上記巻き（the winding）の内側にあるときに，上記マンドレルの直径を第１の所定量だけ拡大して上記らせん巻きのコイル（coils of the helical winding）に引っ張り緊張（引っ張り張力，引っ張り歪み，tensile strain）を付与し，
上記緊張したらせん巻きの各ターンを，一または複数の隣り合うターン（its adjacent turn or turns）に対して固定して積層コアを形成し，
上記第１の所定量よりも大きい第２の所定量だけ上記マンドレルの直径を縮小して上記積層コアを緩め（relax），
上記積層コアを上記マンドレルから取り除く，
ステップを備えている。
【００１４】
記載される実施形態において，上記らせん巻きのターン（the turns of the helical winding）は，上記コアの外面に沿って長手方向に延びる溶接線（複数）によって互いに固定される。実施態様において，上記コアの全長に沿って延びる３本の溶接線が用いられる。しかしながら，より多いまたはより少ない数の溶接線を用いてもよく，上記溶接線は上記巻きの軸に平行に直線状に延びてもよいし，らせん状にまたは他の経路に沿って延びてもよい。何本かのまたはすべての溶接線は，上記積層コアの軸長さの全体に沿って延びていなくてもよい。本質的な特徴は，上記らせん巻の各ターンがその隣に対して固定されて，その結果として単一の積層コア構造とされることである。
【００１５】
第２の発明は電気機械用積層コアを製造する装置を提供するものであり，上記装置は，  直径が調整可能な円筒状マンドレル，
上記マンドレルの直径を，第１の中間の直径，上記第１の直径よりも大きな第２の直径，および上記第１の直径よりも小さな第３の直径の間で調整する調整手段，
成型ストリップを，上記成型ストリップの面を上記マンドレル軸と実質的に垂直にして，上記マンドレルに巻き付けてコア巻きを形成する巻き付け手段，
上記コア巻きを上記マンドレルに把持する把持手段，
上記コア巻きのコイルを一体に固定して積層コアを形成する固定手段，
上記積層コアを上記マンドレルから取り外す排出手段，ならびに
上記調整手段，上記巻き付け手段，上記把持手段，上記固定手段および上記排出手段の動作を制御する制御手段を備えている。
【００１６】
好ましい実施態様では，上記制御手段は，上記巻き付けおよび調整手段を制御可能であり，第１フェーズにおいて上記巻き付け手段が第１の中間直径のマンドレルを用いて上記マンドレルに上記成型ストリップを巻き付けてコア巻きを形成し，第２フェーズにおいて上記制御手段が上記調整手段に上記コア巻きの内側で上記マンドレルを第２の直径に拡大させて上記巻きのコイルに引っ張り緊張を与え，把持手段を動作させて上記コア巻きのコイルを所定位置に保持し，上記固定手段を動作させて上記コイルを互いに固定して積層コアを形成し，第３フェーズにおいて上記調整手段に上記マンドレルを第３の直径に縮小させて，上記排出手段を動作して上記積層コアを上記マンドレルから取り外す。
【００１７】
好ましい装置では，複数の調整可能マンドレルが設けられ，各マンドレルは，成型ストリップが上記マンドレルに巻き付けられてコア巻きを形成する巻き付けステーションと，上記コア巻きが把持されかつ固定されて積層コアを形成する仕上げおよび固定ステーションと，上記積層コアが上記マンドレルから取り外される排出ステーションの間で移動可能である。最も好ましくは３つの調整可能マンドレルが設けられる。上記３つのマンドレルは，上記巻き付けステーション，仕上げおよび固定ステーション，ならびに排出ステーションの間を周回移動するように取り付けられる。有利な実施態様では，上記３つのマンドレルは，巻き付け，仕上げ，および排出ステーションに順番に現れるように順次回転するターンテーブル上に搭載される。しかしながら，３つよりも多いマンドレルを設けることもできる。上記マンドレルの拡縮は，上記マンドレルが上記巻き付け，仕上げ，および排出ステーションの間を移動している間に実行することもできるし，上記マンドレルが巻き付け，仕上げおよび排出ステーションの一つにあるときに実行することもできる。
【００１８】
上記装置はさらに，平坦な金属ストリップを受け付け（receive），それをプレスして（打ち抜いて）上記ストリップの一方の縁部に沿ってギザギザのプロファイル（castellated profile）を有するストリップ・ブランクを形成し，上記マンドレルに巻き付ける準備をするプレス（打ち抜き）ステーション（stamping station）を含むことができる。巻き付け動作中，上記ストリップの面は上記マンドレルの軸と実質的に垂直であり，上記ギザギザの縁部は上記巻き付けマンドレルの表面に接触するように配置され，電気コイルを受入れる内部溝を持つ巻き付けコアを形成することができる。これに代えて，上記ギザギザの縁部を上記巻き付け処理中に上記マンドレルの表面から離れる向きに位置させてもよく，これにより電気コイルを受入れる外部溝を持つ巻き付けコアが製造される。
【００１９】
上記プレス・ステーションは２つのストリップ・ブランクを同時に生成することができ，そのそれぞれが，オリジナルの平坦な金属ストリップの縁部に対応する実質的に直線状の縁部と，上記ストリップの中央領域からプレスされるギザギザの縁部（castellated edges）とを有する。上記平坦な金属ストリップは切断することができ，２つのストリップ・ブランクの上記ギザギザの縁部は，それらが形成されることで互いに噛み合わされるものとなる（櫛歯型とされる）（interdigitated）。各ストリップ・ブランクは，比較的狭い金属橋架部（relatively narrow bridges of metal）によって一体に連結される（linked together）一連の「Ｕ」字形のまたは「Ｔ」字形の要素（a series of elements of “U” or “T” shape）を備えることができる。
【００２０】
