(57)【要約】【課題】コイル間隔が狭く、一様な絶縁被膜を有する高品質の電気機器用コイルを簡単かつ安価に製造できる電気機器用コイルの製造方法を提供する。【解決手段】最終製品のコイル間隔とほぼ同じコイル間隔を有する導電性部材からなる縦巻きコイル形状の第１成形品２１を製造する工程と、上記第１成形品２１をコイル軸方向に伸張してコイル間隔を広げた状態で絶縁被膜形成処理を施して第２成形品２２を製造する工程と、上記第２成形品２２をコイル軸方向に圧縮して最終製品の電気機器用コイル２３を製造する工程とを有して電気機器用コイルを製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終製品のコイル間隔とほぼ同じコイル間隔を有する導電性部材からなる縦巻きコイル形状の第１成形品を製造する工程と、
上記第１成形品をコイル軸方向に伸張してコイル間隔を広げた状態で絶縁被膜形成処理を施して第２成形品を製造する工程と、
上記第２成形品をコイル軸方向に圧縮して最終製品のコイルを製造する工程と、を有することを特徴とする電気機器用コイルの製造方法。
【請求項２】
最終製品のコイル間隔よりも広いコイル間隔を有する導電性部材からなる縦巻きコイル形状の第１成形品を製造する工程と、
上記第１成形品に絶縁被膜形成処理を施して第２成形品を製造する工程と、
上記第２成形品をコイル軸方向に圧縮して最終製品のコイルを製造する工程と、を有することを特徴とする電気機器用コイルの製造方法。
【請求項３】
上記第１成形品は、平角状断面を有する導電性部材の断面短辺をコイル軸方向とした縦巻きの角型コイル形状に製造することを特徴とする請求項１または２に記載の電気機器用コイルの製造方法。
【請求項４】
上記第１成形品は、導電性の中空角型ブロック状素材を加工して製造することを特徴とする請求項３に記載の電気機器用コイルの製造方法。
【請求項５】
上記第１成形品は、鋳造により製造することを特徴とする請求項３に記載の電気機器用コイルの製造方法。
【請求項６】
上記第１成形品は、導電性部材の鍛造により柱部の外周面に軸方向に沿って螺旋状に連続するフィン部を一体形成した後、上記柱部を軸方向に打ち抜いて上記螺旋状のフィン部により製造することを特徴とする請求項３に記載の電気機器用コイルの製造方法。
【請求項７】
上記第１成形品は、導電性平板を機械加工して連続する角型環状の一部が切欠部によって始端と終端とに分断された複数の角型環状導体を形成した後、これらの角型環状導体を各切欠部の位置を順次ずらしながら隣接する互いの角型環状導体の終端と始端とを順次接合して製造することを特徴とする請求項３に記載の電気機器用コイルの製造方法。
【請求項８】
上記第２成形品を製造する絶縁被膜形成処理は、上記導電性部材の表面を脱脂処理するステップと、脱脂処理された上記導電性部材の表面に絶縁剤を電着処理して絶縁被膜を形成するステップと、形成された絶縁被膜を水洗処理するステップと、水洗処理された絶縁被膜を乾燥処理するステップと、乾燥処理された絶縁被膜を定着処理するステップと、定着処理された絶縁被膜を脱脂処理するステップとを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電気機器用コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ及び発電機等の回転機器や変圧器等の電気機器に使用される電気機器用コイルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気機器用コイルは、一般に、電線メーカで製造されたコイル用ワイヤを用いて電気機器メーカで製造されている。例えば、モータ用コイルとして、平角線をその断面短辺をコイル軸方向として巻回してなる、いわゆる縦巻きコイルを製造する場合には、電線メーカにおいて平角線のコイル用ワイヤを製造し、そのコイル用ワイヤを、モータメーカにおいて縦巻きに巻回してコイルを製造している。
【０００３】
