同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置
【課題】高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できること。
【解決手段】平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側及び外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造方法において、軸方向上下のコイルエンド部を上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２によりそれぞれ把持するとともに、内径側及び外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４によりそれぞれ把持する把持工程と、上方クランプ治具１を軸方向下側と径方向外側に動作させ、下方クランプ治具２を径方向外側に動作させ、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４を軸中心にそれぞれ円弧動作させる拡張成形工程とを有する。
【解決手段】平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側及び外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造方法において、軸方向上下のコイルエンド部を上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２によりそれぞれ把持するとともに、内径側及び外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４によりそれぞれ把持する把持工程と、上方クランプ治具１を軸方向下側と径方向外側に動作させ、下方クランプ治具２を径方向外側に動作させ、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４を軸中心にそれぞれ円弧動作させる拡張成形工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用回転電機に使用する平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への対応及び搭載スペース上の課題から、車両に搭載される回転電機では小型化、高出力化の要求が厳しい。そのため、占積率が高く、多くの電流を流せる平角導線をコイルに用いる傾向にある。
例えば、平角導線を回転電機のステータコイルとして用いる場合、平角導線の長辺面（フラットワイズ面）を重ね合わせて巻回した後に、スロットに挿入されるスロット挿入部を左右に開き成形して、同芯巻きカセットコイルを成形する方法がある。そのコイル成形装置が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されているコイル成形装置は、長手方向が直線である小判形のリング状コイルを亀甲状に成形する装置において、コイルの上側直線部（例えば、外径側のスロット挿入部に相当）を握持する第１のクランパー、この第１のクランパーを支持して上下円弧状に回動させるべく案内する第１の支持ブロックと作動シリンダー、架台上に固定され上記第１の支持ブロックを上下に摺動させるべく案内支持するフレームと作動シリンダー、コイルの下側直線部（例えば、内径側のスロット挿入部に相当）を握持する第２のクランパー、この第２のクランパーを支持し前後円弧状に回動させるべく案内する第２の支持ブロックと作動シリンダー、上記第２の支持ブロックを前後進させるシリンダー、コイルの両端半円部（上下のコイルエンド部に相当）を支持しコイルの成形時の動きに追従する一対の支持金具を備えている。
この装置によれば、コイルの直線部（外径側と内径側のスロット挿入部に相当）を任意の幅で平行に開く動作、更にコイルの直線部を、それぞれのクランプ位置を中心として捩る動作、コイルの左右直線部の高さ修正動作を連続して行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４４７５５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、特許文献１に開示された技術には、以下の問題がある。
まず、特許文献１の技術は、コイルの両端半円部（上下のコイルエンド部に相当）をコイルの成形時の動きに追従する一対の支持金具によって支持しているのみであり、開いたコイルの直線部（外径側と内径側のスロット挿入部に相当）に対してコイルの両端半円部（上下のコイルエンド部に相当）を所定の方向に移動させることはできないので、回転電機の小型化、高出力化の要請に応じることができない。
つまり、本来、コイルエンド部は、ステータコアの軸方向上下端の外側に配置されるものであるので、ステータコアの上端面、下端面に極力沿わせることができれば、回転電機の小型化に貢献できる。また、コイルエンド部は、その長さを極力短くすることができれば、銅損が減少するので、回転電機の高出力化に寄与できる。
したがって、コイルエンド部をただ単に支持してコイル成形時の動きに追従する特許文献１の技術では、コイルエンド部をステータコアの上端面、下端面に沿わせることも、その長さを短くさせることもできず、回転電機の小型化、高出力化の要請に対応することができない。
【０００６】
また、特許文献１の技術は、クランパーを支持して上下円弧状に回動させるべく案内する支持ブロックと、支持ブロックを直線的に摺動させる支持フレームとを有するので、装置が大型化しやすく、コスト高になりやすい。また、クランパーの当金は操作レバーによって締付・開放する構造であるので、段取り時間が必要となり生産性が低下する。
【０００７】
さらに、近年のハイブリッド自動車等の駆動用回転電機では、平角導線の断面積を大きくしたり、角部の曲げＲを小さくしたりして、コイル成形に必要な加工荷重が増大する傾向にある。また、ステータコアとロータとの隙間やステータコアとコイルとの隙間を狭く設定するので、コイル成形後の寸法精度の要求も厳しい。そのため、加工荷重の増大や厳しい寸法精度をローコストで実現できる成形方法、装置が求められている。
【０００８】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルを製造する場合において、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置は、次のような構成を有している。
（１）平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側及び外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
軸方向上下のコイルエンド部を上方クランプ治具及び下方クランプ治具によりそれぞれ把持するとともに、前記内径側及び外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具及び外方クランプ治具によりそれぞれ把持する把持工程と、前記上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、前記下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させる拡張成形工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
（２）（１）に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記把持工程では、前記上方クランプ治具が前記内方クランプ治具との間隔より前記外方クランプ治具との間隔を広くして把持することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記把持工程では、内方クランプ治具及び外方クランプ治具が把持完了したときにそれぞれのクランプ治具をセルフロックすることを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記拡張成形工程では、各クランプ治具が同期して動作することを特徴とする。
（５）平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造装置において、
軸方向上下のコイルエンド部をそれぞれ把持する上方クランプ治具及び下方クランプ治具と、前記内径側及び外径側のスロット挿入部をそれぞれ把持する内方クランプ治具及び外方クランプ治具とを備え、前記上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、前記下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような特徴を有する本発明の同芯巻きコイルの製造方法は、以下のような作用効果を奏する。
（１）の発明は、軸方向上下のコイルエンド部を上方クランプ治具及び下方クランプ治具によりそれぞれ把持するとともに、内径側及び外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具及び外方クランプ治具によりそれぞれ把持する把持工程と、上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、内方クランプ治具及び外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させる拡張成形工程とを有するので、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる。
【００１２】
具体的には、（１）の発明は、拡張成形工程において、上方クランプ治具、下方クランプ治具、内方クランプ治具、及び外方クランプ治具の各クランプ治具が、それぞれ自ら動作するので、高負荷の加工荷重に対応することができる。特に、上方クランプ治具及び下方クランプ治具が、所定の動作をすることによって、内方クランプ治具及び外方クランプ治具の円弧動作による拡張成形時の加工荷重を上方クランプ治具及び下方クランプ治具が分担することができる。そのため、内方クランプ治具及び外方クランプ治具の負担を軽減でき、加工荷重を軽減することによって、クランプ治具や装置フレームの撓みを低減できるので、高精度の加工も可能となる。また、加工荷重を各クランプ治具が分担することによって、駆動装置自体を小型化でき、装置全体をコンパクトにすることができるので、設備費の低減に繋がる。
【００１３】
また、（１）の発明は、内径側と外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具及び外方クランプ治具によりそれぞれ把持して、内方クランプ治具及び外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させるので、内径側と外径側のスロット挿入部が円弧軌道に沿って左右に開き成形される。開き成形に伴い、軸方向上側のコイルエンド部では、同芯円状に巻回された半円部を頂点に山型に傾斜する傾斜部が左右に形成される。このとき、外径側のスロット挿入部は、内径側のスロット挿入部よりも軸中心からの距離（円弧軌道の半径）が長いので、上記左右の傾斜部の内、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部が、内径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部より多く伸ばされようとする。
しかし、（１）の発明は、軸方向上方のコイルエンド部を上方クランプ治具により把持し、上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させるので、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部寄りに、同芯円状に巻回された半円部の頂点を移動させることができる。そのため、左右の傾斜部の内、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部が、内径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部より多く伸ばされる必要がなくなり、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形する加工荷重を低減できる。また、左右の傾斜部の成形量にバランスがとれるので、高精度の加工が可能となる。また、同芯円状に巻回された半円部の頂点を径方向外側に移動させるので、内径側に挿入されるロータとの干渉を回避することができる。
【００１４】
また、（１）の発明は、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部寄りに、同芯円状に巻回された半円部の頂点を移動させて、左右の傾斜部を所定の傾斜角とすることができる。左右の傾斜部を所定の傾斜角とすることによって、コイルエンド部は、ステータコアの軸方向上端の外側に配置されたとき、ステータコアの上端面に沿わせることができる。そのため、コイルエンド部とステータコア上端面との空隙を減らし、回転電機の軸方向の高さを縮めることができる。その結果、回転電機の小型化に貢献できる。また、コイルエンド部をステータコアの上端面に沿わせることによって、コイルエンド部の長さを短くすることができる。そして、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にも寄与できる。
【００１５】
また、（１）の発明は、軸方向下方のコイルエンド部を下方クランプ治具により把持し、下方クランプ治具を径方向外側に動作させるので、Ｌ字形の水平部が左右に開き成形される。そのとき、Ｌ字形の水平部を左右に開き成形する加工荷重を、下方クランプ治具が分担できる。その分、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形する加工荷重を低減できる。
また、下方クランプ治具を径方向外側の所定位置に動作させることによって、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形する動作に単に追従する方法（特許文献１のケース）に比較して、軸方向下方のコイルエンド部の長さを短くすることができ、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にも寄与できる。
よって、（１）の発明によれば、平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルを製造する場合において、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる製造方法を提供することができる。
【００１６】