上記プレス・ステーションは連続動作において１つまたは２つのストリップ・ブランクを製造することができ，上記ストリップ・ブランクをバッファリング・ステーションに搬送することができる。上記バッファリング・ステーションは，連続的に製造されるストリップ・ブランクを受け取り，ストリップ・ブランクを，各コア巻きが形成されるときに断続的に上記巻き付けステーションに搬送し，上記巻き付けステーションへのストリップ・ブランクの供給を，各巻き付け動作の最後において（at the end of each winding operation）中断する。上記バッファリング・ステーションは，上記ストリップ・ブランクが周囲に掛けられる２以上のプーリと，他に対して可動である（movable relative to another）少なくとも１つのプーリとを有することができ，上記バッファリング・ステーションに入るストリップ・ブランクの走行長（the length of the run）を増減する。
【００２１】
いくつかの実施例においては，複数のマンドレルが設けられ，上記コア巻きを有するマンドレルが仕上げステーションに移動され，かつ空のマンドレルが巻き付けステーションに運ばれる間，上記ストリップ・ブランクの搬送が中断され，その後に巻き付けを再開することができる。いくつかの実施例では，単一のマンドレルが設けられ，上記ストリップ・ブランクの搬送は巻き付け動作の終わりで（at the end of the winding operation）中断され，積層コアが仕上げられ，固定され，上記マンドレルから取り外された後に，再開される。一実施態様において，上記バッファリング・ステーションは，上記ストリップ・ブランクが周囲に掛けられる複数のプーリと，移動可能な少なくとも１つのプーリを備え，上記バッファリング・ステーションに入っているストリップ・ブランクの走行長を増減する。
【００２２】
第３の発明は電気機械用積層コアを巻き付けるためのマンドレルを提供するもので，上記マンドレルは，管状本体の軸周りに回転するように支持部材に取り付けられた管状本体，上記本体の周囲を取り囲み，上記本体に対して軸方向に移動可能である，広端部および狭端部を備える内部錐体（内側錐体，内部コーン，inner cone），上記本体に対して半径方向に移動するように上記本体に取り付けられる複数の外側セグメントであって，上記マンドレルの有効直径（effective diameter）を変動するために，上記本体に対する上記内部錐体の軸方向の移動によって上記外側セグメントの対応する半径方向の移動が生じるように上記内部錐体に係合する外側セグメントを備えている。
【００２３】
好ましくは，上記マンドレルは上記内部錐体の広端部と係合可能な圧力板（pressure plate），および上記圧力板に取り付けられ，上記管状本体の軸方向に移動可能であり，上記本体に対して軸方向に上記圧力板および内部錐体を動かす制御ロッドを有しており，上記制御ロッドがアクチュエータによって選択的に移動可能である。上記マンドレルはさらに，上記外側セグメントと上記本体の間に取り付けられ，上記本体に向けて半径方向内向きに上記外側セグメントを付勢する弾性張力部材（resilient tension elements）を含むことができる。
【００２４】
第４の発明は，電気機械用回転子または固定子を製造する方法を提供するもので，この方法は，上述したように積層コアを製造し，上記コアに電気コイルを取り付けて回転子または固定子を形成するものである。
【００２５】
第５の発明は，電気機械を製造する方法を提供するもので，この方法は，上述したように積層コアを製造し，上記コアに電気コイルを取り付けて回転子または固定子を形成し，上記回転子または固定子を，モーターまたは発電機といった電気機械に組み込むものである。
【００２６】
以下，この発明の実施態様を，添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】処理における打ち抜き，バッファリング，巻き付け，仕上げのステージを概略的に示している。
【図２】２つの櫛形ストリップ・ブランクを製造するために分割された平面状のストリップを示す斜視図である。
【図３】積層コアの斜視図である。
【図４】図４Ａから図４Ｃは，それぞれ巻き付け，仕上げおよび排出動作に対応するマンドレルの異なる直径を示す概略的な斜視図である。
【図５Ａ】ストリップを巻き付けてコア巻きを形成するための，直径中央位置におけるマンドレルの断面図である。
【図５Ｂ】積層コアを仕上げかつ固定するための，拡大された直径位置におけるマンドレルの断面図である。
【図５Ｃ】積層コアを排出するための，狭くされた直径位置におけるマンドレルの断面図である。
【図６】積層コアおよび上記コアを組み込んだ電気機械の製造における処理ステップを記載するフローチャートである。
【実施例】
【００２８】
概要
図１はこの発明による固定子コア（固定子心，stator core）を形成する方法および装置の概略図である。この工程は平坦な（無地の）ストリップ状の金属２のコイルを備える供給ステーション１からスタートする。上記平坦金属ストリップ２はプレス機（打ち抜き機，stamping machine）３に向けて供給され，上記ストリップが上記プレス機に段階的に供給されることで，上記ストリップ２は２つのギザギザのストリップ（two castellated strips）４ａおよび４ｂに形付けられる。上記プレス機は実質的に連続工程で上記ギザギザのストリップ４ａおよび４ｂを製造する。
【００２９】
上記ギザギザのストリップ４ａおよび４ｂの製造は連続して行われるが，上記コアを形成する巻き付け工程は断続的である。このため，上記プレス機の後段にバッファリング装置５が配置されており，巻き付け処理が中断されるときに（at times when the winding process is interrupted），上記プレス機からの製造物が吸収される。
【００３０】
上記バッファリング装置からの上記ギザギザのストリップはコア形成ステーション10に送られる。上記コア形成ステーション10はターンテーブル11を備え，ターンテーブル上に３つの直径可変のマンドレル（three variable-diameter mandrels）が搭載されている。第１のマンドレルは巻き付けステーション12ａに配置されており，回転駆動して上記ギザギザのストリップ４ａを上記マンドレルに巻き付け，らせん状のコア巻（helical core winding）が形成される。上記ストリップは，上記ストリップの一方の縁部（one edge）が上記マンドレルに面しており（adjacent），かつ上記ストリップの面（the plane of the strip）が上記マンドレルの軸に対して実質的に垂直となるようにして巻回され，上記ストリップは，上記マンドレルの周囲に巻き付けられることで自平面内において湾曲する（curved in its own plane）。
