特開 2023-183028 コイルの保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183028

(43)【公開日】2023-12-27

(54)【発明の名称】コイルの保持装置

(51)【国際特許分類】

   B21C 47/28 20060101AFI20231220BHJP

   B21C 51/00 20060101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

B21C47/28 A

B21C51/00 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096390

(22)【出願日】2022-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】徳山 晶大

(72)【発明者】

【氏名】足立 博成

(72)【発明者】

【氏名】張 帥

(72)【発明者】

【氏名】河合 真誌

(72)【発明者】

【氏名】磯部 正人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 友大

【テーマコード（参考）】

4E026

【Ｆターム（参考）】

4E026AA01

4E026FA20

(57)【要約】

【課題】コイルを傾けることなく載置することができるコイルの保持装置を提供する。
【解決手段】コイル１０の保持装置１は、多層に積層された集中巻きカセットコイル１０を載置させるコイル１０の保持装置１であって、集中巻きカセットコイル１０を着座させる複数の着座部３０を備え、複数の着座部３０は、鉛直方向の高さが第１高さの着座部３１、及び、第１高さと異なる第２高さの着座部３２を含む。集中巻きカセットコイル１０は、上面１１及び下面１２を有し、各着座部３０は、下面１２に接触して、集中巻きカセットコイル１０を着座させる座面４０を有し、着座部３１の座面４０は、集中巻きカセットコイル１０の鉛直方向の厚さを測定するプローブ２１が接触する上面１１の接触点に対して鉛直方向の下方に位置する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多層に積層された集中巻きカセットコイルを載置させるコイルの保持装置であって、
前記集中巻きカセットコイルを着座させる複数の着座部を備え、
前記複数の着座部は、鉛直方向の高さが第１高さの第１着座部、及び、前記第１高さと異なる第２高さの第２着座部を含む、
コイルの保持装置。

【請求項2】

前記集中巻きカセットコイルは、上面及び下面を有し、
各着座部は、前記下面に接触して、前記集中巻きカセットコイルを着座させる座面を有し、
前記第１着座部の第１座面は、前記集中巻きカセットコイルの前記鉛直方向の厚さを測定するプローブが接触する前記上面の接触点に対して前記鉛直方向の下方に位置する、
請求項１に記載のコイルの保持装置。

【請求項3】

前記着座部を鉛直方向に移動させ、前記鉛直方向の高さを調整する調整機構をさらに備えた、
請求項１または２に記載のコイルの保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コイルの保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、集中巻きカセットコイルの製造過程において、コイルを支持する治具が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－０１７２６６号公報

【特許文献2】特開２００２－２８０２４７号公報

【特許文献3】特開２０２０－０８９１０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

集中巻きカセットコイルは、らせん状に形成されているため、積層方向において傾斜が生じている。例えば、コイルの積層方向の厚さを検査しようとする際など、傾斜が生じているため、厚さを正確に測定することは困難である。集中巻きカセットコイルにおいて、傾斜することなくコイルを載置することが求められる。

【0005】

本開示の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、コイルを傾けることなく載置することができるコイルの保持装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るコイルの保持装置は、多層に積層された集中巻きカセットコイルを載置させるコイルの保持装置であって、前記集中巻きカセットコイルを着座させる複数の着座部を備え、前記複数の着座部は、鉛直方向の高さが第１高さの第１着座部、及び、前記第１高さと異なる第２高さの第２着座部を含む。

【0007】

上記コイルの保持装置において、前記集中巻きカセットコイルは、上面及び下面を有し、各着座部は、前記下面に接触して、前記集中巻きカセットコイルを着座させる座面を有し、前記第１着座部の第１座面は、前記集中巻きカセットコイルの前記鉛直方向の厚さを測定するプローブが接触する前記上面の接触点に対して前記鉛直方向の下方に位置してもよい。

【0008】

上記コイルの保持装置において、前記着座部を鉛直方向に移動させ、前記鉛直方向の高さを調整する調整機構をさらに備えてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、コイルを傾けることなく載置することができるコイルの保持装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】比較例に係るコイルを例示した上面図である。