（２）に記載された発明は、（１）に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、把持工程では、上方クランプ治具が内方クランプ治具との間隔より外方クランプ治具との間隔を広くして把持するので、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部を内径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部より、長くすることができる。そのため、同芯円状に巻回された半円部を頂点に山型に傾斜する傾斜部の傾斜角を左右均等にすることができる。傾斜部の傾斜角を左右均等にすることによって、複数のコイルをステータコアに挿入した時に、隣り合うコイルが傾斜部で重なって、コイル間を密着させることができる。そして、コイル間が密着するので、回転電機の軸方向の高さを縮めることができ、回転電機の小型化により一層貢献できる。また、ステータコアの軸方向上端におけるコイル間を密着させることによって、コイルエンド部の長さを短くすることができる。そして、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にもより一層寄与できる。
よって、（２）の発明によれば、複数のコイルをステータコアに挿入した時に、隣り合うコイルが傾斜部で重なって、コイル間を密着させ、回転電機の小型化、高出力化の要請により一層対応できる。
【００１７】
（３）に記載された発明は、（１）又は（２）に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、把持工程では、内方クランプ治具及び外方クランプ治具が把持完了したときにそれぞれのクランプ治具をセルフロックするので、高負荷の加工荷重に対して、コイルを確実に把持した状態で内径側のスロット挿入部と外径側のスロット挿入部とを左右に開き成形することができる。コイルを確実に把持した状態で開き成形するので、把持位置がずれることがなく、高精度の加工が可能となる。すなわち、スロット挿入部に重ね合わされた１本１本の平角導線の位置ずれを防止し、スロット挿入部の軸中心に対する開き量、開き角度等を狙い値に加工でき、バラつきを低減できる。
また、クランプ治具はセルフロック（自働的にロック）するので、特許文献１に記載されているように操作レバーによって操作する必要がない。そのため、操作レバーを操作するという段取り時間を省略することができるので、生産性を向上させることができ、コスト低減できる。
よって、（３）の発明によれば、より高精度の加工を、よりローコストで実現できる。
【００１８】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、拡張成形工程では、各クランプ治具が同期して動作するので、上方クランプ治具、下方クランプ治具、内方クランプ治具、外方クランプ治具のそれぞれが互いに関連した動作を行い、高負荷の加工荷重に効率的に対応できる。また、各クランプ治具は同期して動作するので、クランプ治具が把持したコイルの位置で、滑りをほとんど生じることなく把持し続けることができる。クランプ治具の把持位置で滑りが生じにくいので、平角導線を被覆する絶縁皮膜を傷付ける恐れも少ない。したがって、コイル成形での品質不良が低減する。
よって、（４）の発明によれば、高負荷の加工荷重に効率的に対応でき、品質不良を低減してよりローコストで実現できる。
【００１９】
このような特徴を有する本発明の同芯巻きカセットコイルの製造装置は、以下のような作用効果を奏する。
（５）平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造装置において、軸方向上下のコイルエンド部をそれぞれ把持する上方クランプ治具及び下方クランプ治具と、内径側及び外径側のスロット挿入部をそれぞれ把持する内方クランプ治具及び外方クランプ治具とを備え、上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、内方クランプ治具及び外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させるので、平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルを製造する場合において、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】三角形に巻回したコイルをＬ型に加工する加工説明図である。
【図２】（ａ）はＬ型コイルを把持するクランプ治具の配置図を示し、（ｂ）は上方クランプ治具の動作方向を示す。
【図３】各クランプ治具の動作説明図である。
【図４】各クランプ治具の同期状態を示す動作線図である。
【図５】同芯巻きカセットコイルの拡張成形装置の正面方向から見た断面図である。
【図６】同芯巻きカセットコイルの拡張成形装置の側面方向から見た断面図である。
【図７】内方クランプ治具におけるコイルセット時の断面図である。
【図８】外方クランプ治具におけるコイルセット時の断面図である。
【図９】内方クランプ治具における駆動側爪部を閉じた時の断面図である。
【図１０】内方クランプ治具における背圧側爪部を閉じた時の断面図である。
【図１１】内方クランプ治具をロックした時の断面図である。
【図１２】外方クランプ治具における駆動側爪部を閉じた時の断面図である。
【図１３】外方クランプ治具における背圧側爪部を閉じた時の断面図である。
【図１４】外方クランプ治具をロックした時の断面図である。
【図１５】内方クランプ治具における加工完了時の断面図である。
【図１６】外方クランプ治具における加工完了時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明に係る同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置の実施形態について図面を参照して説明する。
ここでは、始めに、Ｌ型コイルの成形方法と構成を簡単に説明した上で、Ｌ型コイルを把持するクランプ治具の配置構成とＬ型コイルから同芯巻きカセットコイルに拡張成形する各クランプ治具の動作方法を説明する。その後、この動作方法を実現する拡張成形装置について詳細に説明する。
【００２２】
＜Ｌ型コイルの成形方法と構成＞
まず、本発明に用いるＬ型コイルの成形方法と構成から説明する。図１に、三角形に巻回したコイルをＬ型に加工する加工説明図を示す。
図１に示すように、Ｌ型コイルＣ１は、扁平な三角形コイルＣ０を折り曲げて成形する。扁平な三角形コイルＣ０は、１本の平角導線から作られており、三角形の芯金に巻回して製作する。平角導線は、長辺が５〜１０ｍｍ程度で短辺が１〜５ｍｍ程度の矩形断面をした導線である。表面には、エナメル等の絶縁材料が被覆されている。平角導線は、長辺面（フラットワイズ面）を重ね合わせて複数回巻回する。本実施形態では、５回巻回している。平角導線の端部は、端子部を構成するため、一方のコイルエンド部から突出している。端子部は、ステータコアの軸方向上端に配置されるので、端子部のあるコイルエンド部が軸方向の上方となる。
【００２３】
扁平な三角形コイルＣ０は、左右と上下で内側に巻回したコイルが当接又は近接するようにＬ字形に折り曲げられ、Ｌ型コイルＣ１に加工される。
扁平な三角形コイルＣ０をＬ型コイルＣ１に折り曲げる方法は、コイルの大きさ等に適合した専用治具を用いて行う。専用治具に扁平な三角形コイルをセットして、例えば、図１に示す点Ｐと点Ｑを図示しないシリンダー等で矢印の方向に押し出すことによって、Ｌ型コイルＣ１に折り曲げる。
【００２４】
Ｌ型コイルＣ１は、上下方向の直線部と水平方向の水平部とで構成される。直線部は左右に分離され、上端には同芯円状に巻回された半円部が形成されている。また、直線部の下端には水平方向へ直角に曲げられた角Ｒ部が形成されている。また、水平部は上下に分離され、直線部下端の角Ｒ部から水平方向に延伸して端末に同芯円状に巻回された半円部が形成されている。半円部及び角Ｒ部は、成形上可能な最少半径で曲げＲを形成している。最少半径は、平角導線の短辺長程度である。
【００２５】
＜クランプ治具の配置と動作方法＞
次に、Ｌ型コイルを把持するクランプ治具の配置構成と、Ｌ型コイルから同芯巻きカセットコイルに拡張成形するために各クランプ治具が動作する動作方法を説明する。図２（ａ）に、Ｌ型コイルを把持するクランプ治具の配置図を示し、（ｂ）に、上方クランプ治具の動作方向を示す。図３に、各クランプ治具の動作説明図を示す。図４に、各クランプ治具の同期状態を示す動作線図を示す。
図２（ａ）に示すように、４個のクランプ治具が、４箇所でＬ型コイルＣ１を把持する。図２（ａ）には、各クランプ治具の外形形状を図示している。Ｌ型コイルＣ１の内、直線部上端の半円部Ｗ１を上方クランプ治具１が把持し、水平部端末の半円部Ｗ２を下方クランプ治具２が把持する。また、Ｌ型コイルの内径側スロット挿入部Ｓ１を内方クランプ治具３が把持し、外径側スロット挿入部Ｓ２を外方クランプ治具４が把持する。
【００２６】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上方クランプ治具１は、矩形状をなして、下把持端１Ｌが内方クランプ治具３と外方クランプ治具４の上把持端３Ｕ、４Ｕに対して内方クランプ治具３寄りに傾斜して配置されている。したがって、上方クランプ治具１は、内方クランプ治具３との間隔Ｂより、外方クランプ治具４との間隔Ａを広くして把持している。ここで、上方クランプ治具１は、傾斜した位置から軸方向下側と径方向外側に動作する。その結果、上方クランプ治具１の姿勢は、傾斜状態から、軸方向下側と径方向外側に動作しながら反時計方向に回動して、起立状態になる（図２（ｂ）参照）。
また、下方クランプ治具２は、矩形状をなして、左把持端２Ｈが水平部Ｎ１、Ｎ２に直交して配置されている。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、内方クランプ治具３と外方クランプ治具４とは、全体で略矩形状をなしている。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の上把持端３Ｕ、４Ｕは、直線部上端の半円部Ｗ１から所定距離だけ離れて、直線部に直交する同一直線上に配置されている。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の下端は、角Ｒ部のＲ形状に沿って形成され、角Ｒ部が水平部Ｎ１、Ｎ２と交差するＲ止まりの位置まで把持している。したがって、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の下把持端３Ｌ、４Ｌは、水平部端末の半円部Ｗ２から所定距離だけ離れて、水平部Ｎ１、Ｎ２に直交する同一直線上に配置されている。内方クランプ治具３と外方クランプ治具４とが隣接する境界線３Ｋ、４Ｋは、直線部及び角Ｒ部の境界線に沿って画成されている。
【００２８】
各クランプ治具は、図２（ａ）に示す位置でＬ型コイルＣ１を把持した後、図３に示す矢印の方向に、動作する。
図３に示すように、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４をステータコアの軸中心Ｏを中心にそれぞれ円弧動作させると、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２に対応する左右の直線部が円弧軌道に沿って左右に開き成形される。開き成形された左右の直線部では、平角導線が径方向に整列されている。また、左右の開き角は、直線部上端の半円部Ｗ１と軸中心Ｏを結ぶ線に対して均等となる。
図３に示すように、左右の直線部の開き成形に伴って、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の上把持端３Ｕ、４Ｕより上側の直線部では、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１を頂点に山型に傾斜する傾斜部Ｍ１、Ｍ２が左右に形成される。このとき、左側直線部は、右側直線部よりも軸中心からの距離（円弧軌道の半径）が長いので、左右の傾斜部の内、左側の外径側傾斜部Ｍ２が右側の内径側傾斜部Ｍ１より多く伸ばされようとする。しかし、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作に同期して、上方クランプ治具１は軸方向下側と径方向外側に動作するので、円弧軌道の半径が近似することになって、左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２の成形量にバランスがとれる。
【００２９】
また、図２（ａ）に示すように、上方クランプ治具１は、内方クランプ治具３との間隔Ｂより、外方クランプ治具４との間隔Ａを広くして把持しているので、図３において、左側の外径側傾斜部Ｍ２が右側の内径側傾斜部Ｍ１より長くなる。また、図２（ｂ）に示すように、上方クランプ治具１の姿勢は、軸方向下側と径方向外側に動作しながら反時計方向に回動して起立状態になるので、図３において、上方クランプ治具１の下把持端１Ｌと内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の上把持端３Ｕ、４Ｕとが略平行になる。よって、左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２は、上下方向の傾斜角と径方向の傾斜角とが略均等になる。
【００３０】
また、図３に示すように、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作に同期して、下方クランプ治具２は径方向外側に動作するので、Ｌ字形の水平部Ｎ１、Ｎ２が左右に開き成形される。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の下把持端３Ｌ、４Ｌは、水平部端末の半円部Ｗ２から所定距離だけ離れて、水平部に直交する同一直線上に配置されているので、左右に開き成形された水平部Ｎ１、Ｎ２の長さは、左右で略均等である。
【００３１】
図４に示すように、拡張成形工程では、各クランプ治具１、２、３、４が同期して動作する。図４における横軸は、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の移動量（開き角度）を示す。また、縦軸は、上方クランプ治具１と下方クランプ治具２の移動量（距離）を示す。各クランプ治具の移動量は、成形量の増大に伴って変化する。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の移動量（開き角度）に対して、上方クランプ治具１の軸方向下側への移動量が最も多く、次に上方クランプ治具２の径方向外側への移動量が多く、下方クランプ治具２の移動量が最も少ないが、移動量はそれぞれクランプ治具の位置における成形量に基づいて設定されているので、クランプ治具の把持位置においてコイルと治具が滑ることはない。
以上のように、各クランプ治具１、２、３、４が動作することによって、Ｌ型コイルＣ１から同芯巻きカセットコイルＣ２に拡張成形することができる。
【００３２】
＜拡張成形装置＞
次に、上述した各クランプ治具１、２、３、４を動作させる拡張成形装置１００について説明する。はじめに、装置の全体構造を説明する。図５に、同芯巻きカセットコイルの拡張成形装置の正面方向から見た断面図を示し、図６に、同芯巻きカセットコイルの拡張成形装置の側面方向から見た断面図を示す。図７に、内方クランプ治具におけるコイルセット時の断面図を示し、図８に、外方クランプ治具におけるコイルセット時の断面図を示す。
図５、図６に示すように、同芯巻きカセットコイルＣ２の拡張成形装置１００は、上方クランプ治具１、下方クランプ治具２、内方クランプ治具３、外方クランプ治具４、第１の駆動装置５、第２の駆動装置６、第３の駆動装置７、及び本体フレーム８を備えている。