【００３１】
上記マンドレルの周囲に所要数のコイルを巻き付けることでコア巻（the core winding）が形成されると，上記ストリップ４ａは切断されかつ上記巻き付けステーション10におけるストリップの供給が停止される。その後上記コア巻は把持されて（clamped），そのらせん形状が留められる（保持される）。上記ターンテーブル11は，上記マンドレルを仕上げおよび固定ステーション（sizing and fixing station）12ｂに搬送するために回転して位置決めされる（indexed）（一定の間隔で特定の動作を繰り返すように動かされる（回転させる））。このステーションでは，上記マンドレルを所定直径に拡張することによって上記らせん状のコア巻きが仕上げられる（sized）。その後上記コアのコイル（the coils of the core winding）は溶接されて上記コアのコイルが互いに固定される。
【００３２】
溶接作業が終了すると，上記ターンテーブル11は再び回転して位置決めされ，上記マンドレルおよび完成したコアは排出ステーション12ｃにもたらされて，そこでマンドレルは，完成したコアを解放する（free）ためにより小さな直径に縮径されて，完成した積層コアが上記マンドレルから取り外される。
【００３３】
図示する実施態様では，上記巻き付けステーション12ａにおいて上記マンドレルがコア巻きを製造しているときに，上記固定ステーション12ｂにおいては第２のマンドレルがあらかじめ製造されたコア巻きを仕上げかつ固定し，上記排出ステーション12ｃにおいては完成したコアが第３のマンドレルから取り外される工程にある。したがって各回転位置決め動作は，空のマンドレルを上記排出ステーション12ｃから巻き付けステーション12ａに戻し，これにより上記ストリップ４ａの供給を再開することができ，次のコア巻きが製造される。同様にして，各回転位置決め動作は，新たに製造されるコア巻きを上記巻き付けステーション12ａから上記仕上げステーション12ｂに運び，かつ完成したコアを上記仕上げステーション12ｂから排出ステーション12ｃに運ぶ。
【００３４】
上記装置の動作は制御システム100によって制御される。
【００３５】
供給ステーション（The Feed Station）
供給ステーション１では，平坦な金属ストリップ２のコイルがリールまたはドラムといった供給装置に保持されており，上記コイルの自由端が上記プレス機３の入り口に送られる。上記供給ステーション１は好ましくは充分に長い金属ストリップ２のコイルを収納し，長時間，場合によっては数時間にわたる連続動作を上記プレス機に提供する。上記リールまたはドラムを回転駆動するか，または上記プレス機における供給機構によって生成される上記ストリップにおける張力を用いるかのいずれかによって，上記平坦な金属ストリップ２は上記リールまたはドラムから繰り出されて上記プレス機に供給される。
【００３６】
プレス機（The Stamping Machine）
上記プレス機３は一対の型（ダイ）の間に上記ストリップを供給する従来型の往復プレス機（conventional reciprocating stamping machine）であって，上記平坦な金属ストリップ２から２つの噛み合い型（櫛型）のギザギザのストリップ（two interdigitated castellated strips）４ａ，４ｂを形成する。図２は上記プレス機３によって製造されたストリップ４ａおよび４ｂの一例を示している。図示例では，各ギザギザのストリップは，横並びに結合された，本質的に複数のＵ字型要素Ｅ（“U” shaped elements E）の形態を持つ。各要素Ｅは，上記ストリップの直線状の縁部41に沿ってのびる基部40と，上記基部40の各端部において上記基部40に対して横向きにのびる一対の指部42を有している。上記要素Ｅは，直線状の縁部41と上記基部40の各端部における円形開口44の間の狭い橋架材（narrow bridge of material）43によって結合されている。
【００３７】
上記プレス工程は，各ギザギザのストリップ４ａ，４ｂの要素Ｅを千鳥状に形成するもので，一方のギザギザのストリップ４ａの２つの隣り合う要素Ｅの各指部42が，他方のストリップ４ｂの各要素Ｅの２つの指部42の間に配置され，その逆も同様とされる。
【００３８】
図示する実施形態における各要素Ｅの指部42は，上記要素の基部40から離れる方向において収束し（converge），各隣り合う一対の指部42の隣り合う縁部の間には角度αが形成される。この角度αによって，幅狭のストリップ43を曲げることで上記ギザギザのストリップを湾曲させて環状のコアを形成することができ，これにより隣り合う指部42の縁部がまとめられ，概略「Ｔ」字形の半径方向内向きに延びる歯部45が形成され，かつ各隣り合う一対の歯部45の間に，軸方向に延びるスロットＳが形成される。固定子の電気巻き線は最終的にスロットＳ内に収められることになる。もちろん，上記角度αはらせん巻きの各コイルに存在する要素Ｅの数に依存する。図３に示す固定子コアの図示例においては14個の要素Ｅが上記コアの各コイルにあり，したがってあらかじめ形成される上記ストリップ４ａ，４ｂにおける角度αは約25.7度となる。一般化すると，各コイルにＮ個の要素Ｅを持つコアについて，上記角度αは360をＮによって除算した角度になる。
【００３９】
一回のプレス操作で上記平坦状のストリップ２から２つのギザギザのストリップ４ａ，４ｂのそれぞれの一つの要素Ｅを形成し，次に上記ストリップを１つの要素の長さだけ前進させ，この動作を繰り返してもよい。これに代えて，各ギザギザのストリップ４ａ，４ｂの要素Ｅを順次形成するために，上記ストリップを複数の異なる型のペアを通して段階的に進め，複数の連続プレス動作の結果として上記ギザギザのストリップを形成してもよい。平坦なストリップ２を前進させてギザギザのストリップ４を製造するための適切なプレス型および供給装置を考案することについて当業者に困難はないであろう。
【００４０】
上記プレス機３は，好ましくは実質的に連続的に動作され，実質的に一定速度で上記ギザギザのストリップ４ａ，４ｂを製造する。上記プレス機３は，上記コア形成ステーションにおける上記ギザギザのストリップについての必要性に依存してプレス動作を開始しかつ停止するために，上記制御システム100の制御下に置くことができる。