ここで、電線メーカによる平角線のコイル用ワイヤの製造方法では、例えば図１０に示すように、ボビン５０に巻回された丸導線５１を送り出しながら、圧延処理部５２で平角線５３に圧延し、その後、平角線５３に対して、焼きなまし処理部５４、導体表面処理部５５及び水洗処理部５６で順次所定の処理を行ってから、電着処理部５７で平角線５３の表面に樹脂ワニスを電着して絶縁被膜を形成し、その電着した絶縁被膜を第１焼付け部５８で焼付けしている。
【０００４】
その後は、膜厚試験部５９を経てオーバーコート処理部６０で、絶縁被膜上に潤滑性或いは耐摩耗性を有する樹脂をオーバーコートし、そのオーバーコートされた樹脂を第２焼付け部６１で焼付けしてから、寸法測定部６２を経て巻取り部６３でボビン６４に整列巻きに巻き取っている。
【０００５】
また、モータメーカによる縦巻きのモータ用コイルの製造方法は、例えば図１１に示すように、電線メーカにおいてボビン６４に巻回された平角線５３を送り出しながら、巻き線処理部７１において供給される鉄心７２に縦巻きに巻回し、その後、コイル全体を再度絶縁処理している。
【０００６】
一方、上記のような巻き線処理を行うことなくモータ用コイルを製造する方法として、例えば、押出し成形された中空のブロック状素材から、切削工具を用いる溝入れ加工やワイヤ放電加工等によって縦巻きコイルを成形する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１６３１００号公報（段落０００６、図２〜図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０及び図１１に示した従来のモータ用コイルの製造方法にあっては、電線メーカ側においてボビン５０への丸導線５１の巻回工程と、巻取り部６３でのボビン６４への平角線５３の巻回工程とがあり、更に、モータメーカ側においては鉄心７２への平角線５３の巻回工程があり、合計３回のワイヤ巻回工程がある。しかも、電線メーカ側及びモータメーカ側において、多数のテンション調整機構によりワイヤにテンションが付与されることになる。
【０００９】
このため、ワイヤ材質として導電性以外にも、多数の巻回や張力の作用によって欠陥が発生したり、断線しない材質が要求され、線材のコストアップを招くことが懸念される。
【００１０】
また、電線メーカでのワイヤ製造工程では、圧延した平角線５３に絶縁被膜を形成した後、巻き線やボビン巻き等の多数の巻回による絶縁被膜の損傷を防止するために、オーバーコート処理部６０において絶縁被膜上に潤滑性或いは耐摩耗性を有する樹脂をオーバーコートしているため、線材のコストアップと相俟ってコイル用ワイヤのコストアップを招くことが懸念される。
【００１１】
また、上記のように絶縁被膜上に樹脂をオーバーコートしても、その後に２回のワイヤ巻回工程があると共に、多数のテンション調整機構によってテンションが付与されるため、絶縁被膜に傷や欠陥が発生し易くなる。しかも、モータ用コイルとしての縦型コイルは、一般に、コイル占有率を高めてモータ効率を向上させる観点から、コイル間隔（ピッチ）を非常に狭くしている。
【００１２】
このため、モータメーカにおいて、縦巻きに巻回した後、コイル全体を再度絶縁処理しても、コイル間隔が狭いために、絶縁ワニスが細部まで行き渡らず、傷や欠陥が修正しきれない場合あり、モータの使用時に絶縁破壊を起こすおそれがある。
【００１３】
更に、電線メーカでのワイヤ製造工程では、圧延・焼きなまし・表面処理・水洗・電着（絶縁）・焼付け・膜厚試験・オーバーコート・焼付け・寸法測定・巻き取り等の各工程を連続したラインで行っているため、膨大な設備費が増大することが懸念されると共に、フレキシブルなワイヤ製品の製造が困難となる。また、１工程のトラブルによって全ラインが停止することになるため、品質及び生産性が損なわれることも懸念される。
【００１４】
更に、電線メーカとモータメーカとは、一般に工場が異なるため、電線メーカで製造したコイル用ワイヤをモータメーカに提供するための輸送コストが必要になると共に、製品としてのコイル用ワイヤの品質管理にもコストを要する。
【００１５】
これに対し、上記の特許文献１に開示のモータ用コイルの製造方法にあっては、巻き線処理を行うことなく、中空のブロック状素材を加工して縦巻きコイルを成形するので、簡単かつ安価に製造できる利点がある。
