(57)【要約】【課題】曲げ加工時における曲げ受け治具の回転を防止して，曲げ加工後の平角線の曲率半径の大小を問わず確実な曲げ加工ができるようにした平角線の巻線装置を提供すること。【解決手段】平角線５０を曲げ加工してコイル巻きする平角線の巻線装置。平角線の下底面５２に接触する土台面１２を有する土台部材１０と，平角線を土台面とともに厚さ方向に挟み付けるクランプ部材３０と，平角線の内側面５３を受ける曲げ受け部材１３とを有している。クランプ部材は，柱状の軸部３３と，平角線の上底面５１に接触するクランプ部３１とを有するものであり，曲げ受け部材は，側面１４の少なくとも一部が，平角線の内側面に曲げ加工時に接触する内側面規定部をなしており，軸部の側方に位置し，平角線の厚さと同等の厚さを有するとともに，土台部材と一体のものとされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が四角形である平角線を曲げ加工してコイル巻きする平角線の巻線装置において，
曲げられる平角線の下底面に接触する土台面を有する土台部材と，
曲げられる平角線を前記土台面とともに厚さ方向に挟み付けるクランプ部材と，
曲げられる平角線の内側面を受ける曲げ受け部材とを有し，
前記クランプ部材は，
柱状の軸部と，
曲げられる平角線の上底面に接触するクランプ部とを有するものであり，
前記曲げ受け部材は，
側面の少なくとも一部が，曲げられる平角線の内側面に曲げ加工時に接触する内側面規定部をなしており，
前記軸部の側方に位置し，曲げられる平角線の厚さと同等の厚さを有するとともに，    前記土台部材と一体のものとされているものであることを特徴とする平角線の巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，平角線をコイル巻きのために曲げ加工する平角線の巻線装置に関する。さらに詳細には，曲げられる平角線の内面を曲げ受け治具で受ける構成であるとともに，曲げ加工時における曲げ受け治具の回転を防止して確実な曲げ加工ができるようにした平角線の巻線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，モータや発電機といった回転電機のロータやステータに取り付けるコイルにおいて，占積率向上のために平角線を素線に用いることが行われている。平角線を素線に用いたコイルをエッジワイズコイルという。平角線を用いる場合，丸線の場合と比較して，巻線のための曲げ加工にやや困難性がある。このため，平角線についての曲げ加工技術がいくつか提案されている。
【０００３】
その一例である特許文献１では，平角線を上下対の部材で挟み付けて拘束し，その拘束状態で曲げ加工を行うこととしている。平角線を拘束するのは，曲げ加工の際に平角線の曲げ箇所のインコーナー部分が厚さ方向に膨らもうとするので，この膨らみを抑えるためである。そしてその拘束の際に，平角線における曲げの内側面となる面にスペーサ（曲げ受け部材）を当てるようにしている。ここでスペーサとして，平角線の曲げ加工後における厚さと同等の厚さのものを用いている（特許文献１の図９等）。これにより，曲げ加工時における平角線のインコーナー部分の厚さの増加を極力抑制している。なお，前述の上下対の部材の一方は通例，軸部とフランジ部とからなる構成のものであり，前述のスペーサはその軸部の周囲に位置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２８４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記した従来の技術では，次のような問題点があった。すなわち，加工に際してスペーサが軸部の回りに回転してしまい，加工に支障を来す場合があった。このため事実上，スペーサの側面形状が円形に限られた。スペーサの側面が円形でない場合，すなわちスペーサの側面における特定の方位の位置で平角線の内側面を規定しようとする場合には，スペーサが回転すると，加工後の形状自体が狙い通りにはならないからである。
【０００６】
また，特に平角線を強く曲げて曲率半径の小さい加工後形状を得ようとする場合に，加工時の応力集中の緩和が十分にはできなかった。平角線を厚さ方向に拘束しながら曲げ加工する際には，一方の拘束部材の軸部とフランジ部との接続部分に応力が集中する。このため，特許文献１の［００２２］に記載されるようにしてその緩和が図られる。ところが曲率半径の小さい加工後形状を得ようとする場合には，スペーサを小径の円形としなければならない。これでは面取り部分を大きくとれないので，Ｒ形状部分も小さいものしか形成できない。このため応力集中を十分には緩和できないのである。一方で，図１のグラフに示されるように，加工後の曲率半径が小さいほど（グラフ中左寄り），拘束部材への応力集中は激しい。このため，平角線を強く曲げることは困難であった。