【００４１】
図示する実施形態においては，一方のギザギザのストリップ４ａがバッファリングおよびコア形成ステーションに送られる。ギザギザのストリップ４ｂは，巻コアの同時製造用の２番目のセットのバッファリングおよびコア形成ステーション（図示略）に送ってもよいし，これに代えて，上記ストリップ４ｂを保管用リール（図示略）に巻き付け，次回にコア形成ステーションに供給してもよい。
【００４２】
これに代えて，上記ストリップ４ａおよび４ｂが同一の要素であれば，上記ギザギザのストリップ４ｂを180度捩って（twisted），上記ギザギザのストリップ４ａの上または下に配置して位置合わせし，２倍の厚さのギザギザのストリップを製造してもよい。二重ストリップを上記バッファリング装置を通して巻き付けステーションに送り，両方のギザギザのストリップを同時にマンドレルに巻き付けることができる。所望の軸長のコア巻は，単一厚さのギザギザのストリップが巻かれているときにコア巻きを製造するために必要とされる上記マンドレルの半分の数の回転で製造されることになる。
【００４３】
バッファリング装置（The Buffering Device）
上記ストリップ４ａは上記プレス機３によって実質的に連続して生成されるが，上記巻き付けステーション12ａでは間欠的にだけ必要とされる。好ましくは，上記プレス機３および巻き付けステーション12ａの動作速度は，上記巻き付けステーション12ａにおいてコアがマンドレルに巻き付けられているとき，上記ストリップ４ａが上記プレス機３によって生成されるよりも速くマンドレルに巻き付けられるように調整される。明らかであるが，ストリップ４ａが切断された後であって，かつ上記マンドレルが周回して回転位置決めされる間，上記巻き付けステーション12ａにおける上記ストリップ４ａは静止する（stationary）。
【００４４】
バッファリング装置５は２つの固定プーリ６ａおよび６ｂと可動プーリ７とを備えている。上記ギザギザのストリップ４は，上記プレス機３から上記第１の固定プーリ６ａの下側に導かれ，次に上昇して上記可動プーリ７に掛けられ，最後に下降して第２の固定プーリ６ｂの下側に掛けられ，その後巻き付けステーション12ａに導かれてマンドレルに巻き付けられる。矢印Ｂによって示す上記プーリ７の垂直方向の動きが，上記可動および固定プーリ間のギザギザのストリップの走行長を変化させ，これによりバッファに保持されるギザギザのストリップの長さが変動する。
【００４５】
巻き付け動作中，上記可動プーリ７および上記固定プーリ６ａおよび６ｂの間のストリップの走行有効長を減らすことによって，上記ストリップ４ａを所要速度で巻き付けステーション12ａに提供することができるようにするために，上記可動プーリ７は上記固定プーリ６ａおよび６ｂに向けて下向きに移動する。 
【００４６】
上記ターンテーブル11およびマンドレル（複数）が周回して回転位置決めされ，かつ上記巻き付けステーション12ａにおいて上記ストリップ４ａの切断端部が停止する間，上記可動プーリ７は上昇して上記固定プーリ６ａおよび６ｂから離れる。巻き付けステーション12ａにおいて次の巻き付け動作が始まるまで，この可動プーリ７と固定プーリ６ａおよび６ｂの間の有効長が増やされることで，上記プレス機によって生成されるストリップ４ａが吸収される。
【００４７】
上記ストリップ４ａを上記プレス機３から上記固定プーリ６ａ上に引き出すために，上記可動プーリ７は，上記ギザギザのストリップ４ａに所定の大きさの張力を保持する支持機構（図示略）に取り付けられる。上記バッファリング装置５は上記制御システム100の制御下にあってもよいし，自律装置（autonomous device）であってもよい。
【００４８】
コア形成ステーション（Core Forming Station）
上記コア形成ステーション10は，中央軸21の周りを回転可能なターンテーブル11を備えている。この実施例の上記ターンテーブルには３つの同一のマンドレル22が取り付けられており，これらは上記中心軸21に平行な軸周りを上記ターンテーブル11に対して回転可能に取り付けられており，これらは直径方向に可変でもある。図示する実施態様では，各マンドレル22の外面は，上記マンドレルの有効直径を可変にするために，上記マンドレルの回転軸に対して半径方向に移動するように取り付けられる６つのセグメント（割体）23によって形成されている。
【００４９】
各マンドレルには把持および上昇リング（clamping and lifting ring）24が取り巻いており，上記リングは，上記マンドレルの軸方向に移動可能で，上記ギザギザのストリップ４ａがマンドレル上に巻き取られることで形成されるコア巻の一端に係合している（engage）。
【００５０】
上記３つのマンドレル22は，巻き付けステーション12ａ，仕上げおよび固定ステーション12ｂ，ならびに排出ステーション12ｃにそれぞれ配置されている。これらのマンドレル22は上記ターンテーブル11に搭載されており，上記ターンテーブル11の120度の位置決め回転（indexed rotation）によって，各マンドレルを次のステーションに順次動かすことができる。
【００５１】
巻き付け（巻き取り）ステーション（Winding Station）
巻き付けステーション12ａにおいて，上記マンドレル22は，その外径が，製造されるコアの公称直径（nominal diameter）に依存する所定寸法Ｄ１に設定されるように調整される。典型的には，Ｄ１は，完成コアの公称内径よりも最大で約５％小さい。いくつかの実施態様では，Ｄ１は，完成コアの公称内径よりも３から５ミリメートル小さくすることができる。直径が調整されるマンドレルの機構は図５を参照して後述する。
【００５２】
上記ギザギザのストリップ４ａは，上記マンドレルの自由端に対してその平面が実質的に上記マンドレルの軸に垂直な状態で配置される。上記上昇リング24は下方から上昇して上記ストリップの一面に係合し，他方，プランジャ25が上方から下降して上記ストリップの他方の面に係合し，上昇リング24とプランジャ25との間にストリップを把持する圧力（pressure）が与えられる。ガイドおよび/またはローラ（図示略）が，上記ストリップ４ａのギザギザの縁部を上記マンドレルのセグメント23の外面に対向させて配置し，上記マンドレルの回転が上記ストリップを上記マンドレルに引出し，らせん状のコア巻が形成される。
【００５３】