【００３３】
図５に示すように、上方クランプ治具１は、平行に対峙する板状体の爪部を有し、該爪部の一端が第２の駆動装置６に連結されている。第２の駆動装置６は、３個の駆動ユニット（第１〜３）から構成されている。第１の駆動ユニット６１は、上方クランプ治具１に直接連結されてコイルの把持動作を行わせる。第２の駆動ユニット６２は、第１の駆動ユニット６１をスライドテーブルに載置して軸方向下側に移動させる。第３の駆動ユニット６３は、第２の駆動ユニット６２を載置して径方向外側に移動させる。第３の駆動ユニット６３は、図示しないが本体フレーム８に補助フレームを介して固定されている。
【００３４】
また、図５に示すように、下方クランプ治具２は、平行に対峙する板状体の爪部を有し、該爪部の一端が第３の駆動装置７に連結されている。第３の駆動装置７は、２個の駆動ユニット（第４〜５）から構成されている。第４の駆動ユニット７１は、下方クランプ治具２に直接連結されてコイルの把持動作を行わせる。第５の駆動ユニット７２は、第４の駆動ユニット７１を径方向外側に移動させる。第５の駆動ユニット７２は、図示しないが本体フレーム８に補助フレームを介して固定されている。
なお、第１〜第５の駆動ユニット６１、６２、６３、７１、７２は、駆動モータとボールねじとボールナット等を備える一般的な駆動ユニットである。
【００３５】
図６、図７に示すように、内方クランプ治具３は、Ｘ字状の爪部を有し、該爪部の一方でコイルを把持し、他方で第１の駆動装置５に連結されている。Ｘ字状の爪部は、交差部を軸部材８１によって軸支されている。軸部材８１は、両端の軸受け部材８２を介して本体フレーム８の上テーブル８３に固定されている。軸部材８１は、同芯巻きカセットコイルＣ２をステータコアに挿入したときに、ステータコアの軸中心に当たる位置に配置されている。
Ｘ字状の爪部は、駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とを備えている。駆動側爪部３１の他方は、第１の駆動リンク３４、３５を介して第１の駆動装置５の主駆動テーブル５４に連結されている。また、背圧側爪部３２の他方は、円弧状アーム３６の一端に固定され、円弧状アーム３６の他端が、第１の背圧シリンダー３７にヒンジピン３６１にて連結されている。第１の背圧シリンダー３７の下端３７１は、本体フレーム８の上テーブル８３から垂下するブラケット８６に軸支されている。
【００３６】
図７に示すように、コイルセット時には駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とをＸ字状に開いている。駆動側爪部３１及び背圧側爪部３２の一方にあるコイル把持部には、それぞれ当接部材３１１、３２１が設けられていて、コイルを把持したとき傷つけないようにしている。駆動側爪部３１の当接部材３１１には、コイルの内径側傾斜部Ｍ１を案内する案内爪が形成されている。当接部材３１１、３２１の材質は、金属でも非金属でもよい。
駆動側爪部３１の他方は、鉤状リンク連結部３３を介して、第１の駆動リンク３４、３５と連結している。第１の駆動リンク３４、３５は、弓形状リンク３４と第１の直状リンク３５とに分かれている。弓形状リンク３４には、駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とが閉じたとき、下端が嵌り込む段差溝３４１が形成されている。第１の直状リンク３５は、下端にて第１の駆動装置５の主駆動テーブル５４に連結されている。鉤状リンク連結部３３と弓形状リンク３４と第１の直状リンク３５と主駆動テーブル５４との各連結部には、それぞれヒンジピン３４３、３５１、３５２が嵌装されている。
【００３７】
図６、図８に示すように、外方クランプ治具４は、Ｖ字状の爪部を有し、該爪部の中間部でコイルを把持し、先端部で第１の駆動装置５に連結されている。Ｖ字状の爪部は、交差部を軸部材８１によって軸支されている。軸部材８１は、内方クランプ治具３と共通である。
Ｖ字状の爪部は、駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とを備えている。駆動側爪部４１は、第２の駆動リンク４４、４５を介して第１の駆動装置５の主駆動テーブル５４に連結されている。また、背圧側爪部４２は、へ字状アーム４６の一端に固定され、へ字状アーム４６の他端が、第２の背圧シリンダー４７にヒンジピン４６１にて連結されている。第２の背圧シリンダー４７の下端４７１は、本体フレーム８の上テーブル８３から垂下するブラケット８７に軸支されている。
【００３８】
図８に示すように、コイルセット時には駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とをＶ字状に開いている。駆動側爪部４１及び背圧側爪部４２の中間にあるコイル把持部には、それぞれ当接部材４１１、４２１が設けられていて、コイルを把持したとき傷つけないようにしている。駆動側爪部４１の当接部材４１１には、コイルの外径側傾斜部Ｍ２を案内する案内爪が形成されている。当接部材４１１、４２１の材質は、金属でも非金属でもよい。
駆動側爪部４１の先端部は、コ字状リンク連結部４３を介して、第２の駆動リンク４４、４５と連結している。第２の駆動リンク４４、４５は、鉤形状リンク４４と第２の直状リンク４５とに分かれている。鉤形状リンク４４には、駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とが閉じたとき、先端が嵌り込む段差溝４４１が形成されている。第２の直状リンク４５は、下端にて第１の駆動装置５の主駆動テーブル５４に連結されている。コ字状リンク連結部４３と鉤形状リンク４４と第２の直状リンク４５と主駆動テーブル５４との各連結部には、それぞれヒンジピン４４３、４５１、４５２が嵌装されている。
【００３９】
図６に示すように、第１の駆動装置５は、主駆動モータ５１、主ボールねじ５２、主ボールナット５３、主駆動テーブル５４、ガイド棒５５、及び軸受け部５６を備えている。
主駆動モータ５１は、拡張成形における主モータであって、駆動軸を上にして本体フレーム８の下テーブル８５に固定されている。駆動軸は、カップリングを介して上下に延びる主ボールねじ５２に連結されている。主ボールねじ５２の中間には、主ボールナット５３が嵌合され主駆動モータ５１の回転に応じて上下動する。主ボールナット５３は、水平に配置される主駆動テーブル５４の中央に穿設された貫通孔に挿入固定されている。主駆動テーブル５４の両端には、ガイド棒５５が廻り止めとして固定されている。ガイド棒５５は、下テーブル８５に固定されたブッシュに案内されている。軸受け部５６は、上テーブル８３と下テーブル８５の２箇所で主ボールねじ５２を軸支している。
主駆動モータ５１及び前述した第１〜５の駆動ユニットに用いる各駆動モータには、同期して動作させることができるよう、それぞれサーボモータを使用している。
本体フレーム８は、上述した上テーブル８３と下テーブル８５の他に外フレーム８８と内フレーム８４とを備えている。外フレーム８８は、上テーブル８３の４隅から垂下されて装置全体を支持するフレームである。下テーブル８５の４隅には、内フレーム８４が立設されて上テーブル８３と連結している。
【００４０】
＜拡張成形装置の動作方法＞
次に、上述した拡張成形装置の動作方法について説明する。図９に、内方クランプ治具における駆動側爪部を閉じた時の断面図を示し、図１０に、内方クランプ治具における背圧側爪部を閉じた時の断面を図示し、図１１に、内方クランプ治具をロックした時の断面図を示す。また、図１２に、外方クランプ治具における駆動側爪部を閉じた時の断面図を示し、図１３に、外方クランプ治具における背圧側爪部を閉じた時の断面図を示し、図１４に、外方クランプ治具をロックした時の断面図を示す。また、図１５に、内方クランプ治具における加工完了時の断面図を示し、図１６に、外方クランプ治具における加工完了時の断面図を示す。
内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持工程と拡張成形工程において、１つの主駆動モータ５１が２段階に分けて回転し、把持動作と円弧動作とを連続的に行う。この場合、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持工程と拡張成形工程の動作は、それぞれ同時に行われる。
【００４１】
１．内方クランプ治具及び外方クランプ治具の動作
まず、内方クランプ治具３の把持動作を説明する。
図９に示すように、Ｌ型コイルＣ１を拡張成形装置１００にセットした後、第１の駆動装置５の主駆動モータ５１を起動すると、主駆動テーブル５４が第１の高さまで上昇して、第１の直状リンク３５を上昇させる。そのとき、弓形状リンク３４は反時計方向に揺動し、駆動側爪部３１は軸部材８１を中心に反時計方向に回動して、右側からコイルに当接する。
次に、図１０に示すように、第１の背圧シリンダー３７に作動流体を入力し、シリンダーロッド３７２を伸長させる。そのとき、円弧状アーム３６は時計方向に揺動し、背圧側爪部３２は軸部材８１を中心に時計方向に回動して、左側からコイルに当接する。駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とによって、Ｌ型コイルＣ１の内径側に相当する直線部を左右両側から把持する。
その後、図１１に示すように、第１の背圧シリンダー３７にさらに作動流体を入力し、シリンダーロッド３７２を伸長させる。このとき、主駆動モータ５１は停止させているので、弓形状リンク３４が僅かに時計方向に戻されると同時に、第１の直状リンク３５は垂直方向に起立する。これによって、内方クランプ治具３の駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とが把持した状態で、下端３１２、３２２が段差溝３４１に嵌り込み、セルフロックされる。
【００４２】
次に、外方クランプ治具４の把持動作を説明する。外方クランプ治具４の把持動作は、前述した内方クランプ治具３の把持動作と同時に行う。
図１２に示すように、主駆動テーブル５４が第１の高さまで上昇して、第２の直状リンク４５を上昇させる。そのとき、鉤形状リンク４４は時計方向に揺動し、駆動側爪部４１は軸部材８１を中心に時計方向に回動して、左側からコイルに当接する。
次に、図１３に示すように、第２の背圧シリンダー４７に作動流体を入力し、シリンダーロッド４７２を伸長させる。そのとき、へ字状アーム４６は時計方向に揺動し、背圧側爪部４２は軸部材８１を中心に時計方向に回動して、右側からコイルに当接する。外方クランプ治具４の駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とによって、Ｌ型コイルＣ１の外径側に相当する直線部を左右両側から把持する。
その後、図１４に示すように、第２の背圧シリンダー４７にさらに作動流体を入力し、シリンダーロッド４７２を伸長させる。このとき、主駆動モータ５１は停止させているので、鉤形状リンク４４と第２の直状リンク４５が僅かに反時計方向に戻されると同時に、鉤形状リンク４４の先端側が僅かに下がる。これによって、外方クランプ治具４の駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とが把持した状態で、先端４１２、４２２が段差溝４４１に嵌り込み、セルフロックされる。
【００４３】
上述したように、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４が把持完了したときにセルフロックされる。セルフロック後に、主駆動モータ５１が再動作して主駆動テーブル５４が再上昇する。
図１５に示すように、主駆動テーブル５４が第２の高さまで再上昇することによって、第１の直状リンク３５を上昇させる。このとき、第１の直状リンク３５及び弓形状リンク３４は反時計方向に揺動し、駆動側爪部３１及び背圧側爪部３２をセルフロックしたまま軸部材８１を中心に反時計方向に回動（円弧動作）させて、Ｌ型コイルＣ１の内径側の直線部を開き成形する。背圧側爪部３２には、背圧シリンダー３７から背圧がかかった状態で開き成形する。背圧シリンダー３７から背圧をかけることによって、開き成形に伴い加工荷重が増加しても、把持部の緩みを防止する効果がある。
【００４４】
また、図１６に示すように、主駆動テーブル５４が第２の高さまで再上昇することによって、第２の直状リンク４５を上昇させる。このとき、第２の直状リンク４５及び鉤形状リンク４４は時計方向に揺動し、駆動側爪部４１及び背圧側爪部４２をセルフロックしたまま軸部材８１を中心に時計方向に回動（円弧動作）させて、Ｌ型コイルＣ１の外径側の直線部を開き成形する。背圧側爪部４２には、第２の背圧シリンダー４７から背圧がかかった状態で開き成形する。第２の背圧シリンダー４７から背圧をかけることによって、開き成形に伴い加工荷重が増加しても、把持部の緩みを防止する効果がある。
以上のように、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４は、同時に円弧動作してＬ型コイルＣ１の内径側及び外径側の直線部を開き成形する。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作における軸中心に対する開き角度は、それぞれ均等である。
【００４５】
２．上方クランプ治具及び下方クランプ治具の動作
内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持動作及び円弧動作と同期して、上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２が動作する。
図５に示すように、上方クランプ治具１は、平行に対峙する板状体の爪部を有し、該爪部の一端が第２の駆動装置６に連結されている。第２の駆動装置６は、３個の駆動ユニット（第１〜３）から構成されている。第１〜第３の駆動ユニット６１、６２、６３、は、駆動モータとボールねじとボールナット等を備えている。
第１の駆動ユニット６１は、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持動作に同期して、駆動モータを起動し、上方クランプ治具１の爪部を移動させてコイルの把持動作を行わせる。把持動作が完了した後、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作に同期して、第２の駆動ユニット６２は、駆動モータを起動し、第１の駆動ユニット６１をスライドテーブルに載置して軸方向下側に移動させる。第２の駆動ユニット６２の動作と同期して、第３の駆動ユニット６３は、第２の駆動ユニット６２を載置して径方向外側に移動させる。
【００４６】
また、図５に示すように、下方クランプ治具２は、平行に対峙する板状体の爪部を有し、該爪部の一端が第３の駆動装置７に連結されている。第３の駆動装置７は、２個の駆動ユニット（第４〜５）から構成されている。第４、第５の駆動ユニット７１、７２は、駆動モータとボールねじとボールナット等を備えている。
第４の駆動ユニット７１は、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持動作に同期して、駆動モータを起動し、下方クランプ治具２の爪部を移動させてコイルの把持動作を行わせる。把持動作が完了した後、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作に同期して、第５の駆動ユニット７２は、駆動モータを起動し、第４の駆動ユニット７１を径方向外側に移動させる。