【００１６】
しかしながら、特許文献１には、絶縁処理について、ブロック状素材を縦巻きコイル状に加工した後に、絶縁被膜を定着させる記載（段落００１１参照）があるのみで、その具体的方法については何ら記載されていない。
【００１７】
このため、加工したコイル形状の状態で、公知の方法により樹脂ワニスを電着して絶縁被膜を形成しようとすると、この場合の縦型コイルもコイル占有率を高めてモータ効率を向上させる観点からコイル間隔が狭いために、絶縁ワニスが細部まで行き渡らず、絶縁被膜を一様に形成できない場合ある。その結果、品質が低下し、モータの使用時に絶縁破壊を起こすことが懸念される。
【００１８】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、コイル間隔が狭く、しかも一様な絶縁被膜を有する高品質の電気機器用コイルを簡単に製造でき、かつ製造コストの低減が期待できる電気機器用コイルの製造方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の電気機器用コイルの製造方法の発明は、最終製品のコイル間隔とほぼ同じコイル間隔を有する導電性部材からなる縦巻きコイル形状の第１成形品を製造する工程と、上記第１成形品をコイル軸方向に伸張してコイル間隔を広げた状態で絶縁被膜形成処理を施して第２成形品を製造する工程と、上記第２成形品をコイル軸方向に圧縮して最終製品のコイルを製造する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１の発明によると、巻き線処理を行わず、しかも各工程を独立して行うことができるので、製造工程の簡略化が図れると共に、第１成形品のコイル間隔を広げて絶縁被膜形成処理を行うので、一様な絶縁被膜を確実に形成することが可能となる。従って、コイル間隔が狭く、かつ一様な絶縁被膜を有する高品質の電気機器用コイルを生産性良く簡単に製造することが可能となり、製造コストの大幅な低減が期待できる。
【００２１】
請求項２に記載の電気機器用コイルの製造方法の発明は、最終製品のコイル間隔よりも広いコイル間隔を有する導電性部材からなる縦巻きコイル形状の第１成形品を製造する工程と、上記第１成形品に絶縁被膜形成処理を施して第２成形品を製造する工程と、上記第２成形品をコイル軸方向に圧縮して最終製品のコイルを製造する工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項２の発明によると、第１成形品のコイル間隔を広く製造するので、請求項１の発明の作用効果に加えて、第１成形品をより簡単に製造でき、結果として生産性をより向上でき、更なる製造コストの低減が期待できる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の電気機器用コイルの製造方法において、上記第１成形品は、平角状断面を有する導電性部材の断面短辺をコイル軸方向とした縦巻きの角型コイル形状に製造することを特徴とする。
【００２４】
請求項３の発明によると、第１成形品を縦巻きの角型コイル形状に製造するので、従来の巻き線処理では製造が困難であった角型コイルを簡単に製造することが可能となる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項３の電気機器用コイルの製造方法において、上記第１成形品は、導電性の中空角型ブロック状素材を加工して製造することを特徴とする。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項３の電気機器用コイルの製造方法において、上記第１成形品は、鋳造により製造することを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項３の電気機器用コイルの製造方法において、上記第１成形品は、導電性部材の鍛造により柱部の外周面に軸方向に沿って螺旋状に連続するフィン部を一体形成した後、上記柱部を軸方向に打ち抜いて上記螺旋状のフィン部により製造することを特徴とする。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項３の電気機器用コイルの製造方法において、上記第１成形品は、導電性平板を機械加工して連続する角型環状の一部が切欠部によって始端と終端とに分断された複数の角型環状導体を形成した後、これらの角型環状導体を各切欠部の位置を順次ずらしながら隣接する互いの角型環状導体の終端と始端とを順次接合して製造することを特徴とする。