巻き付けの間，上記ストリップはプランジャ25と上昇リング24の間に把持される。プランジャ25および上昇リング24は，上記コア巻きが形成されるときにマンドレル22とともに回転することができる。コアの巻き付けが進んでいるとき，上昇リング24は上記マンドレル22を軸方向下向きに移動して，新たに形成されるコア巻きのコイルを収容し，他方，プランジャ25とリング24との間の所要の把持力は維持されて，上記巻き付けの形状が保たれる。
【００５４】
上記マンドレルの各セグメント23は外側軸方向リブ（external axial rib）26を有しており，巻き付けの間，上記ギザギザのストリップ４ａの各コイルの指部42に係合し，上記マンドレルに対する上記ストリップの滑りを防止し，コア巻きの隣り合うコイルの指部42の間の配置（アラインメント）を保持する。上記各セグメント23の上記軸方向リブ26は上記マンドレル22の回転軸と平行に延びるものとすることができ，この場合，上記コア巻きの各コイルの指部42が隣り合うコイルの指部42に周方向に整列され，軸方向に延びる内部スロットＳを持つ巻き付けコアが生成されるようにしてコア巻は生成される（図３に図示されるものである）。これに代えて，上記セグメント23の軸方向リブ26を上記マンドレルの軸に対して傾斜させてもよく，この場合には，上記巻きの各コイルの指部42が上記巻きの隣り合うコイルの指部42から周方向にわずかにオフセットされ，使用される装置の電気巻き線を収容するためのらせん状の内部スロットＳを持つ巻き付けコアが製造される。
【００５５】
必要な軸方向長さのコア巻きを製造するのに上記マンドレルへの十分なターンが完了したら，ギザギザのストリップ４ａが切断されて，上記マンドレルへのストリップの供給が停止される。完成したコア巻きは，上昇リング24およびプランジャ25の間に加わる把持力によって上記マンドレルに保持される。この把持力を維持しながら，次にターンテーブル11を回転位置決めして，上記マンドレル22を上記巻き付けステーション12ａから仕上げおよび固定ステーション12ｂに動かす。
【００５６】
仕上げ（矯正）および固定ステーション（Sizing and Fixing Station）
仕上げおよび固定ステーション12ｂにおいて，上記マンドレル22は，図４Ｂに示すように，その外径が所定寸法Ｄ２に設定されるように調整される。上記直径Ｄ２も製造されるコアの直径および巻付けられるストリップの金属特性に依存する。典型的には，Ｄ２は完成コアの公称内径よりも最大で５％大きい。いくつかの実施例では，Ｄ２は，完成コアの公称内径よりも３から５ミリメートル大きくすることができる。このマンドレルの拡張は，巻き付けられたストリップに対して小さな引張り緊張（張力）（small tensile strain）を与え，上記巻きつけられたストリップ４ａ中の引張応力（tensile stress）を増加させ，上記マンドレルの小さな動きによって，指部42が上記コア巻のコイルを整列させるためのそれぞれのリブ26に対してしっかりと保持されることを保証する。上記コア巻のコイルを互いに動かないように据えて（settle），必要な直径Ｄ２に保持された均一に巻かれたコアを製造するために，上記マンドレルを，複数回にわたって直径Ｄ１とＤ２の間で拡縮して，所定直径Ｄ２への拡張で終えるようにしてもよい。
【００５７】
プランジャ25と上昇リング24との間の把持圧力を維持するために，次に溶接ヘッド50がコア巻の外面に係合するように移動され，コア巻きの外面に沿って長手方向に延びる溶接が行われ，コア巻きのコイルが互いに固定される。上記溶接は一回の溶接動作によって行うことができ，この場合には複数の溶接ヘッド50のそれぞれによって溶接線51が生成される。図４Ｂに図示する概略的な配置では３つの溶接ヘッドが示されている。特に，非常に大きな直径のコアが形成される場合には，多数の溶接ヘッドを用意して，対応する多数の溶接線を生成してもよい。これに代えて，少数の溶接線51または一つの溶接線51を生成するように動作する，少数の溶接ヘッドまたは単一の溶接ヘッド50を用意してもよく，この場合には，上記マンドレル22が所定角度回転され，再動作する一または複数の溶接ヘッドによって第２の溶接線が生成される。この動作が所要数の溶接線が生成されるまで複数回繰り返されることで，上記コア巻のコイルが互いに固定され，積層コアが製造される。
【００５８】
好ましくは，図３に示すように，固定子コアの各コイルの各要素Ｅは，溶接線51によって隣り合うコイルにおける隣接物（its neightbours in adjacent coils）に結合され，かつその基部40の端部の橋架部位43によって同じコイルにおける隣接物（its neighbours in the same coil）に結合される。
【００５９】
溶接線51の生成が完了すると，上記固定子コアの上記把持力を緩める（release）ために，プランジャ25および／または上昇リング24を，上記固定子コアから取り外すことができる。
【００６０】
次に上記ターンテーブル11は回転位置決めされて，上記マンドレル22は仕上げおよび固定ステーション12ｂから排出ステーション12ｃに移動する。
【００６１】
排出ステーション（Discharge Station）
排出ステーション12ｃにおいて，図４Ｃに示すように，上記マンドレル22は縮小された直径Ｄ３に縮められ，上記マンドレルと上記固定子コアの間の係合（engagement）が解かれる（releasing）。上記マンドレル22が縮められると，上記積層コアは，上記コアのコイルにおける緊張（張力）が解かれるために「緩まり」（“relaxes”），完成固定子コアの直径が所要公称直径に縮まる（shrink）。
【００６２】
上記縮められた直径Ｄ３は，好ましくは，上記セグメント23のリブ26と，上記完成固定子コアの歯45の半径方向内端部との間に半径方向の隙間を提供する。これにより上昇リング24は上記マンドレル22の自由端に向けて（図１における上方に）動くことができるようになり，上記完成固定子コアがマンドレル22から取り外される。上記固定子を搬送装置（transporting device）（図示略）によって把持してマンドレル22から取り外してもよい。上記リブ26と上記歯45の端部との間の半径方向の隙間によって，上記リブ26がたとえらせん形状を持つものであり，かつ上記固定子コアがらせん状の歯45およびスロットＳを備えるものであっても，上記完成した固定子コアを何らの回転なしに単純に持ち上げてマンドレルから外すことができる。