以上のように、拡張成形装置１００を動作させることによって、Ｌ型コイルＣ１から同芯巻きカセットコイルＣ２を製作することができる。
【００４７】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本発明に係る同芯巻きカセットコイルＣ２の製造方法における本実施形態によれば、拡張成形工程において、上方クランプ治具１、下方クランプ治具２、内方クランプ治具３、及び外方クランプ治具４の各クランプ治具が、それぞれ自ら動作するので、高負荷の加工荷重に対応することができる。特に、上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２が、所定の動作をすることによって、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作による拡張成形時の加工荷重を上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２が分担することができる。そのため、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の負担を軽減でき、加工荷重を軽減することによって、クランプ治具や装置フレームの撓みを低減できるので、高精度の加工も可能となる。また、加工荷重を各クランプ治具が分担することによって、駆動装置自体を小型化でき、装置全体をコンパクトにすることができるので、設備費の低減に繋がる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４によりそれぞれ把持して、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４を軸中心にそれぞれ円弧動作させるので、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２が円弧軌道に沿って左右に開き成形される。開き成形に伴い、軸方向上側のコイルエンド部では、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１を頂点に山型に傾斜する傾斜部Ｍ１、Ｍ２が左右に形成される。このとき、外径側のスロット挿入部Ｓ２は、内径側のスロット挿入部Ｓ１よりも軸中心からの距離（円弧軌道の半径）が長いので、上記左右の傾斜部の内、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２が、内径側のスロット挿入部に繋がる右側の内径側傾斜部Ｍ１より多く伸ばされようとする。
しかし、本実施形態によれば、軸方向上方のコイルエンド部を上方クランプ治具１により把持し、上方クランプ治具１を軸方向下側と径方向外側に動作させるので、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２寄りに、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１の頂点を移動させることができる。そのため、左右の傾斜部の内、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２が、内径側のスロット挿入部に繋がる右側の内径側傾斜部Ｍ１より多く伸ばされる必要がなくなり、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を左右に開き成形する加工荷重を低減できる。また、左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２の成形量にバランスがとれるので、高精度の加工が可能となる。また、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１の頂点を径方向外側に移動させるので、内径側に挿入されるロータとの干渉を回避することができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２寄りに、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１の頂点を移動させて、左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２を所定の傾斜角とすることができる。左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２を所定の傾斜角とすることによって、コイルエンド部は、ステータコアの軸方向上端の外側に配置されたとき、ステータコアの上端面に沿わせることができる。そのため、コイルエンド部とステータコア上端面との空隙を減らし、回転電機の軸方向の高さを縮めることができる。その結果、回転電機の小型化に貢献できる。また、コイルエンド部をステータコアの上端面に沿わせることによって、コイルエンド部の長さを短くすることができる。そして、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にも寄与できる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、軸方向下方のコイルエンド部を下方クランプ治具２により把持し、下方クランプ治具２を径方向外側に動作させるので、Ｌ字形の水平部Ｎ１、Ｎ２が左右に開き成形される。そのとき、Ｌ字形の水平部Ｎ１、Ｎ２を左右に開き成形する加工荷重を、下方クランプ治具２が分担できる。その分、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４が内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を左右に開き成形する加工荷重を低減できる。
また、下方クランプ治具２を径方向外側の所定位置に動作させることによって、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を左右に開き成形する動作に単に追従させる方法（特許文献１のケース）に比較して、軸方向下方のコイルエンド部の長さを短くすることができ、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にも寄与できる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、把持工程では、上方クランプ治具１が内方クランプ治具３との間隔Ｂより外方クランプ治具４との間隔Ａを広くして把持するので、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２を内径側のスロット挿入部に繋がる右側の内径側傾斜部Ｍ１より、長くすることができる。そのため、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１を頂点に山型に傾斜する傾斜部Ｍ１、Ｍ２の傾斜角を左右均等にすることができる。傾斜部の傾斜角を左右均等にすることによって、複数のコイルをステータコアに挿入した時に、隣り合うコイルが左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２で重なって、コイル間を密着させることができる。そして、コイル間が密着するので、回転電機の軸方向の高さを縮めることができ、回転電機の小型化により一層貢献できる。また、ステータコアの軸方向上端におけるコイル間を密着させることによって、コイルエンド部の長さを短くすることができる。そして、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にもより一層寄与できる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、把持工程では、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４が把持完了したときにそれぞれのクランプ治具３、４をセルフロックするので、高負荷の加工荷重に対して、コイルを確実に把持した状態で内径側のスロット挿入部Ｓ１と外径側のスロット挿入部Ｓ２とを左右に開き成形することができる。コイルを確実に把持した状態で開き成形するので、把持位置がずれることがなく、高精度の加工が可能となる。すなわち、スロット挿入部Ｓ１、Ｓ２に重ね合わされた１本１本の平角導線の位置ずれを防止し、スロット挿入部Ｓ１、Ｓ２の軸中心に対する開き量、開き角度等を狙い値に加工でき、バラつきを低減できる。
また、クランプ治具３、４はセルフロック（自働的にロック）するので、特許文献１に記載されているように操作レバーによって操作する必要がない。そのため、操作レバーを操作するという段取り時間を省略することができるので、生産性を向上させることができ、コスト低減できる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、拡張成形工程では、各クランプ治具１、２、３、４が同期して動作するので、上方クランプ治具１、下方クランプ治具２、内方クランプ治具３、外方クランプ治具４のそれぞれが互いに関連した動作を行い、高負荷の加工荷重に効率的に対応できる。また、各クランプ治具１、２、３、４は同期して動作するので、クランプ治具が把持したコイルの位置で、滑りをほとんど生じることなく把持し続けることができる。クランプ治具の把持位置で滑りが生じにくいので、平角導線を被覆する絶縁皮膜を傷付ける恐れも少ない。したがって、コイル成形での品質不良が低減する。
【００５４】
また、本発明に係る同芯巻きカセットコイルＣ２の製造装置における本実施形態によれば、平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルＣ２の製造装置において、軸方向上下のコイルエンド部をそれぞれ把持する上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２と、内径側及び外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ把持する内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４とを備え、上方クランプ治具１を軸方向下側と径方向外側に動作させ、下方クランプ治具２を径方向外側に動作させ、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４を軸中心にそれぞれ円弧動作させるので、平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルＣ２を製造する場合において、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる。
【００５５】
＜変形例＞
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
本実施形態では、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の背圧側爪部３２、４２には、背圧シリンダー３７、４７から背圧がかかった状態で開き成形するが、必ずしも背圧をかける必要はない。例えば、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持部に設けた当接部材３１１、３２１、４１１、４２１を弾性部材とするか、当接部材と爪本体との間に弾性部材を挿入しておけば、クランプ治具３、４をロックしたときに背圧がかかった状態にすることができる。弾性部材を撓ませてロックすることによって、開き成形に伴う加工荷重が増加しても、把持部の緩みを防止する効果があるからである。
また、本実施形態では、駆動リンクの弓形状リンク３４と鉤形状リンク４４に、駆動側爪部３１、４１と背圧側爪部３２、４２とが閉じたとき、端部が嵌り込む段差溝３４１、４４１を形成して、把持完了したときにセルフロックするようにしたが、必ずしも段差溝等を成形して機械的にロックする必要はない。例えば、背圧シリンダー３７、４７をトルクリミッタ付きギアドモータとすることによって、一定の把持力を確保しながら電気的にロックすることも可能だからである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の駆動に用いる回転電機に好適な同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置として利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 上方クランプ治具
２ 下方クランプ治具
３ 内方クランプ治具
４ 外方クランプ治具
５ 第１の駆動装置
６ 第２の駆動装置
７ 第３の駆動装置
８ 本体フレーム
３１ 内方クランプ治具の駆動側爪部
３２ 内方クランプ治具の背圧側爪部
３３ 鉤状リンク連結部
３４ 弓形状リンク
３５ 第１の直状リンク
３６ 円弧状アーム
３７ 第１の背圧シリンダー
４１ 外方クランプ治具の駆動側爪部
４２ 外方クランプ治具の背圧側爪部
４３ コ字状リンク連結部
４４ 鉤形状リンク
４５ 第２の直状リンク
４６ へ字状アーム
４７ 第２の背圧シリンダー
５１ 主駆動モータ
５２ 主ボールねじ
５３ 主ボールナット
５４ 主駆動テーブル
６１ 第１の駆動ユニット
６２ 第２の駆動ユニット
６３ 第３の駆動ユニット
７１ 第４の駆動ユニット
７２ 第５の駆動ユニット
８１ 軸部材
８２ 軸受け部材
８３ 上テーブル
８４ 内フレーム
８５ 下テーブル
８８ 外フレーム
１００ 拡張成形装置
Ｃ０ 扁平な三角形コイル
Ｃ１ Ｌ型コイル
Ｃ２ 同芯巻きカセットコイル
Ｍ１ 内径側傾斜部
Ｍ２ 外径側傾斜部
Ｎ１ 内径側水平部
Ｎ２ 外径側水平部
Ｓ１ 内径側スロット挿入部
Ｓ２ 外径側スロット挿入部
Ｗ１ 上半円部
Ｗ２ 下半円部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用回転電機に使用する平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への対応及び搭載スペース上の課題から、車両に搭載される回転電機では小型化、高出力化の要求が厳しい。そのため、占積率が高く、多くの電流を流せる平角導線をコイルに用いる傾向にある。
例えば、平角導線を回転電機のステータコイルとして用いる場合、平角導線の長辺面（フラットワイズ面）を重ね合わせて巻回した後に、スロットに挿入されるスロット挿入部を左右に開き成形して、同芯巻きカセットコイルを成形する方法がある。そのコイル成形装置が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されているコイル成形装置は、長手方向が直線である小判形のリング状コイルを亀甲状に成形する装置において、コイルの上側直線部（例えば、外径側のスロット挿入部に相当）を握持する第１のクランパー、この第１のクランパーを支持して上下円弧状に回動させるべく案内する第１の支持ブロックと作動シリンダー、架台上に固定され上記第１の支持ブロックを上下に摺動させるべく案内支持するフレームと作動シリンダー、コイルの下側直線部（例えば、内径側のスロット挿入部に相当）を握持する第２のクランパー、この第２のクランパーを支持し前後円弧状に回動させるべく案内する第２の支持ブロックと作動シリンダー、上記第２の支持ブロックを前後進させるシリンダー、コイルの両端半円部（上下のコイルエンド部に相当）を支持しコイルの成形時の動きに追従する一対の支持金具を備えている。