【図2A】比較例に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ線の断面を示す。

【図2B】比較例に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ線の断面を示す。

【図3A】比較例に係るコイルの厚さの測定において、コイルの各層が浮いた状態を例示した断面図である。

【図3B】比較例に係るコイルの厚さの測定において、コイルが傾いた状態を例示した断面図である。

【図4A】比較例に係るコイルの幅の測定において、コイルの各層がずれた状態を例示した断面図である。

【図4B】比較例に係るコイルの幅の測定において、コイルが傾いた状態を例示した断面図である。

【図5】実施形態１に係るコイルを例示した上面図である。

【図6A】実施形態１に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図５のＶＩＡ－ＶＩＡ線の断面を示す。

【図6B】実施形態１に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図５のＶＩＢ－ＶＩＢ線の断面を示す。

【図7A】実施形態１に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面を示す。

【図7B】実施形態１に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面を示す。

【図8】実施形態１の別の例に係るコイルの保持装置を例示した断面図である。

【図9】実施形態２に係るコイルの保持装置を例示した上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本開示の好適な実施形態を示すものであって、本開示の範囲が以下の実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

実施形態に係るコイルの保持装置を説明する前に、比較例に係るコイルの保持装置を説明する。そして、比較例に係るコイルの保持装置の課題を説明した後で、比較例と対比させながら、本実施形態のコイルの保持装置を説明する。これにより、本実施形態のコイルの保持装置をより明確にする。なお、比較例のコイルの保持装置及びその課題も、実施形態の技術思想に含まれる。

【0013】

（比較例）
図１は、比較例に係るコイルを例示した上面図である。図２Ａ及び図２Ｂは、比較例に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ線の断面を示す。図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、比較例に係るコイル１０の保持装置１０１は、例えば、ステージ１００を備えている。ステージ１００は、コイル１０を載置させる。よって、コイル１０は、ステージ１００上に載置される。コイル１０は、例えば、モータに用いられるものである。なお、コイル１０の用途は、モータに限定されない。

【0014】

ステージ１００は、水平な面を有している。ここで、コイル１０の保持装置１０１の説明の便宜のために、ＸＹＺ直交座標軸系を導入する。例えば、鉛直方向をＺ軸方向とし、水平面をＸＹ平面とする。

【0015】

コイル１０は、例えば、集中巻きカセットコイルである。コイル１０は、平角線をらせん状に多層に積層されている。なお、コイル１０は、平角線に限らず、他の形状の導線をらせん状に多層に積層されたものでもよい。コイル１０は、Ｚ軸方向に積層されている。コイル１０は、中心軸の周りで平角線をらせん状に巻いたものでもよい。その場合には、コイル１０は、中心軸をＺ軸方向に沿うように載置されている。コイル１０は、上面１１及び下面１２を有している。コイル１０の上面１１は、＋Ｚ軸方向側を向き、コイル１０の下面１２は、－Ｚ軸方向側を向いている。

【0016】

コイル１０の積層方向の長さを厚さＡ１と呼ぶ。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、積層方向をＺ軸方向にした場合には、厚さＡ１は、Ｚ軸方向の長さである。よって、厚さＡ１は、鉛直方向の長さである。厚さＡ１は、Ｚ軸方向におけるコイル１０の上面１１とコイルの下面１２との間の長さである。

【0017】

コイル１０の積層方向に直交する方向の平角線の間隔を幅Ａ２及び幅Ａ３と呼ぶ。例えば、幅Ａ２は、コイル１０の中心軸を挟んでＸ軸方向に対向する平角線の間隔である。よって、幅Ａ２は、Ｘ軸方向に対向する側面１３間の長さである。幅Ａ３は、コイル１０の中心軸を挟んでＹ軸方向に対向する平角線の間隔である。よって、幅Ａ３は、Ｙ軸方向に対向する側面１３間の長さである。

【0018】

コイル１０の厚さＡ１は、例えば、プローブ２１の接触測定により実施される。具体的には、図２Ａに示すように、まず、プローブ２１を、コイル１０が載置されるステージ１００に接触させる。これにより、プローブ２１は、コイル１０の下面１２の位置を測定する。次に、プローブ２１を、コイル１０の上面１１に接触させる。これにより、プローブ２１は、コイル１０の上面１１の位置を測定する。そして、プローブ２１は、上面１１の位置から下面１２の位置を減算することにより、コイル１０の厚さＡ１を測定する。