【００６３】
好ましくは，上記巻き付け，固定，および排出動作を実行するために，上記制御システム100が，上記マンドレルの駆動タイミング，上記ターンテーブルの回転，上記マンドレルの拡縮，および上記溶接ヘッドの動作，上記把持装置および上昇リングによって，上記コア形成ステーション10の動作を制御する。
【００６４】
マンドレル（The Mandrel）
図５Ａ，図５Ｂおよび図５Ｃは，巻き付け，固定および排出のそれぞれのポジションにおける，一実施態様の上記マンドレル22の内部構造を，径方向断面で示している。
【００６５】
これらの図面を参照して，上記マンドレル22は，上記ターンテーブル11に回転可能に取り付けることができ，筒状本体201を支持する基部200を備えている。
【００６６】
内部錐体（内側錐体，内部コーン，inner cone）202は上記本体201上を軸方向に摺動可能であり，上記内部錐体はその上端に圧力板（pressure plate）203を備え，圧力板203が制御ロッド204に対して軸方向に移動するのを防止する２対の円錐形ベアリング205によって，制御ロッド204に回転可能に取り付けられている。図示する実施態様では，上記内部錐体202の外面が下向きに先細っており，すなわち内部錐体202の外径はその上端に向かうほど大きい（図面参照）。上記制御ロッド204は，横向きにのびるビーム20内の中央孔（ボア）206を通ることで上記本体201と同軸に取り付けられている。上記本体201に対する上記内部錐体202の軸方向の位置は，本体201に対して上記圧力板203を動かす，したがって内部錐体202を動かす上記制御ロッド204によって，制御される。
【００６７】
上記制御ロッド204は上記ターンテーブル11に取り付けられるアクチュエータ（図示略）であって，たとえば制御ロッド204上の雄ねじによって制御ロッド204と係合するアクチュエータによって動かすことができる。上記アクチュエータは上記制御ロッド204の雄ねじに係合するねじロッドを回転することができ，他方，上記制御ロッド204は回転に対して保持され，制御ロッド204に軸方向の動きが付与される。上記制御ロッド204の軸位置は，既知の開始位置からねじロッドの回転を計数することによって決定することができる。これ代えて，上記マンドレルの上記本体201に対して上記制御ロッド24を所望の軸位置に向けて単に軸方向に押すまたは引っ張る油圧または他のリニアアクチュエータによって，制御ロッド204を移動させることができる。上記内部錐体202の浅いテーパ角および対応する上記セグメント23のテーパ面によって，上記マンドレルの直径を，上記内部錐体202の軸方向位置によって正確に制御することができる。たとえば，上記内部錐体202の10ミリメートルの軸方向の動きによって，１ミリメートルないしそれ以下の上記マンドレルの外径の変更を生じさせることができる。
【００６８】
上記外側セグメント23は，上記内部錐体202と同じ角度で上向きに先細っており，上記内部錐体202の外面に係合している。上記セグメント23は，ボールベアリング232において上記本体201に取り付けられた支持バー231によって，上記本体201に対して半径方向に移動するように取り付けられている。上記支持バー231は内部錐体202の細長い隙間開口部を通っている。上記セグメント23は，上記本体201に固定された張力ねじ233および上記セグメント23の凹部235に取り付けられたばね座金234によって，上記本体201に向けて弾性付勢されている。
【００６９】
上記セグメント23の外面に，リブ（図５において図示略）が装着されたフェースプレート236が取り付けられている。所望厚さのフェースプレートのセットを選択しかつ装着することによって，拡縮機構を邪魔することなく，上記マンドレルの公称外径を選択することができる。さらに，上記マンドレルは，単にフェースプレート236を交換することによって，上記マンドレルを主要分解することなく，軸方向リブかららせん状リブ26に変換することができる。異なる形状のリブ26を有するフェースプレート236を，製造される固定子コアの正確な形状に依存してセグメント23に装着することができる。これに代えて，フェースプレート236を省略して，上記リブ26を上記セグメント23の外面に直接に形成してもよい。しかしながら，この変形例では，一のタイプの固定子の製造から他のタイプへの変換において，上記マンドレルのセグメント23の交換が必要とされることがある。
【００７０】
上記マンドレルの直径を変動するために，上記制御ロッド204が上記本体201に対して軸方向に動かされると，内部錐体202が上記本体201上を軸方向に動く。セグメント23は上記支持バー231によって上記マンドレルの軸方向への動きが妨げられており，かつ上記弾性要素234によって半径方向内向きに引っ張られることで上記セグメント23と上記内部錐体202の先細の内面の間の接触が維持される。したがって，上記内部錐体202の上方への動き（図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃ参照）によって，上記セグメント23は，上記弾性要素234の作用によって半径方向内向きに動かされ，上記マンドレルの直径が小さくなる。同様にして，上記内部錐体202が下向きに動かされると，上記本体201の外面と上記セグメント23の先細の内面との間の上記内部錐体のくさび作用（wedging action）によって，上記セグメント23は上記エレメント234の弾性力に反して半径方向外向きに動かされ，上記マンドレルの直径が広がる。
【００７１】
上記本体201に対する上記内部錐体202の軸方向位置は，このようにマンドレル22の有効直径を決定する。上記制御手段100は上記マンドレルの所要の有効直径を決定することができ，上記本体201に対する上記内部錐体202の位置を検出するセンサからの入力を受信する。上記制御手段100は，所要の有効直径を提供するために上記内部錐体202の所要の位置を決定し，上記本体201に対して上記内部錐体202をその所要の位置に向けて移動させるアクチュエータまたは駆動手段を駆動する。上記制御手段は上記マンドレルについての上記所要の有効直径を定義するコマンドを受信し，これを上記センサからの出力と比較して，上記マンドレルを上記所要の有効直径にもたらすことになる上記内部錐体202の移動の方向および量を決定することができる。次に上記制御手段は上記アクチュエータを作動させて上記錐体202の動きを生成し，上記マンドレルを上記所要の有効直径にもたらすことができる。内部錐体202の位置を測定するのに代えて，上記本体202と上記セグメント23の間の距離を計測することによって，上記マンドレルの上記有効直径を上記センサに直接に計測させ，この計測に基づいて上記内部錐体の所要の移動を決定するようにしてもよい。