【０００７】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，曲げ加工時における曲げ受け治具の回転を防止して，曲げ加工後の平角線の曲率半径の大小を問わず確実な曲げ加工ができるようにした平角線の巻線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様における平角線の巻線装置は，断面形状が四角形である平角線を曲げ加工してコイル巻きする装置であって，曲げられる平角線の下底面に接触する土台面を有する土台部材と，曲げられる平角線を土台面とともに厚さ方向に挟み付けるクランプ部材と，曲げられる平角線の内側面を受ける曲げ受け部材とを有し，クランプ部材は，柱状の軸部と，曲げられる平角線の上底面に接触するクランプ部とを有するものであり，曲げ受け部材は，側面の少なくとも一部が，曲げられる平角線の内側面に曲げ加工時に接触する内側面規定部をなしており，軸部の側方に位置し，曲げられる平角線の厚さと同等の厚さを有するとともに，土台部材と一体のものとされているものである。
【０００９】
上記態様における平角線の巻線装置では，次のようにして平角線を曲げ加工する。まず，平角線を，土台部材の土台面とクランプ部材のクランプ部との間に挟み込む。その状態で平角線を，その内側面が，曲げ受け部材の側面の一部である内側面規定部に沿うように曲げる。こうして，平角線を巻線してコイル等に成形できる。
【００１０】
ここで，土台面とクランプ部とによる拘束のため，平角線のインコーナー部分の膨らみが防止される。また，曲げ受け部材は土台部材と一体であるため回転することはない。このため，曲げ加工時に曲げ受け部材の側面のうち内側面規定部以外の部位により曲げ形状が規定されてしまうことはない。また，内側面規定部の径を軸部の径と無関係に設定できるので，加工後の平角線の曲率半径を小さくしても，クランプ部材の応力緩和を十分に図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本構成によれば，曲げ加工時における曲げ受け治具の回転を防止して，曲げ加工後の平角線の曲率半径の大小を問わず確実な曲げ加工ができるようにした平角線の巻線装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】曲げ加工後の曲率半径と応力集中の程度との関係を示すグラフである。
【図２】実施の形態に係る平角線の巻線装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る平角線の巻線装置の構成を示す平面図である。
【図４】コイルの一適用例であるステータの正面図である。
【図５】ステータに取り付けられるコイルの一例の正面図である。
【図６】従来の技術で巻線したコイルのステータからの突出部分を示す正面図である。
【図７】実施の形態の技術で巻線したコイルのステータからの突出部分を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態に係る平角線の巻線装置は，図２に示すように構成されている。図２に示す本形態の巻線装置１は，土台部材１０と，クランプ部材３０とを有しており，平角線５０を直角に曲げる曲げ加工を行い，コイル状にする装置である。
【００１４】
土台部材１０は，土台部１１と，曲げ受け部１３とを有しており，これら全体で一体のものである。土台部材１０の土台部１１は，全体として円柱形状をなしており，中央に穴部１５が形成されている。穴部１５は，土台部１１のみならず曲げ受け部１３にも形成されている。穴部１５は，曲げ受け部１３を貫通している。土台部１１の上面は，平面である土台面１２とされている。曲げ受け部１３は，土台面１２より上方に突出して設けられており，全体として土台部１１より小径である。ただし図３に示されるように，土台部１１と異なり曲げ受け部１３は上方から見て円形ではない。曲げ受け部１３と土台面１２
の側面を以下，曲げ受け面１４という。
【００１５】
クランプ部材３０は，円板状のフランジ部３１と，軸状の軸部３３とを有し，全体で傘状の部材である。軸部３３は，土台部材１０の穴部１５に挿入されている。このため曲げ受け部１３は，軸部３３の側方に存在している。フランジ部３１における図２中下側の面を以下，クランプ面３２という。クランプ面３２は，曲げ受け部１３が設けられている範囲より広く，土台部１１を上方に投影した範囲のほぼ全体をカバーする大きさで形成されている。このため，クランプ面３２と土台面１２とは向き合っている。クランプ面３２と土台面１２との間に，加工対象物である平角線５０が挟み付けられるようになっている。
【００１６】
なお，クランプ部材３０におけるフランジ部３１と軸部３３との接続箇所３４は，凹曲面形状とされている。これに合わせて，曲げ受け部１３における穴部１５の入り口の肩部１６も面取り形状（図２中では凸曲面）とされている。これにより，特許文献１の［００２２］に記載されている応力緩和が図られている。
【００１７】