【0019】

コイル１０の幅Ａ２は、例えば、投影による画像測定により実施される。具体的には、図２Ｂに示すように、コイル１０の下方に配置させた光源２２は、コイル１０に対して下方から光を照射する。コイル１０の側面１３間を通った光は、コイル１０の上方に配置されたレンズ２３を介して画像として取得される。取得された画像におけるコイル１０の側面１３間の距離を測定することにより、コイル１０の幅Ａ２及び幅Ａ３を測定する。

【0020】

しかしながら、コイル１０のクランプ等による拘束が不適切な場合には、正確な厚さＡ１を測定することができない。図３Ａは、比較例に係るコイル１０の厚さＡ１の測定において、コイル１０の各層が浮いた状態を例示した断面図である。図３Ａに示すように、コイル１０の各層が浮いた状態では、正確なコイル１０の厚さＡ１を測定することができない。図３Ｂは、比較例に係るコイル１０の厚さＡ１の測定において、コイル１０が傾いた状態を例示した断面図である。図３Ｂに示すように、コイル１０が傾いた状態では、正確なコイル１０の厚さＡ１を測定することができない。

【0021】

また、コイル１０のクランプ等による拘束が不適切な場合には、正確なコイル１０の側面１３間の幅Ａ２及び幅Ａ３を測定することができない。図４Ａは、比較例に係るコイル１０の幅Ａ２及び幅Ａ３の測定において、コイル１０の各層がずれた状態を例示した断面図である。図４Ａに示すように、コイル１０の各層がずれた状態では、正確なコイル１０の幅Ａ２及び幅Ａ３を測定することができない。図４Ｂは、比較例に係るコイル１０の幅Ａ２及び幅Ａ３の測定において、コイル１０が傾いた状態を例示した断面図である。図４Ａに示すように、コイル１０が傾いた状態では、正確なコイル１０の幅Ａ２及び幅Ａ３を測定することができない。

【0022】

このような問題が生じる原因として、以下の課題が見出された。
（Ｉ）集中巻きコイル１０は、Ｚ軸方向へ、らせん状に成形されているため、中心軸に対してフラット面がなく、平面上に載置させると傾いてしまう。
（ＩＩ）平角線の断面のアスペクト比（幅／縦）が大きく、剛性が低い場合には、クランプによってコイル１０が大きく変形する。具体的には、平角線は、やわらかく小さな力で変形してしまう。例えば、コイル１０の各層が浮いたり、ずれたりする。したがって、集中巻きコイル１０において、特に、（ａ）製品形状要求が高い場合、及び、（ｂ）平角線断面のアスペクト比（幅／縦）が大きく剛性が低い場合は、高精度の厚さＡ１、幅Ａ２及び幅Ａ３の測定が困難である。

【0023】

（実施形態１）
次に、本実施形態に係るコイル１０の保持装置を説明する。本実施形態のコイル１０の保持装置は、前述した比較例の課題を解決する。図５は、実施形態１に係るコイルを例示した上面図である。図６Ａは、実施形態１に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図５のＶＩＡ－ＶＩＡ線の断面を示す。図６Ｂは、実施形態１に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図５のＶＩＢ－ＶＩＢ線の断面を示す。図７Ａ及び図７Ｂは、実施形態１に係るコイルの保持装置を例示した断面図であり、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線の断面を示す。

【0024】

図５、図６Ａ及び図６Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本実施形態のコイル１０の保持装置１は、例えば、多層に積層された集中巻きカセットコイル１０を載置させる。保持装置１は、ステージ１００及び複数の着座部３０を備えている。複数の着座部３０は、集中巻きカセットコイル１０を着座させる。複数の着座部３０は、着座部３１、着座部３２、着座部３３、着座部３４、着座部３５、及び、着座部３６を含む。着座部３１～３６を総称する場合には、着座部３０と呼び、特定の着座部３０を示す場合には、その符号を付して呼ぶ。複数の着座部３０の個数は、６個に限らず、２～５個でもよいし、７個以上でもよい。