【００７２】
図５Ａは，上記巻き付けステーション12ａにおいて用いられる，中間直径位置におけるマンドレルを示している。図５Ｂは下方に移動した内部錐体202を示しており，上記内部錐体202がセグメント23を外方に動かし，上記マンドレルの直径が広がっている。この位置は上記仕上げおよび固定ステーション12ｂにおけるマンドレルに好適である。図５Ｃは最も高い位置に上げられた内部錐体202を示しており，上記排出ステーション12ｃに適切な上記マンドレル22の最小直径に対応する。
【００７３】
上記方法のステップが図６のフローチャートに要約されている。
【００７４】
ステップ601において，上記平坦な金属ストリップ２が上記打抜き制動装置３において打ち抜かれて，分割ストリップ（segmented strips）４ａおよび４ｂが形成される。上記分割ストリップ４ａまたはストリップ（複数）は次に各バッファ５に送られ，そこから上記分割ストリップは上記巻き付けステーション12ａに送られ，上記ステップ603において上記マンドレル22に巻き付けられる。
【００７５】
巻き付けが完了すると，上記マンドレル22は次に上記巻き付けステーション12ａから上記仕上げステーション12ｂに動かされ，ステップ604において上記マンドレルの直径が広げられる。コア巻きが上記仕上げステーション12ｂに保持されているときに，上記コア巻きのターンがステップ605において溶接によって固定される。
【００７６】
上記マンドレル22は次に上記固定ステーションから上記排出ステーション12ｃに動かされ，上記マンドレルはステップ606において小さい直径に縮められる。ステップ607において，完成した積層コアがマンドレルから取り外される。
【００７７】
ステップ601から607に記載の動作は，上記制御システム100によって制御することができ，制御システムは，処理装置，制御プログラムを保存するメモリ，ならびに上記処理装置の制御の下で操作可能な必要なアクチュエータおよび装置を含み，上記マンドレルの直径の調整，上記マンドレル上へのストリップの巻き付けおよび把持，ターンテーブル11の回転，溶接ヘッド50の動作，上記積層コアを排出するための上昇リング26の動作を実行する。
【００７８】
積層コアを組み込んだ電気機械を製造するために，ステップ608において上記完成した積層コアに電気コイルが設けられ，ステップ609において，上記積層コアおよび電気コイルが発電機や電動機などの電気機械に組み込まれる。
【００７９】
修正例および変形例（Modifications and Alternatives）
上述したマンドレルには６つのセグメント（割体）23が形成されているが，別の数のセグメントを使用することもできる。たとえば最大で約250mmの公称直径の巻き付け固定子用の小さい直径のマンドレルには３個から10個のセグメントを持たせることができ，大きな直径のマンドレルであれば最大で20個ないしそれ以上のセグメントを持たせることができる。好ましくは，マンドレルは，マンドレルの直径の拡縮が，完成した固定子コアの「丸み」に悪影響を及ぼさないようにするために，少なくとも４個の，最も好ましくは６個ないしそれ以上のセグメントを有する。
【００８０】
好ましくは，各セグメントが単一の位置決めリブ（single registration rib）26を有するが，上記セグメントは２個以上のリブを有してもよい。単一の位置決めリブ26が設けられる箇所において，好ましくは，そのセグメント23の半径移動方向にあわせて半径方向に整列して配置される（it is preferably positioned in radial alignment with the radial movement direction of its segment 23）。
【００８１】
上記図示する実施例におけるマンドレルの上記内部錐体202は，上記マンドレルの自由端の近くにその大径端を有しており，上記内部錐体の上記マンドレルの固定端に向かう動き（すなわち図５における下向き）が，上記セグメント23の離間を促して上記マンドレルの直径を増加させている。上記内部錐体を，上記マンドレルの固定端の近くにその大径端を有するように取り付け，セグメント23をこれに合わせて先細にしてもよく，この場合は上記内部錐体の上記マンドレルの自由端に向かう動きによって，上記セグメントが離れるように動かされて，上記マンドレルの有効直径が増加する。
【００８２】
上述した実施態様では，上記巻き付けステーション12ａにおいて，上記コア巻は，上記マンドレル自由端において，上記マンドレル22上にギザギザのストリップ４ａを供給することによって生成されている。これに代えて，上記ストリップを上記ターンテーブル11に近い上記マンドレル端部において，上記マンドレル上に供給することができる。この変形態様では，コア巻きが形成される間，上昇リング24の対向圧（カウンター圧力）に抗して，上記プランジャ25が上記マンドレル上にフィットされて上記コア巻上に圧力が維持され，コイルが巻かれて上記コア巻きの軸方向の長さが増加するときに上記マンドレルに沿って移動する。
【００８３】
上述した実施態様において，上記ターンテーブル11は，ほぼ水平面内に配置され，３つのマンドレル22の軸を有し，上記ターンテーブルの回転軸はほぼ垂直である。水平軸に対して回転する垂直面内に取り付けられるターンテーブル11を持つように，または他の何らかの平面内に取り付けるように，上記装置を構築してもよい。上記ターンテーブル11を，図１に示されるものと比較して逆方向に取り付けて，上記ターンテーブルから下方に延びるマンドレル22を持つようにすることもできる。これは，上記排出ステーションにおいて，上記マンドレルの直径が収縮したときに，上記完成した固定子コアを，上記マンドレルから，たとえばコンベア上または他の処理装置上に，軸方向に単に落とすことを可能にする点において有利である。
【００８４】