平角線５０は四角形断面の導線であり，図２中に見えているのはその断面である。四角形断面の平角線５０は，上下のクランプ面３２および土台面１２に対して，長辺の面５１，５２を向けた状態でこれらの間に挟み付けられている。平角線５０はまた，曲げ受け部１３の曲げ受け面１４に対して，一方の短辺の面５３を向けている。巻線装置１にはさらに，平角線５０の外側に位置する固定ガイド部材６０が固定して備えられている。また，図２から分かるように，曲げ受け面１４の立ち上がり高さ，すなわち曲げ受け部１３の厚さは，平角線５０の厚さと同等である。
【００１８】
図２中の土台部材１０，平角線５０，および固定ガイド部材６０を上方から見た平面図を図３に示す。図３中に示されている平角線５０は，巻線装置１による曲げ加工を行っているときにおけるものである。図３に示されるように曲げ受け部１３は，上方から見るとほぼ四角形状である。より具体的には，曲げ受け面１４の一部として，第１直線部１７と，第２直線部１８と，その間のターン部１９とが形成されている。ターン部１９の曲率半径は穴部１５の半径より小さい。固定ガイド部材６０の図３中における位置は，第１直線部１７に対向する位置，すなわち，平角線５０のうち加工前後にわたって直線部であり続ける位置をガイドする位置である。
【００１９】
また，巻線装置１にはさらに，可動ガイド部材６１が備えられている。固定ガイド部材６０の位置が固定されているのに対し，可動ガイド部材６１は図３中実線の位置と二点鎖線の位置との２通りの位置をとるものである。なお，図２に示した断面図は，図３中ではＡ−Ａ位置の断面に相当する。また，図３中に示される平角線５０は，曲げ加工後のものである。また，図３中の円Ｅは，肩部１６の面取り形状の最外縁の円である。これは，少なくとも，接続箇所３４の凹曲面形状の最外縁の円以上の径を持つ。図２の例ではほとんど同じである。
【００２０】
本形態の巻線装置１による平角線５０の曲げ加工工程は，次のようにして行われる。まず，巻線装置１の可動ガイド部材６１を図３中に二点鎖線で示される位置にする。その状態で，曲げ加工前の平角線５０を図３中上方から，曲げ受け部１３と固定ガイド部材６０との間に進入させる。そして，平角線５０における曲げようとする位置が，曲げ受け面１４のターン部１９の辺りに位置するようにする。この状態で，平角線５０の一方の短辺の面５３の一部が曲げ受け面１４の第１直線部１７と対面している。その状態でクランプ部材３０を図２中に矢印Ｆで示すように土台部材１０に向けて押し付ける。これにより，平角線５０が，クランプ面３２と土台面１２とにより挟み付けられる。このとき平角線５０は，長辺の面５１，５２を，クランプ面３２，土台面１２に向けている。
【００２１】
この状態で可動ガイド部材６１を，図３中の二点鎖線の位置から実線の位置に移動させる。これにより平角線５０が曲げ加工され，図３中に示されている状態となる。図３中に示される曲げ加工後の平角線５０の一方の短辺の面５３は，第１直線部１７，ターン部１９，第２直線部１８のすべてに接している。これより，固定ガイド部材６０と可動ガイド部材６１とは，協働して，平角線５０を曲げ加工する際に平角線５０の外側をガイドして，短辺の面５３を曲げ受け面１４に沿わせる働きをしているといえる。
【００２２】
ここで図３中の平角線５０は，直角よりもやや曲がりすぎているように見える。しかし，可動ガイド部材６１を実線の位置から二点鎖線の位置に戻すと，平角線５０の曲がりも少し戻り，直角となる。巻線装置１による平角線５０の曲げ加工は塑性変形であるが，必然的に多少の弾性変形成分が存在するからである。曲げが少し戻った状態でちょうど直角となるように，曲げ受け部１３の形状が設定されている。
【００２３】
可動ガイド部材６１を二点鎖線の位置に戻した後，加工後の平角線５０を図３中の上から下向きにさらに進行させることと，上記の曲げ加工とを反復することにより，角形のエッジワイズコイルを巻線することができる。特許文献１の図６〜図８と同様の要領による。
【００２４】
上記のように説明した巻線装置１による平角線５０の曲げ加工には，以下のような種々の特徴がある。第１に，平角線５０の曲げそのものを安定的に確実に行うことができる。曲げ受け部１３が土台部１１と一体であるため，曲げ加工時に回転してしまうことがないからである。もし，曲げ受け部１３が土台部１１と別体のものとされていると，［発明が解決しようとする課題］の欄に記載した問題が生じることがある。本形態の巻線装置１ではこのような問題はない。
【００２５】
また，平角線５０の曲げ箇所の曲率半径がかなり小さい。前述のようにターン部１９の曲率半径が小さいからである。このため，必要とされる箇所に対するジャストサイズのエッジワイズコイルを製造できる。このことにつき，図４〜図７により説明する。エッジワイズコイルの適用例として，モータや発電機といった回転電機のロータやステータに取り付けるコイルが挙げられる。図４はステータの例である。図４ではステータ７０を外部から見ているが，ステータ７０の内面に，多数のコイル７１が取り付けられている。図４では，コイル７１のうち上下の端部付近だけが見えている。このようなコイル７１は，図５に示されるように円筒形でなく長方形である。ステータ７０の内面のスロットという歯状の箇所にはめ込むためである。