この装置によれば、コイルの直線部（外径側と内径側のスロット挿入部に相当）を任意の幅で平行に開く動作、更にコイルの直線部を、それぞれのクランプ位置を中心として捩る動作、コイルの左右直線部の高さ修正動作を連続して行なうことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４４７５５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、特許文献１に開示された技術には、以下の問題がある。
まず、特許文献１の技術は、コイルの両端半円部（上下のコイルエンド部に相当）をコイルの成形時の動きに追従する一対の支持金具によって支持しているのみであり、開いたコイルの直線部（外径側と内径側のスロット挿入部に相当）に対してコイルの両端半円部（上下のコイルエンド部に相当）を所定の方向に移動させることはできないので、回転電機の小型化、高出力化の要請に応じることができない。
つまり、本来、コイルエンド部は、ステータコアの軸方向上下端の外側に配置されるものであるので、ステータコアの上端面、下端面に極力沿わせることができれば、回転電機の小型化に貢献できる。また、コイルエンド部は、その長さを極力短くすることができれば、銅損が減少するので、回転電機の高出力化に寄与できる。
したがって、コイルエンド部をただ単に支持してコイル成形時の動きに追従する特許文献１の技術では、コイルエンド部をステータコアの上端面、下端面に沿わせることも、その長さを短くさせることもできず、回転電機の小型化、高出力化の要請に対応することができない。
【０００６】
また、特許文献１の技術は、クランパーを支持して上下円弧状に回動させるべく案内する支持ブロックと、支持ブロックを直線的に摺動させる支持フレームとを有するので、装置が大型化しやすく、コスト高になりやすい。また、クランパーの当金は操作レバーによって締付・開放する構造であるので、段取り時間が必要となり生産性が低下する。
【０００７】
さらに、近年のハイブリッド自動車等の駆動用回転電機では、平角導線の断面積を大きくしたり、角部の曲げＲを小さくしたりして、コイル成形に必要な加工荷重が増大する傾向にある。また、ステータコアとロータとの隙間やステータコアとコイルとの隙間を狭く設定するので、コイル成形後の寸法精度の要求も厳しい。そのため、加工荷重の増大や厳しい寸法精度をローコストで実現できる成形方法、装置が求められている。
【０００８】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルを製造する場合において、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置は、次のような構成を有している。
（１）平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側及び外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
軸方向上下のコイルエンド部を上方クランプ治具及び下方クランプ治具によりそれぞれ把持するとともに、前記内径側及び外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具及び外方クランプ治具によりそれぞれ把持する把持工程と、前記上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、前記下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させる拡張成形工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
（２）（１）に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記把持工程では、前記上方クランプ治具が前記内方クランプ治具との間隔より前記外方クランプ治具との間隔を広くして把持することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記把持工程では、内方クランプ治具及び外方クランプ治具が把持完了したときにそれぞれのクランプ治具をセルフロックすることを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記拡張成形工程では、各クランプ治具が同期して動作することを特徴とする。
（５）平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造装置において、
軸方向上下のコイルエンド部をそれぞれ把持する上方クランプ治具及び下方クランプ治具と、前記内径側及び外径側のスロット挿入部をそれぞれ把持する内方クランプ治具及び外方クランプ治具とを備え、前記上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、前記下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このような特徴を有する本発明の同芯巻きコイルの製造方法は、以下のような作用効果を奏する。
（１）の発明は、軸方向上下のコイルエンド部を上方クランプ治具及び下方クランプ治具によりそれぞれ把持するとともに、内径側及び外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具及び外方クランプ治具によりそれぞれ把持する把持工程と、上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、内方クランプ治具及び外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させる拡張成形工程とを有するので、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる。
【００１２】
具体的には、（１）の発明は、拡張成形工程において、上方クランプ治具、下方クランプ治具、内方クランプ治具、及び外方クランプ治具の各クランプ治具が、それぞれ自ら動作するので、高負荷の加工荷重に対応することができる。特に、上方クランプ治具及び下方クランプ治具が、所定の動作をすることによって、内方クランプ治具及び外方クランプ治具の円弧動作による拡張成形時の加工荷重を上方クランプ治具及び下方クランプ治具が分担することができる。そのため、内方クランプ治具及び外方クランプ治具の負担を軽減でき、加工荷重を軽減することによって、クランプ治具や装置フレームの撓みを低減できるので、高精度の加工も可能となる。また、加工荷重を各クランプ治具が分担することによって、駆動装置自体を小型化でき、装置全体をコンパクトにすることができるので、設備費の低減に繋がる。
【００１３】
また、（１）の発明は、内径側と外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具及び外方クランプ治具によりそれぞれ把持して、内方クランプ治具及び外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させるので、内径側と外径側のスロット挿入部が円弧軌道に沿って左右に開き成形される。開き成形に伴い、軸方向上側のコイルエンド部では、同芯円状に巻回された半円部を頂点に山型に傾斜する傾斜部が左右に形成される。このとき、外径側のスロット挿入部は、内径側のスロット挿入部よりも軸中心からの距離（円弧軌道の半径）が長いので、上記左右の傾斜部の内、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部が、内径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部より多く伸ばされようとする。
しかし、（１）の発明は、軸方向上方のコイルエンド部を上方クランプ治具により把持し、上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させるので、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部寄りに、同芯円状に巻回された半円部の頂点を移動させることができる。そのため、左右の傾斜部の内、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部が、内径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部より多く伸ばされる必要がなくなり、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形する加工荷重を低減できる。また、左右の傾斜部の成形量にバランスがとれるので、高精度の加工が可能となる。また、同芯円状に巻回された半円部の頂点を径方向外側に移動させるので、内径側に挿入されるロータとの干渉を回避することができる。
【００１４】
また、（１）の発明は、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部寄りに、同芯円状に巻回された半円部の頂点を移動させて、左右の傾斜部を所定の傾斜角とすることができる。左右の傾斜部を所定の傾斜角とすることによって、コイルエンド部は、ステータコアの軸方向上端の外側に配置されたとき、ステータコアの上端面に沿わせることができる。そのため、コイルエンド部とステータコア上端面との空隙を減らし、回転電機の軸方向の高さを縮めることができる。その結果、回転電機の小型化に貢献できる。また、コイルエンド部をステータコアの上端面に沿わせることによって、コイルエンド部の長さを短くすることができる。そして、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にも寄与できる。
【００１５】
また、（１）の発明は、軸方向下方のコイルエンド部を下方クランプ治具により把持し、下方クランプ治具を径方向外側に動作させるので、Ｌ字形の水平部が左右に開き成形される。そのとき、Ｌ字形の水平部を左右に開き成形する加工荷重を、下方クランプ治具が分担できる。その分、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形する加工荷重を低減できる。
また、下方クランプ治具を径方向外側の所定位置に動作させることによって、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形する動作に単に追従する方法（特許文献１のケース）に比較して、軸方向下方のコイルエンド部の長さを短くすることができ、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にも寄与できる。
よって、（１）の発明によれば、平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルを製造する場合において、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる製造方法を提供することができる。
【００１６】
（２）に記載された発明は、（１）に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、把持工程では、上方クランプ治具が内方クランプ治具との間隔より外方クランプ治具との間隔を広くして把持するので、外径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部を内径側のスロット挿入部に繋がる傾斜部より、長くすることができる。そのため、同芯円状に巻回された半円部を頂点に山型に傾斜する傾斜部の傾斜角を左右均等にすることができる。傾斜部の傾斜角を左右均等にすることによって、複数のコイルをステータコアに挿入した時に、隣り合うコイルが傾斜部で重なって、コイル間を密着させることができる。そして、コイル間が密着するので、回転電機の軸方向の高さを縮めることができ、回転電機の小型化により一層貢献できる。また、ステータコアの軸方向上端におけるコイル間を密着させることによって、コイルエンド部の長さを短くすることができる。そして、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にもより一層寄与できる。
よって、（２）の発明によれば、複数のコイルをステータコアに挿入した時に、隣り合うコイルが傾斜部で重なって、コイル間を密着させ、回転電機の小型化、高出力化の要請により一層対応できる。
【００１７】
（３）に記載された発明は、（１）又は（２）に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、把持工程では、内方クランプ治具及び外方クランプ治具が把持完了したときにそれぞれのクランプ治具をセルフロックするので、高負荷の加工荷重に対して、コイルを確実に把持した状態で内径側のスロット挿入部と外径側のスロット挿入部とを左右に開き成形することができる。コイルを確実に把持した状態で開き成形するので、把持位置がずれることがなく、高精度の加工が可能となる。すなわち、スロット挿入部に重ね合わされた１本１本の平角導線の位置ずれを防止し、スロット挿入部の軸中心に対する開き量、開き角度等を狙い値に加工でき、バラつきを低減できる。
また、クランプ治具はセルフロック（自働的にロック）するので、特許文献１に記載されているように操作レバーによって操作する必要がない。そのため、操作レバーを操作するという段取り時間を省略することができるので、生産性を向上させることができ、コスト低減できる。
よって、（３）の発明によれば、より高精度の加工を、よりローコストで実現できる。
【００１８】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、拡張成形工程では、各クランプ治具が同期して動作するので、上方クランプ治具、下方クランプ治具、内方クランプ治具、外方クランプ治具のそれぞれが互いに関連した動作を行い、高負荷の加工荷重に効率的に対応できる。また、各クランプ治具は同期して動作するので、クランプ治具が把持したコイルの位置で、滑りをほとんど生じることなく把持し続けることができる。クランプ治具の把持位置で滑りが生じにくいので、平角導線を被覆する絶縁皮膜を傷付ける恐れも少ない。したがって、コイル成形での品質不良が低減する。
よって、（４）の発明によれば、高負荷の加工荷重に効率的に対応でき、品質不良を低減してよりローコストで実現できる。
【００１９】
このような特徴を有する本発明の同芯巻きカセットコイルの製造装置は、以下のような作用効果を奏する。