【００２９】
請求項４乃至７の各発明によると、所望の導体断面積を有する縦巻きの角型コイルを生産性良く簡単に製造することが可能となり、製造コストの大幅な低減が期待できる。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかの電気機器用コイルの製造方法において、上記第２成形品を製造する絶縁被膜形成処理は、上記導電性部材の表面を脱脂処理するステップと、脱脂処理された上記導電性部材の表面に絶縁剤を電着処理して絶縁被膜を形成するステップと、形成された絶縁被膜を水洗処理するステップと、水洗処理された絶縁被膜を乾燥処理するステップと、乾燥処理された絶縁被膜を定着処理するステップと、定着処理された絶縁被膜を脱脂処理するステップとを含むことを特徴とする。
【００３１】
請求項８の発明によると、コイル表面に高品質の一様な絶縁被膜を確実に形成することが可能となる。従って、電気機器に使用した場合の絶縁破壊を確実に防止することが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電気機器用コイルの製造方法の実施の形態について、図１乃至図９を参照して説明する。
【００３３】
（第１実施の形態）
図１乃至図８は本発明の第１実施の形態を示すもので、図１は全体の工程を示す図、図２は図１に示す第１成形品製造工程による第１成形品の一例の製造方法を説明するための斜視図、図３は図２の製造方法によって製造された第１成形品を示す斜視図、図４は第１成形品の他の例の製造方法を説明するための図、図５は図４のＡ矢視図、図６は本実施の形態で製造する第１成形品を示す斜視図、図７は同じく第２成形品を示す側面図、図８は第２成形品を製造する絶縁被膜形成処理の順次のステップを示すフローチャート、図９は最終製品である電気機器用コイルの斜視図である。
【００３４】
本実施の形態では、図１に示すように、第１成形品製造工程と、第２成形品製造工程と、最終製品製造工程とを順次に行って、所望の巻数を有する縦巻きの角型コイル形状の電気機器用コイルを製造する。
【００３５】
このため、先ず、第１成形品製造工程では、巻き線処理を行うことなく平角状断面の導電性部材の断面短辺をコイル軸方向とし、図９に示す電気機器用コイル２３のコイル間隔とほぼ同じコイル間隔の所望の巻数を有する図６に示すような縦巻きの角型コイル形状の第１成形品２１を製造する。
【００３６】
このような非巻き線処理による縦巻きの角型コイル形状の第１成形品２１は、例えば銅またはアルミニウムからなる導電性の中空角型ブロック状素材を加工して製造したり、或いは金型に溶融した導電材料を注入する鋳造により製造することができる。
【００３７】
ここで、中空角型ブロック状素材を加工して第１成形品２１を形成する場合には、切削工具の溝入れ加工、ワイヤ放電加工、ウォータジェット加工、電子ビーム加工、レーザビーム加工のいずれか、またはそれらの加工の組み合わせにより製造することができる。
【００３８】
また、他の製造方法として、型を用いて導電性部材を鍛造することにより、図２に示すように柱部１１の外周面に軸方向に沿って螺旋状に連続するフィン部１２を一体形成し、その後、柱部１１を軸方向に打ち抜いて、図３に示すように螺旋状のフィン部１２からなる縦巻きの第１成形品２１を製造することもできる。なお、図２及び図３では、図面を明瞭とするために、フィン部１２の間隔すなわちコイル間隔を広く示している。
【００３９】