さらなる変形例において，上記マンドレル22の軸および上記ターンテーブルの中央軸21は平行でなくてもよく，収束させてもよい（may be convergent）。この変形態様では，その軸周りの上記ターンテーブルの回転は，水平面内に上記マンドレルの軸を有する上記巻取りステーションにマンドレル22をもたらし，他方，上記排出ステーションにおけるマンドレル22は，その軸を下向きに延ばして上記完成した積層コアを簡単に排出することができる。
【００８５】
上記マンドレルの直径を変動するために，上記セグメント23を，上記マンドレルの上記セグメント23と上記本体201との間で動作するディスクリートなアクチュエータ（discreet actuators）によって，上記マンドレルの半径方向に個々に駆動させてもよい。このアクチュエータを，上記セグメント23を上記本体201に対して調和して動かすように制御してもよい。たとえば，各セグメントを，上記マンドレルの半径方向に延び，上記本体201に回転自在に取り付けられるねじ付きナットに係合するねじ付きロッドに固定してもよく，上記ナットの回転が上記ねじ付きロッドおよびそのセグメント23の半径方向の移動を生じさせる。上記ねじ付きナットの回転は，その回転を生じさせるモーターの制御，または上記ナットの回転を一緒に伝動する機構のいずれかによって同期される。上記セグメント23を上記マンドレル22の本体201に対して動かすために，他のタイプのアクチュエータを用いて個々に制御する，または動作機構によって一緒にリンクさせる，のいずれかとしてもよい。
【００８６】
連続可変直径を持つマンドレルについての変形例の場合には，たとえば，特定サイズおよびタイプの固定子コアを大量生産する場合には，上記マンドレルを，単に，巻き付け直径Ｄ１，固定直径Ｄ２および完成積層コアを排出する縮小直径Ｄ３に対応する３つの代替位置を有するものとしてもよい。これらの３つの直径は，上記積層コアの公称直径および上記コアを形成するために用いられる上記ストリップの金属特性に基づいて，あらかじめ定められる。
【００８７】
図１に示す実施態様において，上記ギザギザの金属ストリップ４ａはバッファ５に供給され，次に巻き付けステーション12ａに供給される。これに代わる変形態様において，プレフォームされたギザギザのストリップ４ａ，４ｂをリールまたはドラムに保管しておき，上記巻き付けステーション12ａに直接にかつ逐次搬送するようにしてもよい。
【００８８】
上述した実施態様において，巻き付け，固定および排出動作は，別々のステーション12ａ，12ｂおよび12ｃで実行されている。しかしながら，上記コア形成ステーション10が単一のマンドレル22を備え，それが単一の場所において，上記巻き付け，固定および排出動作を順次実行することもできる。
【００８９】
代替的実施態様では，上記コア形成ステーション10は，上記巻き付けステーションと固定ステーションの間を移動可能な２つのマンドレル22を備えてもよく，一方のマンドレルが巻き付けステーションにおいてコアを巻き付けているときに，他方のマンドレルが巻き付けられたコアを固定するために固定ステーションに位置決めされ，かつ完成したコアは固定ステーションにおいて上記マンドレルから取り外される。
【００９０】
同様に，上記コア形成ステーション10が３つないしそれ以上のマンドレル22を有し，それらのそれぞれが，順次，巻き付け，固定および排出動作を個別の場所で実行するようにしてもよい。たとえば，上記コア形成ステーション10に６つのマンドレル22を備えるターンテーブル11を持たせ，上記マンドレルの２つに同時にコアを巻き付け，他方，マンドレルの他の２つにコア巻きを固定し，かつ上記マンドレルの残りの２つに完成した積層コアを排出させるようにしてもよい。この例において，６つのマンドレルは上記テーブルの周囲に等間隔で離間して配置され，各巻き付け，固定および排出ステーションは，それぞれ，他の巻き付け，固定および排出ステーションと径方向正反対に配置される（be diametrically opposite）。この変形態様において，上記ギザギザのストリップ４ａおよび４ｂのそれぞれについて各バッファリング・ステーション５が設けられる場合には，上記プレス・ステーション３において上記平坦な金属ストリップ２から形成される２つのギザギザのストリップ４ａおよび４ｂから，同時に積層コアを製造する（simultaneously produce laminated cores）ことができる。
【００９１】
上述において，上記ギザギザのストリップ４ａおよび４ｂは，上記ストリップの滑らかな縁部を半径方向外向きにして巻き付けられ，上記コア形成ステーション10において形成される上記積層コアは内部スロットＳおよび歯45を有し，したがって電気コイルを上記コアの内部に巻いて固定子を形成することができる。しかしながら，各エレメントの基部40が上記マンドレルに面するようにし，かつ上記指部42が半径方向外向きに延びるようにして，上記ギザギザのストリップ４ａおよび４ｂを上記マンドレル22に巻き付けてもよい。この場合に形成される積層コアは，上記電気機械の回転子に適する，電気コイルを収納する外部スロットＳおよび歯45を有することになる。この例において，上記ギザギザのストリップの要素Ｅは逆向きの「Ｔ」字形に形成され，各要素は基部40の中央に配置された単一の指部42を持つ。開口44は各要素の基部の各端部に形成することができ，ノッチを，各開口44から上記指部42から離れたストリップの縁部に向けて延びるように形成することができ，これによって巻き付けのときに，隣り合う要素をマンドレルの周りに湾曲させることができる。上記指部42の間の角度に関して説明したように，上記コアの各巻き付けを形成するセグメントの数に依存する角度αにおいて上記開口44に向けて収束するように上記ノッチが対向縁を有してもよい。上記固定ステーションにおいて，溶接線51は，上記コアのコイルを互いに固定するために，上記外面上に形成されるスロットＳの基部に沿って供給してもよい。
【図１】
0006352286.tif 000002
【図２】
0006352286.tif 000003
【図３】
0006352286.tif 000004
【図４】
0006352286.tif 000005
【図５Ａ】
0006352286.tif 000006
【図５Ｂ】
0006352286.tif 000007
【図５Ｃ】
0006352286.tif 000008
【図６】
0006352286.tif 000009