（５）平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造装置において、軸方向上下のコイルエンド部をそれぞれ把持する上方クランプ治具及び下方クランプ治具と、内径側及び外径側のスロット挿入部をそれぞれ把持する内方クランプ治具及び外方クランプ治具とを備え、上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、内方クランプ治具及び外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させるので、平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルを製造する場合において、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】三角形に巻回したコイルをＬ型に加工する加工説明図である。
【図２】（ａ）はＬ型コイルを把持するクランプ治具の配置図を示し、（ｂ）は上方クランプ治具の動作方向を示す。
【図３】各クランプ治具の動作説明図である。
【図４】各クランプ治具の同期状態を示す動作線図である。
【図５】同芯巻きカセットコイルの拡張成形装置の正面方向から見た断面図である。
【図６】同芯巻きカセットコイルの拡張成形装置の側面方向から見た断面図である。
【図７】内方クランプ治具におけるコイルセット時の断面図である。
【図８】外方クランプ治具におけるコイルセット時の断面図である。
【図９】内方クランプ治具における駆動側爪部を閉じた時の断面図である。
【図１０】内方クランプ治具における背圧側爪部を閉じた時の断面図である。
【図１１】内方クランプ治具をロックした時の断面図である。
【図１２】外方クランプ治具における駆動側爪部を閉じた時の断面図である。
【図１３】外方クランプ治具における背圧側爪部を閉じた時の断面図である。
【図１４】外方クランプ治具をロックした時の断面図である。
【図１５】内方クランプ治具における加工完了時の断面図である。
【図１６】外方クランプ治具における加工完了時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明に係る同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置の実施形態について図面を参照して説明する。
ここでは、始めに、Ｌ型コイルの成形方法と構成を簡単に説明した上で、Ｌ型コイルを把持するクランプ治具の配置構成とＬ型コイルから同芯巻きカセットコイルに拡張成形する各クランプ治具の動作方法を説明する。その後、この動作方法を実現する拡張成形装置について詳細に説明する。
【００２２】
＜Ｌ型コイルの成形方法と構成＞
まず、本発明に用いるＬ型コイルの成形方法と構成から説明する。図１に、三角形に巻回したコイルをＬ型に加工する加工説明図を示す。
図１に示すように、Ｌ型コイルＣ１は、扁平な三角形コイルＣ０を折り曲げて成形する。扁平な三角形コイルＣ０は、１本の平角導線から作られており、三角形の芯金に巻回して製作する。平角導線は、長辺が５〜１０ｍｍ程度で短辺が１〜５ｍｍ程度の矩形断面をした導線である。表面には、エナメル等の絶縁材料が被覆されている。平角導線は、長辺面（フラットワイズ面）を重ね合わせて複数回巻回する。本実施形態では、５回巻回している。平角導線の端部は、端子部を構成するため、一方のコイルエンド部から突出している。端子部は、ステータコアの軸方向上端に配置されるので、端子部のあるコイルエンド部が軸方向の上方となる。
【００２３】
扁平な三角形コイルＣ０は、左右と上下で内側に巻回したコイルが当接又は近接するようにＬ字形に折り曲げられ、Ｌ型コイルＣ１に加工される。
扁平な三角形コイルＣ０をＬ型コイルＣ１に折り曲げる方法は、コイルの大きさ等に適合した専用治具を用いて行う。専用治具に扁平な三角形コイルをセットして、例えば、図１に示す点Ｐと点Ｑを図示しないシリンダー等で矢印の方向に押し出すことによって、Ｌ型コイルＣ１に折り曲げる。
【００２４】
Ｌ型コイルＣ１は、上下方向の直線部と水平方向の水平部とで構成される。直線部は左右に分離され、上端には同芯円状に巻回された半円部が形成されている。また、直線部の下端には水平方向へ直角に曲げられた角Ｒ部が形成されている。また、水平部は上下に分離され、直線部下端の角Ｒ部から水平方向に延伸して端末に同芯円状に巻回された半円部が形成されている。半円部及び角Ｒ部は、成形上可能な最少半径で曲げＲを形成している。最少半径は、平角導線の短辺長程度である。
【００２５】
＜クランプ治具の配置と動作方法＞
次に、Ｌ型コイルを把持するクランプ治具の配置構成と、Ｌ型コイルから同芯巻きカセットコイルに拡張成形するために各クランプ治具が動作する動作方法を説明する。図２（ａ）に、Ｌ型コイルを把持するクランプ治具の配置図を示し、（ｂ）に、上方クランプ治具の動作方向を示す。図３に、各クランプ治具の動作説明図を示す。図４に、各クランプ治具の同期状態を示す動作線図を示す。
図２（ａ）に示すように、４個のクランプ治具が、４箇所でＬ型コイルＣ１を把持する。図２（ａ）には、各クランプ治具の外形形状を図示している。Ｌ型コイルＣ１の内、直線部上端の半円部Ｗ１を上方クランプ治具１が把持し、水平部端末の半円部Ｗ２を下方クランプ治具２が把持する。また、Ｌ型コイルの内径側スロット挿入部Ｓ１を内方クランプ治具３が把持し、外径側スロット挿入部Ｓ２を外方クランプ治具４が把持する。
【００２６】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上方クランプ治具１は、矩形状をなして、下把持端１Ｌが内方クランプ治具３と外方クランプ治具４の上把持端３Ｕ、４Ｕに対して内方クランプ治具３寄りに傾斜して配置されている。したがって、上方クランプ治具１は、内方クランプ治具３との間隔Ｂより、外方クランプ治具４との間隔Ａを広くして把持している。ここで、上方クランプ治具１は、傾斜した位置から軸方向下側と径方向外側に動作する。その結果、上方クランプ治具１の姿勢は、傾斜状態から、軸方向下側と径方向外側に動作しながら反時計方向に回動して、起立状態になる（図２（ｂ）参照）。
また、下方クランプ治具２は、矩形状をなして、左把持端２Ｈが水平部Ｎ１、Ｎ２に直交して配置されている。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、内方クランプ治具３と外方クランプ治具４とは、全体で略矩形状をなしている。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の上把持端３Ｕ、４Ｕは、直線部上端の半円部Ｗ１から所定距離だけ離れて、直線部に直交する同一直線上に配置されている。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の下端は、角Ｒ部のＲ形状に沿って形成され、角Ｒ部が水平部Ｎ１、Ｎ２と交差するＲ止まりの位置まで把持している。したがって、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の下把持端３Ｌ、４Ｌは、水平部端末の半円部Ｗ２から所定距離だけ離れて、水平部Ｎ１、Ｎ２に直交する同一直線上に配置されている。内方クランプ治具３と外方クランプ治具４とが隣接する境界線３Ｋ、４Ｋは、直線部及び角Ｒ部の境界線に沿って画成されている。
【００２８】
各クランプ治具は、図２（ａ）に示す位置でＬ型コイルＣ１を把持した後、図３に示す矢印の方向に、動作する。
図３に示すように、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４をステータコアの軸中心Ｏを中心にそれぞれ円弧動作させると、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２に対応する左右の直線部が円弧軌道に沿って左右に開き成形される。開き成形された左右の直線部では、平角導線が径方向に整列されている。また、左右の開き角は、直線部上端の半円部Ｗ１と軸中心Ｏを結ぶ線に対して均等となる。
図３に示すように、左右の直線部の開き成形に伴って、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の上把持端３Ｕ、４Ｕより上側の直線部では、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１を頂点に山型に傾斜する傾斜部Ｍ１、Ｍ２が左右に形成される。このとき、左側直線部は、右側直線部よりも軸中心からの距離（円弧軌道の半径）が長いので、左右の傾斜部の内、左側の外径側傾斜部Ｍ２が右側の内径側傾斜部Ｍ１より多く伸ばされようとする。しかし、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作に同期して、上方クランプ治具１は軸方向下側と径方向外側に動作するので、円弧軌道の半径が近似することになって、左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２の成形量にバランスがとれる。
【００２９】
また、図２（ａ）に示すように、上方クランプ治具１は、内方クランプ治具３との間隔Ｂより、外方クランプ治具４との間隔Ａを広くして把持しているので、図３において、左側の外径側傾斜部Ｍ２が右側の内径側傾斜部Ｍ１より長くなる。また、図２（ｂ）に示すように、上方クランプ治具１の姿勢は、軸方向下側と径方向外側に動作しながら反時計方向に回動して起立状態になるので、図３において、上方クランプ治具１の下把持端１Ｌと内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の上把持端３Ｕ、４Ｕとが略平行になる。よって、左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２は、上下方向の傾斜角と径方向の傾斜角とが略均等になる。
【００３０】
また、図３に示すように、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作に同期して、下方クランプ治具２は径方向外側に動作するので、Ｌ字形の水平部Ｎ１、Ｎ２が左右に開き成形される。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の下把持端３Ｌ、４Ｌは、水平部端末の半円部Ｗ２から所定距離だけ離れて、水平部に直交する同一直線上に配置されているので、左右に開き成形された水平部Ｎ１、Ｎ２の長さは、左右で略均等である。
【００３１】
図４に示すように、拡張成形工程では、各クランプ治具１、２、３、４が同期して動作する。図４における横軸は、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の移動量（開き角度）を示す。また、縦軸は、上方クランプ治具１と下方クランプ治具２の移動量（距離）を示す。各クランプ治具の移動量は、成形量の増大に伴って変化する。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の移動量（開き角度）に対して、上方クランプ治具１の軸方向下側への移動量が最も多く、次に上方クランプ治具２の径方向外側への移動量が多く、下方クランプ治具２の移動量が最も少ないが、移動量はそれぞれクランプ治具の位置における成形量に基づいて設定されているので、クランプ治具の把持位置においてコイルと治具が滑ることはない。
以上のように、各クランプ治具１、２、３、４が動作することによって、Ｌ型コイルＣ１から同芯巻きカセットコイルＣ２に拡張成形することができる。
【００３２】
＜拡張成形装置＞
次に、上述した各クランプ治具１、２、３、４を動作させる拡張成形装置１００について説明する。はじめに、装置の全体構造を説明する。図５に、同芯巻きカセットコイルの拡張成形装置の正面方向から見た断面図を示し、図６に、同芯巻きカセットコイルの拡張成形装置の側面方向から見た断面図を示す。図７に、内方クランプ治具におけるコイルセット時の断面図を示し、図８に、外方クランプ治具におけるコイルセット時の断面図を示す。
図５、図６に示すように、同芯巻きカセットコイルＣ２の拡張成形装置１００は、上方クランプ治具１、下方クランプ治具２、内方クランプ治具３、外方クランプ治具４、第１の駆動装置５、第２の駆動装置６、第３の駆動装置７、及び本体フレーム８を備えている。
【００３３】
図５に示すように、上方クランプ治具１は、平行に対峙する板状体の爪部を有し、該爪部の一端が第２の駆動装置６に連結されている。第２の駆動装置６は、３個の駆動ユニット（第１〜３）から構成されている。第１の駆動ユニット６１は、上方クランプ治具１に直接連結されてコイルの把持動作を行わせる。第２の駆動ユニット６２は、第１の駆動ユニット６１をスライドテーブルに載置して軸方向下側に移動させる。第３の駆動ユニット６３は、第２の駆動ユニット６２を載置して径方向外側に移動させる。第３の駆動ユニット６３は、図示しないが本体フレーム８に補助フレームを介して固定されている。
【００３４】
また、図５に示すように、下方クランプ治具２は、平行に対峙する板状体の爪部を有し、該爪部の一端が第３の駆動装置７に連結されている。第３の駆動装置７は、２個の駆動ユニット（第４〜５）から構成されている。第４の駆動ユニット７１は、下方クランプ治具２に直接連結されてコイルの把持動作を行わせる。第５の駆動ユニット７２は、第４の駆動ユニット７１を径方向外側に移動させる。第５の駆動ユニット７２は、図示しないが本体フレーム８に補助フレームを介して固定されている。
なお、第１〜第５の駆動ユニット６１、６２、６３、７１、７２は、駆動モータとボールねじとボールナット等を備える一般的な駆動ユニットである。
【００３５】
図６、図７に示すように、内方クランプ治具３は、Ｘ字状の爪部を有し、該爪部の一方でコイルを把持し、他方で第１の駆動装置５に連結されている。Ｘ字状の爪部は、交差部を軸部材８１によって軸支されている。軸部材８１は、両端の軸受け部材８２を介して本体フレーム８の上テーブル８３に固定されている。軸部材８１は、同芯巻きカセットコイルＣ２をステータコアに挿入したときに、ステータコアの軸中心に当たる位置に配置されている。
Ｘ字状の爪部は、駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とを備えている。駆動側爪部３１の他方は、第１の駆動リンク３４、３５を介して第１の駆動装置５の主駆動テーブル５４に連結されている。また、背圧側爪部３２の他方は、円弧状アーム３６の一端に固定され、円弧状アーム３６の他端が、第１の背圧シリンダー３７にヒンジピン３６１にて連結されている。第１の背圧シリンダー３７の下端３７１は、本体フレーム８の上テーブル８３から垂下するブラケット８６に軸支されている。
【００３６】
図７に示すように、コイルセット時には駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とをＸ字状に開いている。駆動側爪部３１及び背圧側爪部３２の一方にあるコイル把持部には、それぞれ当接部材３１１、３２１が設けられていて、コイルを把持したとき傷つけないようにしている。駆動側爪部３１の当接部材３１１には、コイルの内径側傾斜部Ｍ１を案内する案内爪が形成されている。当接部材３１１、３２１の材質は、金属でも非金属でもよい。
駆動側爪部３１の他方は、鉤状リンク連結部３３を介して、第１の駆動リンク３４、３５と連結している。第１の駆動リンク３４、３５は、弓形状リンク３４と第１の直状リンク３５とに分かれている。弓形状リンク３４には、駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とが閉じたとき、下端が嵌り込む段差溝３４１が形成されている。第１の直状リンク３５は、下端にて第１の駆動装置５の主駆動テーブル５４に連結されている。鉤状リンク連結部３３と弓形状リンク３４と第１の直状リンク３５と主駆動テーブル５４との各連結部には、それぞれヒンジピン３４３、３５１、３５２が嵌装されている。