更に他の製造方法として、導電性平板をプレス加工や切削加工等により機械加工して、図４及び図５に示すように角型環状の一部が順次ずれた切欠部１５によって始端１６ａと終端１６ｂとにそれぞれ分断された複数の角型環状導体１６を形成した後、これらの角型環状導体１６を各切欠部１５の位置を順次ずらしながら隣接する一方の角型環状導体１６の終端１６ｂと他方の角型環状導体１６の始端１６ａとを肉盛り溶接或いはろう付けによる接合手段１７により電気的に順次接合して縦巻きの第１成形品２１を製造することもできる。
【００４０】
即ち、図４及び図５において最下層の１番目の角型環状導体１６上に２番目の角型環状導体１６を積層して、互いに重なって当接する１番目の角型環状導体１６の終端１６ｂと２番目の角型環状導体１６の始端１６ａとを２番目の角型環状導体１６の切欠部１５内において接合手段１７により接合し、この２番目の角型環状導体１６上に３番目の角型環状導体１６を積層して、互いに重なって当接する２番目の角型環状導体１６の終端１６ｂと３番目の角型環状導体１６の始端１６ａとを３番目の角型環状導体１６の切欠部１５内において接合手段１７により接合する。
【００４１】
以後、同様にしてｎ番目の角型環状導体１６上にｎ＋１番目の角型環状導体１６を積層して、互いに重なって当接するｎ番目の角型環状導体１６の終端１６ｂとｎ＋１番目の角型環状導体１６の始端１６ａとをｎ＋１番目の角型環状導体１６の切欠部１５内において接合手段１７により接合して、１番目の角型環状導体１６の始端１６ａと最終番目の角型環状導体１６の終端１６ｂとを開放端とするコイル形状の第１成形品２１を製造する。
【００４２】
なお、図４及び図５において、接合手段１７は肉盛り溶接或いはろう付けに限らず、レーザ溶接等の他の溶接や接着等によることもできる。
【００４３】
本実施の形態では、上述した第１成形品製造方法のうちの任意の方法により、図６に示すようなコイル軸方向断面の外観形状が台形状をなし、コイル間隔が最終製品のコイル間隔Ｌとほぼ等しく、かつ各コイルの断面積がほぼ等しい所望の巻数を有する縦巻きの角型コイル形状の第１成形品２１を製造する。
【００４４】
その後、第２成形品製造工程において、第１成形品２１をコイル軸方向に伸張してコイル間隔を広げた状態で絶縁被膜形成処理を施して、表面に絶縁被膜を有する図７に示すような第２成形品２２を製造する。なお、この際のコイル間隔は、後述する絶縁被膜形成処理において導体表面全体に亘って確実に絶縁被膜を形成できる間隔とする。
【００４５】
絶縁被膜形成処理では、例えば図８に示すように、先ず伸張された第１成形品２１の表面を脱脂処理（ステップＳ１）した後、表面に絶縁ワニス等の絶縁剤を電着処理（ステップＳ２）して絶縁被膜を形成し、その後、水洗処理（ステップＳ３）、乾燥処理（ステップＳ４）、定着処理（ステップＳ５）を順次に行い、最後に脱脂処理（ステップＳ６）を行う。
【００４６】
上記の第２成形品製造工程において、絶縁被膜を形成したコイル間隔の広い第２成形品２２を形成したら、最終製品製造工程において、第２成形品２２をコイル軸方向に圧縮して、図９に示す所望のコイル間隔を有する最終製品であるコイル軸方向断面の外観形状が台形状をなす電気機器用コイル２３を得る。
【００４７】
このようにして製造した電気機器用コイル２３を、モータのステータ鉄心に組み付けて使用すれば、コイル占有率を高くできるので、モータ効率を向上でき、モータを小形化及び軽量化することができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態では、第１成形品製造工程において、巻き線処理を行うことなく、コイル軸方向断面の外観形状が台形状をなし、最終製品のコイル間隔とほぼ同じコイル間隔を有する導電性部材からなる縦巻きの角型コイル形状の第１成形品２１を製造した後、第２成形品製造工程において、第１成形品２１をコイル軸方向に伸張してコイル間隔を広げた状態で絶縁被膜形成処理を施して第２成形品２２を製造し、その後、最終製品製造工程において、第２成形品２２をコイル軸方向に圧縮して最終製品の電気機器用コイル２３を製造するようにしたので、全工程において巻き線処理が不要になると共に、各工程を独立して行うことができる。従って、コイル素材が制約されることなく所望の導電材料を用いることができると共に、オーバーコート処理も不要になるなど、コイル間隔が狭く、しかも一様な絶縁被膜を有する高品質の電気機器用コイル２３を生産性良く簡単に製造することができ、製造コストを大幅に低減することができる。