【００２６】
ただし，長方形状とはいっても，コーナー部分は丸められている。平角線５０を完全にピンポイントで折り曲げることはできないからである（これは平角線に限らず丸線でもそう）。ここで従来の技術では，平角線５０のコーナー部分の曲率半径が大きめであった。上記のターン部１９に相当する箇所の曲率半径が，肩部１６に相当する箇所の面取り形状の最外縁の円（図３の円Ｅに相当）より必然的に大きかったためである。このため図６に示されるように，コイル７１の端部のステータ７０からの突出量Ｄ１が大きかった。このことは，コイル７１に使われている平角線５０の総延長が長いことを意味し，モータの重量や銅損の点で不利であった。
【００２７】
一方，本形態の巻線装置１によれば，平角線５０のコーナー部分の曲率半径が従来よりも小さいコイル７１を製造できる。ターン部１９の曲率半径を，従来のような制約を受けずに，軸部３３の径よりも小さくすることができるからである。このため図７に示すように，コイル７１の端部のステータ７０からの突出量Ｄ２を，図６中のＤ１よりも格段に小さくできる。このことは，コイル７１に使われている平角線５０の総延長が短いことを意味し，モータの重量や銅損の点で有利である。
【００２８】
また，巻線装置１によれば，曲げ加工に際して，曲げられた平角線５０のインコーナー部分が，曲げ加工の前よりも厚くなってしまうことがない。曲げ加工される平角線５０はクランプ面３２と土台面１２とによりしっかりと挟み付けられているからである。その際のクランプ部材３０におけるフランジ部３１と軸部３３との接合部への応力集中は，前述のように接続箇所３４が凹曲面形状とされていることにより緩和されている。
【００２９】
ここにおいて巻線装置１では，接続箇所３４の凹曲面形状の最外縁の円をかなり大径にすることができる。前述のように，ターン部１９の曲率半径と肩部１６の面取り形状の最外縁の円（図３の円Ｅ）との間に相互の制約がないからである。よって，ターン部１９が小径であっても円Ｅを大径とすることができ，接続箇所３４の凹曲面形状もその分大径にできる。このため応力収集緩和の効果がより大きく，巻線装置１の寿命が長い。
【００３０】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，曲げ受け部１３を土台部１１と一体化した土台部材１０を用いている。このため，曲げ受け部１３が土台部１１に対して回転することがあり得ない。これにより，加工時における曲げ受け部１３の回転を排除しているので，曲げ受け部１３の側面である曲げ受け面１４のうち特定の方位の部分のみを，加工時に実際に平角線５０の短辺の面５３を受け止める面として用いることができる。それが第１直線部１７，第２直線部１８，ターン部１９である。
【００３１】
したがって，ターン部１９の曲率半径を，穴部１５の径などによる制約を受けずに小さくすることができる。その一方で，加工時の応力緩和のために必要なクランプ部材３０の接続箇所３４の凹曲面形状の外縁（図３の円Ｅ）を，ターン部１９の曲率半径による制約を受けずに大きくとることができる。これにより，平角線５０を強く曲げて小さい曲率半径の加工後形状としつつ，その際にクランプ部材３０に掛かる大きな応力をうまく分散させることができるようになっている。このようにして，曲げ加工後の平角線の曲率半径の大小を問わず確実な曲げ加工ができる長寿命な巻線装置１が実現されている。
【００３２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，曲げ受け部１３の具体的形状について変形が考えられる。前記実施の形態での曲げ受け部１３は，図３に示されるように穴部１５の周囲に全方位にわたって形成されているものであった。しかしながら曲げ受け部１３は，第１直線部１７，第２直線部１８，ターン部１９の部分だけ存在していれば十分なので，それ以外の部分については土台面１２と同レベルであってもよい。また，特許文献１の図９に示されるように，曲げ加工とともに平角線５０を多少厚さ方向に押しつぶすようにすることもできる。その場合の曲げ受け部１３は，平角線５０の加工後における厚さと同等とすればよい。
【符号の説明】
【００３３】
１    巻線装置
１０  土台部材
１２  土台面
１３  曲げ受け部
１７  第１直線部
１８  第２直線部
１９  ターン部
３０  クランプ部材
３２  クランプ面
３３  軸部
５０  平角線
５３  短辺の面
【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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