【００３７】
図６、図８に示すように、外方クランプ治具４は、Ｖ字状の爪部を有し、該爪部の中間部でコイルを把持し、先端部で第１の駆動装置５に連結されている。Ｖ字状の爪部は、交差部を軸部材８１によって軸支されている。軸部材８１は、内方クランプ治具３と共通である。
Ｖ字状の爪部は、駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とを備えている。駆動側爪部４１は、第２の駆動リンク４４、４５を介して第１の駆動装置５の主駆動テーブル５４に連結されている。また、背圧側爪部４２は、へ字状アーム４６の一端に固定され、へ字状アーム４６の他端が、第２の背圧シリンダー４７にヒンジピン４６１にて連結されている。第２の背圧シリンダー４７の下端４７１は、本体フレーム８の上テーブル８３から垂下するブラケット８７に軸支されている。
【００３８】
図８に示すように、コイルセット時には駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とをＶ字状に開いている。駆動側爪部４１及び背圧側爪部４２の中間にあるコイル把持部には、それぞれ当接部材４１１、４２１が設けられていて、コイルを把持したとき傷つけないようにしている。駆動側爪部４１の当接部材４１１には、コイルの外径側傾斜部Ｍ２を案内する案内爪が形成されている。当接部材４１１、４２１の材質は、金属でも非金属でもよい。
駆動側爪部４１の先端部は、コ字状リンク連結部４３を介して、第２の駆動リンク４４、４５と連結している。第２の駆動リンク４４、４５は、鉤形状リンク４４と第２の直状リンク４５とに分かれている。鉤形状リンク４４には、駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とが閉じたとき、先端が嵌り込む段差溝４４１が形成されている。第２の直状リンク４５は、下端にて第１の駆動装置５の主駆動テーブル５４に連結されている。コ字状リンク連結部４３と鉤形状リンク４４と第２の直状リンク４５と主駆動テーブル５４との各連結部には、それぞれヒンジピン４４３、４５１、４５２が嵌装されている。
【００３９】
図６に示すように、第１の駆動装置５は、主駆動モータ５１、主ボールねじ５２、主ボールナット５３、主駆動テーブル５４、ガイド棒５５、及び軸受け部５６を備えている。
主駆動モータ５１は、拡張成形における主モータであって、駆動軸を上にして本体フレーム８の下テーブル８５に固定されている。駆動軸は、カップリングを介して上下に延びる主ボールねじ５２に連結されている。主ボールねじ５２の中間には、主ボールナット５３が嵌合され主駆動モータ５１の回転に応じて上下動する。主ボールナット５３は、水平に配置される主駆動テーブル５４の中央に穿設された貫通孔に挿入固定されている。主駆動テーブル５４の両端には、ガイド棒５５が廻り止めとして固定されている。ガイド棒５５は、下テーブル８５に固定されたブッシュに案内されている。軸受け部５６は、上テーブル８３と下テーブル８５の２箇所で主ボールねじ５２を軸支している。
主駆動モータ５１及び前述した第１〜５の駆動ユニットに用いる各駆動モータには、同期して動作させることができるよう、それぞれサーボモータを使用している。
本体フレーム８は、上述した上テーブル８３と下テーブル８５の他に外フレーム８８と内フレーム８４とを備えている。外フレーム８８は、上テーブル８３の４隅から垂下されて装置全体を支持するフレームである。下テーブル８５の４隅には、内フレーム８４が立設されて上テーブル８３と連結している。
【００４０】
＜拡張成形装置の動作方法＞
次に、上述した拡張成形装置の動作方法について説明する。図９に、内方クランプ治具における駆動側爪部を閉じた時の断面図を示し、図１０に、内方クランプ治具における背圧側爪部を閉じた時の断面を図示し、図１１に、内方クランプ治具をロックした時の断面図を示す。また、図１２に、外方クランプ治具における駆動側爪部を閉じた時の断面図を示し、図１３に、外方クランプ治具における背圧側爪部を閉じた時の断面図を示し、図１４に、外方クランプ治具をロックした時の断面図を示す。また、図１５に、内方クランプ治具における加工完了時の断面図を示し、図１６に、外方クランプ治具における加工完了時の断面図を示す。
内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持工程と拡張成形工程において、１つの主駆動モータ５１が２段階に分けて回転し、把持動作と円弧動作とを連続的に行う。この場合、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持工程と拡張成形工程の動作は、それぞれ同時に行われる。
【００４１】
１．内方クランプ治具及び外方クランプ治具の動作
まず、内方クランプ治具３の把持動作を説明する。
図９に示すように、Ｌ型コイルＣ１を拡張成形装置１００にセットした後、第１の駆動装置５の主駆動モータ５１を起動すると、主駆動テーブル５４が第１の高さまで上昇して、第１の直状リンク３５を上昇させる。そのとき、弓形状リンク３４は反時計方向に揺動し、駆動側爪部３１は軸部材８１を中心に反時計方向に回動して、右側からコイルに当接する。
次に、図１０に示すように、第１の背圧シリンダー３７に作動流体を入力し、シリンダーロッド３７２を伸長させる。そのとき、円弧状アーム３６は時計方向に揺動し、背圧側爪部３２は軸部材８１を中心に時計方向に回動して、左側からコイルに当接する。駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とによって、Ｌ型コイルＣ１の内径側に相当する直線部を左右両側から把持する。
その後、図１１に示すように、第１の背圧シリンダー３７にさらに作動流体を入力し、シリンダーロッド３７２を伸長させる。このとき、主駆動モータ５１は停止させているので、弓形状リンク３４が僅かに時計方向に戻されると同時に、第１の直状リンク３５は垂直方向に起立する。これによって、内方クランプ治具３の駆動側爪部３１と背圧側爪部３２とが把持した状態で、下端３１２、３２２が段差溝３４１に嵌り込み、セルフロックされる。
【００４２】
次に、外方クランプ治具４の把持動作を説明する。外方クランプ治具４の把持動作は、前述した内方クランプ治具３の把持動作と同時に行う。
図１２に示すように、主駆動テーブル５４が第１の高さまで上昇して、第２の直状リンク４５を上昇させる。そのとき、鉤形状リンク４４は時計方向に揺動し、駆動側爪部４１は軸部材８１を中心に時計方向に回動して、左側からコイルに当接する。
次に、図１３に示すように、第２の背圧シリンダー４７に作動流体を入力し、シリンダーロッド４７２を伸長させる。そのとき、へ字状アーム４６は時計方向に揺動し、背圧側爪部４２は軸部材８１を中心に時計方向に回動して、右側からコイルに当接する。外方クランプ治具４の駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とによって、Ｌ型コイルＣ１の外径側に相当する直線部を左右両側から把持する。
その後、図１４に示すように、第２の背圧シリンダー４７にさらに作動流体を入力し、シリンダーロッド４７２を伸長させる。このとき、主駆動モータ５１は停止させているので、鉤形状リンク４４と第２の直状リンク４５が僅かに反時計方向に戻されると同時に、鉤形状リンク４４の先端側が僅かに下がる。これによって、外方クランプ治具４の駆動側爪部４１と背圧側爪部４２とが把持した状態で、先端４１２、４２２が段差溝４４１に嵌り込み、セルフロックされる。
【００４３】
上述したように、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４が把持完了したときにセルフロックされる。セルフロック後に、主駆動モータ５１が再動作して主駆動テーブル５４が再上昇する。
図１５に示すように、主駆動テーブル５４が第２の高さまで再上昇することによって、第１の直状リンク３５を上昇させる。このとき、第１の直状リンク３５及び弓形状リンク３４は反時計方向に揺動し、駆動側爪部３１及び背圧側爪部３２をセルフロックしたまま軸部材８１を中心に反時計方向に回動（円弧動作）させて、Ｌ型コイルＣ１の内径側の直線部を開き成形する。背圧側爪部３２には、背圧シリンダー３７から背圧がかかった状態で開き成形する。背圧シリンダー３７から背圧をかけることによって、開き成形に伴い加工荷重が増加しても、把持部の緩みを防止する効果がある。
【００４４】
また、図１６に示すように、主駆動テーブル５４が第２の高さまで再上昇することによって、第２の直状リンク４５を上昇させる。このとき、第２の直状リンク４５及び鉤形状リンク４４は時計方向に揺動し、駆動側爪部４１及び背圧側爪部４２をセルフロックしたまま軸部材８１を中心に時計方向に回動（円弧動作）させて、Ｌ型コイルＣ１の外径側の直線部を開き成形する。背圧側爪部４２には、第２の背圧シリンダー４７から背圧がかかった状態で開き成形する。第２の背圧シリンダー４７から背圧をかけることによって、開き成形に伴い加工荷重が増加しても、把持部の緩みを防止する効果がある。
以上のように、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４は、同時に円弧動作してＬ型コイルＣ１の内径側及び外径側の直線部を開き成形する。内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作における軸中心に対する開き角度は、それぞれ均等である。
【００４５】
２．上方クランプ治具及び下方クランプ治具の動作
内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持動作及び円弧動作と同期して、上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２が動作する。
図５に示すように、上方クランプ治具１は、平行に対峙する板状体の爪部を有し、該爪部の一端が第２の駆動装置６に連結されている。第２の駆動装置６は、３個の駆動ユニット（第１〜３）から構成されている。第１〜第３の駆動ユニット６１、６２、６３、は、駆動モータとボールねじとボールナット等を備えている。
第１の駆動ユニット６１は、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持動作に同期して、駆動モータを起動し、上方クランプ治具１の爪部を移動させてコイルの把持動作を行わせる。把持動作が完了した後、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作に同期して、第２の駆動ユニット６２は、駆動モータを起動し、第１の駆動ユニット６１をスライドテーブルに載置して軸方向下側に移動させる。第２の駆動ユニット６２の動作と同期して、第３の駆動ユニット６３は、第２の駆動ユニット６２を載置して径方向外側に移動させる。
【００４６】
また、図５に示すように、下方クランプ治具２は、平行に対峙する板状体の爪部を有し、該爪部の一端が第３の駆動装置７に連結されている。第３の駆動装置７は、２個の駆動ユニット（第４〜５）から構成されている。第４、第５の駆動ユニット７１、７２は、駆動モータとボールねじとボールナット等を備えている。
第４の駆動ユニット７１は、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持動作に同期して、駆動モータを起動し、下方クランプ治具２の爪部を移動させてコイルの把持動作を行わせる。把持動作が完了した後、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作に同期して、第５の駆動ユニット７２は、駆動モータを起動し、第４の駆動ユニット７１を径方向外側に移動させる。
以上のように、拡張成形装置１００を動作させることによって、Ｌ型コイルＣ１から同芯巻きカセットコイルＣ２を製作することができる。
【００４７】
＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本発明に係る同芯巻きカセットコイルＣ２の製造方法における本実施形態によれば、拡張成形工程において、上方クランプ治具１、下方クランプ治具２、内方クランプ治具３、及び外方クランプ治具４の各クランプ治具が、それぞれ自ら動作するので、高負荷の加工荷重に対応することができる。特に、上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２が、所定の動作をすることによって、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の円弧動作による拡張成形時の加工荷重を上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２が分担することができる。そのため、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の負担を軽減でき、加工荷重を軽減することによって、クランプ治具や装置フレームの撓みを低減できるので、高精度の加工も可能となる。また、加工荷重を各クランプ治具が分担することによって、駆動装置自体を小型化でき、装置全体をコンパクトにすることができるので、設備費の低減に繋がる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４によりそれぞれ把持して、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４を軸中心にそれぞれ円弧動作させるので、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２が円弧軌道に沿って左右に開き成形される。開き成形に伴い、軸方向上側のコイルエンド部では、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１を頂点に山型に傾斜する傾斜部Ｍ１、Ｍ２が左右に形成される。このとき、外径側のスロット挿入部Ｓ２は、内径側のスロット挿入部Ｓ１よりも軸中心からの距離（円弧軌道の半径）が長いので、上記左右の傾斜部の内、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２が、内径側のスロット挿入部に繋がる右側の内径側傾斜部Ｍ１より多く伸ばされようとする。