【００４９】
（第２実施の形態）
本発明の第２実施の形態では、第１実施の形態と同様に、第１成形品製造工程と、第２成形品製造工程と、最終製品製造工程とを順次に行って電気機器用コイルを製造するが、本実施の形態では、第１成形品製造工程で巻き線処理を行うことなく製造する第１成形品として、最終製品である電気機器用コイルのコイル間隔よりも広いコイル間隔、例えば第１実施の形態の第２成形品２２（図７参照）と同様に、後述する絶縁被膜形成処理において導体表面全体に亘って確実に絶縁被膜を形成できる広いコイル間隔を有する第１成形品を製造する。
【００５０】
また、第２成形品製造工程では、広いコイル間隔の第１成形品に対して第１実施の形態と同様の絶縁被膜形成処理を施して、表面に絶縁被膜を有する第２成形品を製造する。
【００５１】
その後は、第１実施の形態と同様に、最終製品製造工程において、第２成形品をコイル軸方向に圧縮して、所望のコイル間隔を有する最終製品である電気機器用コイルを得る。
【００５２】
本実施の形態によれば、第１実施の形態と同様の作用効果が得られる他、特に本実施の形態では、第１成形品のコイル間隔を広く製造するので、第１成形品をより簡単に製造でき、結果として生産性をより向上でき、更なる製造コストの低減を図ることができる。
【００５３】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、製造する電気機器用コイルは、角型コイルに限らず、円弧状のコイルなど任意の縦型コイルとすることができると共に、コイル軸方向断面の外観形状も台形状に限らず、矩形状など使用する電気機器に応じて種々変更可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電気機器用コイルの製造方法によれば、コイル間隔が狭く、しかも一様な絶縁被膜を有する高品質の電気機器用コイルを、巻き線処理を行うことなく簡単に製造できるので、生産性を向上できると共に、製造コストを大幅に低減することができる。
【００５５】
また、他の発明によれば、第１成形品のコイル間隔を、最終製品のコイル間隔よりも広くして製造するので、上記発明の効果に加えて、更に第１成形品をより簡単に製造でき、結果として生産性をより向上でき、更なる製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態における電気機器用コイルの製造方法の全体の工程を示す図である。
【図２】図１に示す第１成形品製造工程による第１成形品の一例の製造方法を説明するための斜視図である。
【図３】図２の製造方法によって製造される第１成形品を示す斜視図である。
【図４】図１に示す第１成形品製造工程による第１成形品の他の例の製造方法を説明するための図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】第１実施の形態で製造する第１成形品を示す斜視図である。
【図７】同じく、第２成形品を示す側面図である。
【図８】同じく、第２成形品を製造する絶縁被膜形成処理の順次のステップを示すフローチャートである。
【図９】最終製品を示す斜視図である。
【図１０】従来のモータ用コイルの製造方法による電線メーカでのコイル用ワイヤの製造方法を説明するための図である。
【図１１】同じく、モータメーカでのモータ用コイルの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
２１    第１成形品
２２    第２成形品
２３    電気機器用コイル（最終製品）
【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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