しかし、本実施形態によれば、軸方向上方のコイルエンド部を上方クランプ治具１により把持し、上方クランプ治具１を軸方向下側と径方向外側に動作させるので、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２寄りに、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１の頂点を移動させることができる。そのため、左右の傾斜部の内、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２が、内径側のスロット挿入部に繋がる右側の内径側傾斜部Ｍ１より多く伸ばされる必要がなくなり、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を左右に開き成形する加工荷重を低減できる。また、左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２の成形量にバランスがとれるので、高精度の加工が可能となる。また、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１の頂点を径方向外側に移動させるので、内径側に挿入されるロータとの干渉を回避することができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２寄りに、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１の頂点を移動させて、左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２を所定の傾斜角とすることができる。左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２を所定の傾斜角とすることによって、コイルエンド部は、ステータコアの軸方向上端の外側に配置されたとき、ステータコアの上端面に沿わせることができる。そのため、コイルエンド部とステータコア上端面との空隙を減らし、回転電機の軸方向の高さを縮めることができる。その結果、回転電機の小型化に貢献できる。また、コイルエンド部をステータコアの上端面に沿わせることによって、コイルエンド部の長さを短くすることができる。そして、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にも寄与できる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、軸方向下方のコイルエンド部を下方クランプ治具２により把持し、下方クランプ治具２を径方向外側に動作させるので、Ｌ字形の水平部Ｎ１、Ｎ２が左右に開き成形される。そのとき、Ｌ字形の水平部Ｎ１、Ｎ２を左右に開き成形する加工荷重を、下方クランプ治具２が分担できる。その分、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４が内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を左右に開き成形する加工荷重を低減できる。
また、下方クランプ治具２を径方向外側の所定位置に動作させることによって、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を左右に開き成形する動作に単に追従させる方法（特許文献１のケース）に比較して、軸方向下方のコイルエンド部の長さを短くすることができ、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にも寄与できる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、把持工程では、上方クランプ治具１が内方クランプ治具３との間隔Ｂより外方クランプ治具４との間隔Ａを広くして把持するので、外径側のスロット挿入部に繋がる左側の外径側傾斜部Ｍ２を内径側のスロット挿入部に繋がる右側の内径側傾斜部Ｍ１より、長くすることができる。そのため、同芯円状に巻回された半円部Ｗ１を頂点に山型に傾斜する傾斜部Ｍ１、Ｍ２の傾斜角を左右均等にすることができる。傾斜部の傾斜角を左右均等にすることによって、複数のコイルをステータコアに挿入した時に、隣り合うコイルが左右の傾斜部Ｍ１、Ｍ２で重なって、コイル間を密着させることができる。そして、コイル間が密着するので、回転電機の軸方向の高さを縮めることができ、回転電機の小型化により一層貢献できる。また、ステータコアの軸方向上端におけるコイル間を密着させることによって、コイルエンド部の長さを短くすることができる。そして、その短くした分、銅損を減少させることができるので、回転電機の高出力化にもより一層寄与できる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、把持工程では、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４が把持完了したときにそれぞれのクランプ治具３、４をセルフロックするので、高負荷の加工荷重に対して、コイルを確実に把持した状態で内径側のスロット挿入部Ｓ１と外径側のスロット挿入部Ｓ２とを左右に開き成形することができる。コイルを確実に把持した状態で開き成形するので、把持位置がずれることがなく、高精度の加工が可能となる。すなわち、スロット挿入部Ｓ１、Ｓ２に重ね合わされた１本１本の平角導線の位置ずれを防止し、スロット挿入部Ｓ１、Ｓ２の軸中心に対する開き量、開き角度等を狙い値に加工でき、バラつきを低減できる。
また、クランプ治具３、４はセルフロック（自働的にロック）するので、特許文献１に記載されているように操作レバーによって操作する必要がない。そのため、操作レバーを操作するという段取り時間を省略することができるので、生産性を向上させることができ、コスト低減できる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、拡張成形工程では、各クランプ治具１、２、３、４が同期して動作するので、上方クランプ治具１、下方クランプ治具２、内方クランプ治具３、外方クランプ治具４のそれぞれが互いに関連した動作を行い、高負荷の加工荷重に効率的に対応できる。また、各クランプ治具１、２、３、４は同期して動作するので、クランプ治具が把持したコイルの位置で、滑りをほとんど生じることなく把持し続けることができる。クランプ治具の把持位置で滑りが生じにくいので、平角導線を被覆する絶縁皮膜を傷付ける恐れも少ない。したがって、コイル成形での品質不良が低減する。
【００５４】
また、本発明に係る同芯巻きカセットコイルＣ２の製造装置における本実施形態によれば、平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側と外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルＣ２の製造装置において、軸方向上下のコイルエンド部をそれぞれ把持する上方クランプ治具１及び下方クランプ治具２と、内径側及び外径側のスロット挿入部Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ把持する内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４とを備え、上方クランプ治具１を軸方向下側と径方向外側に動作させ、下方クランプ治具２を径方向外側に動作させ、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４を軸中心にそれぞれ円弧動作させるので、平角導線を巻回した同芯巻きカセットコイルＣ２を製造する場合において、高負荷の加工荷重に対応でき、高精度の加工をローコストで実現できるとともに、回転電機の小型化、高出力化の要請にも対応できる。
【００５５】
＜変形例＞
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
本実施形態では、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の背圧側爪部３２、４２には、背圧シリンダー３７、４７から背圧がかかった状態で開き成形するが、必ずしも背圧をかける必要はない。例えば、内方クランプ治具３及び外方クランプ治具４の把持部に設けた当接部材３１１、３２１、４１１、４２１を弾性部材とするか、当接部材と爪本体との間に弾性部材を挿入しておけば、クランプ治具３、４をロックしたときに背圧がかかった状態にすることができる。弾性部材を撓ませてロックすることによって、開き成形に伴う加工荷重が増加しても、把持部の緩みを防止する効果があるからである。
また、本実施形態では、駆動リンクの弓形状リンク３４と鉤形状リンク４４に、駆動側爪部３１、４１と背圧側爪部３２、４２とが閉じたとき、端部が嵌り込む段差溝３４１、４４１を形成して、把持完了したときにセルフロックするようにしたが、必ずしも段差溝等を成形して機械的にロックする必要はない。例えば、背圧シリンダー３７、４７をトルクリミッタ付きギアドモータとすることによって、一定の把持力を確保しながら電気的にロックすることも可能だからである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の駆動に用いる回転電機に好適な同芯巻きカセットコイルの製造方法及び製造装置として利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 上方クランプ治具
２ 下方クランプ治具
３ 内方クランプ治具
４ 外方クランプ治具
５ 第１の駆動装置
６ 第２の駆動装置
７ 第３の駆動装置
８ 本体フレーム
３１ 内方クランプ治具の駆動側爪部
３２ 内方クランプ治具の背圧側爪部
３３ 鉤状リンク連結部
３４ 弓形状リンク
３５ 第１の直状リンク
３６ 円弧状アーム
３７ 第１の背圧シリンダー
４１ 外方クランプ治具の駆動側爪部
４２ 外方クランプ治具の背圧側爪部
４３ コ字状リンク連結部
４４ 鉤形状リンク
４５ 第２の直状リンク
４６ へ字状アーム
４７ 第２の背圧シリンダー
５１ 主駆動モータ
５２ 主ボールねじ
５３ 主ボールナット
５４ 主駆動テーブル
６１ 第１の駆動ユニット
６２ 第２の駆動ユニット
６３ 第３の駆動ユニット
７１ 第４の駆動ユニット
７２ 第５の駆動ユニット
８１ 軸部材
８２ 軸受け部材
８３ 上テーブル
８４ 内フレーム
８５ 下テーブル
８８ 外フレーム
１００ 拡張成形装置
Ｃ０ 扁平な三角形コイル
Ｃ１ Ｌ型コイル
Ｃ２ 同芯巻きカセットコイル
Ｍ１ 内径側傾斜部
Ｍ２ 外径側傾斜部
Ｎ１ 内径側水平部
Ｎ２ 外径側水平部
Ｓ１ 内径側スロット挿入部
Ｓ２ 外径側スロット挿入部
Ｗ１ 上半円部
Ｗ２ 下半円部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側及び外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
軸方向上下のコイルエンド部を上方クランプ治具及び下方クランプ治具によりそれぞれ把持するとともに、前記内径側及び外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具及び外方クランプ治具によりそれぞれ把持する把持工程と、
前記上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、前記下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させる拡張成形工程とを有することを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記把持工程では、前記上方クランプ治具が前記内方クランプ治具との間隔より前記外方クランプ治具との間隔を広くして把持することを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記把持工程では、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具が把持完了したときにそれぞれのクランプ治具をセルフロックすることを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記拡張成形工程では、各クランプ治具が同期して動作することを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造方法。
【請求項５】
平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造装置において、
軸方向上下のコイルエンド部をそれぞれ把持する上方クランプ治具及び下方クランプ治具と、前記内径側及び外径側のスロット挿入部をそれぞれ把持する内方クランプ治具及び外方クランプ治具とを備え、
前記上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、前記下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させることを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造装置。
【請求項１】
平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側及び外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
軸方向上下のコイルエンド部を上方クランプ治具及び下方クランプ治具によりそれぞれ把持するとともに、前記内径側及び外径側のスロット挿入部を内方クランプ治具及び外方クランプ治具によりそれぞれ把持する把持工程と、
前記上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、前記下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させる拡張成形工程とを有することを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記把持工程では、前記上方クランプ治具が前記内方クランプ治具との間隔より前記外方クランプ治具との間隔を広くして把持することを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記把持工程では、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具が把持完了したときにそれぞれのクランプ治具をセルフロックすることを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された同芯巻きカセットコイルの製造方法において、
前記拡張成形工程では、各クランプ治具が同期して動作することを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造方法。
【請求項５】
平角導線が巻回されたコイルをＬ型に折り曲げた後に、内径側と外径側のスロット挿入部を左右に開き成形して製造する同芯巻きカセットコイルの製造装置において、
軸方向上下のコイルエンド部をそれぞれ把持する上方クランプ治具及び下方クランプ治具と、前記内径側及び外径側のスロット挿入部をそれぞれ把持する内方クランプ治具及び外方クランプ治具とを備え、
前記上方クランプ治具を軸方向下側と径方向外側に動作させ、前記下方クランプ治具を径方向外側に動作させ、前記内方クランプ治具及び前記外方クランプ治具を軸中心にそれぞれ円弧動作させることを特徴とする同芯巻きカセットコイルの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１７２６６（Ｐ２０１３−１７２６６Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６９４１（Ｐ２０１１−１４６９４１）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
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