【0025】

着座部３１の鉛直方向の高さは、第１高さである。着座部３２の高さは、第１高さと異なる第２高さである。同様に、着座部３３、着座部３４、着座部３５及び着座部３６は、それぞれ、第３高さ、第４高さ、第５高さ及び第６高さである。各着座部３０は、それぞれ、異なった高さを有してもよい。また、いくつかの着座部３０は、相互に同じ高さを有してもよい。各着座部３０は、コイル１０の傾斜に合わせた高さの差Ａ４を有している。

【0026】

着座部３０は、コイル１０の下面１２に接触して、コイル１０を着座させる座面４０を有している。座面４０は、例えば、着座部３０の上端の端面である。なお、座面４０は、コイル１０を着座させることができれば、上端の端面に限らない。図６Ａ及び図６Ｂでは、図が煩雑にならないように、いくつかの符号を省略している。

【0027】

着座部３０の高さを、座面４０の鉛直方向の位置で表してもよい。その場合には、高さは、座面４０のＺ軸方向の位置である。例えば、ステージ１００が水平面である場合には、高さは、ステージ１００と座面４０との間の長さである。

【0028】

コイル１０の上面１１に対して、Ｚ軸方向に沿った上方から、固定クランプ２４を押し付け、コイル１０を固定クランプ２４で固定してもよい。また、Ｚ軸方向に沿った上方から上面１１に対して固定クランプ２４を押し付けることに加えて、Ｚ軸方向に沿った下方から下面１２に対して固定クランプ２４を押し付け、コイル１０を固定してもよい。さらに、座面４０の両サイドを固定クランプ２４でクランプしてもよい。複数の固定クランプ２４で固定してもよい。

【0029】

図６Ａ及び図７Ａに示すように、例えば、着座部３１の座面４０は、プローブ２１が接触する上面１１の接触点に対して鉛直方向の下方に位置してもよい。これにより、コイル１０の厚さＡ１を高精度に測定することができる。

【0030】

図８は、実施形態１の別の例に係るコイル１０の保持装置１ａを例示した断面図である。図８に示すように、コイル１０の保持装置１ａは、着座部３０の高さを調整する調整機構５０を備えてもよい。調整機構５０は、着座部３０を鉛直方向に移動させ、着座部３０の高さを調整する。

【0031】

次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態のコイル１０の保持装置１は、以下のポイントとなる構成を含んでいる。
（ｉ）複数の着座部３０の座面４０の高さを、コイル１０の下面１２の傾斜に合わせる。
（ｉｉ）厚さ測定箇所の真下に座面４０を設け、座面４０の両サイドをクランプする。

【0032】

具体的には、本実施形態の保持装置１は、コイル１０の傾斜に合わせた高さを有する複数の着座部３０にコイル１０を載置する。これにより、上記（ｉ）の構成を実現する。集中巻きコイル１０は、Ｚ軸方向へ、らせん状に成形されているため、中心軸に対してフラット面がなく、平面上に載置させると傾いてしまう。しかしながら、本実施形態の保持装置１は、高さが異なる複数の着座部３０でコイル１０を支持する。よって、着座部３０の座面４０の高さをコイル１０の傾斜に合わせることができるので、コイル１０を傾けることなく載置することができる。

【0033】

また、着座部３０の座面４０は、プローブ２１が接触するコイル１０の上面１１の接触点に対して鉛直方向の真下に位置するようにする。これにより、上記（ｉｉ）の構成を実現する。平角線の断面のアスペクト比（幅／縦）が大きく、剛性が低い場合には、クランプによってコイル１０が大きく変形し、厚さＡ１を正確に測定できない場合がある。しかしながら、本実施形態の保持装置１は、厚さ測定箇所の真下に座面４０を設け、その両サイドをクランプするので、剛性の低いコイル１０でも厚さＡ１を高精度で測定することができる。

【0034】

このように、本実施形態によれば、（ｉ）及び（ｉｉ）の構成により、コイル１０のＸＹＺ軸方向への傾き及びズレを抑制して固定することができ、剛性の低いコイル１０でも厚さＡ１、幅Ａ２及び幅Ａ３等のコイル１０の寸法を高精度で測定することができる。また、毎回の測定時に同じ姿勢に拘束することができ、測定の繰り返し精度を向上させることができる。

【0035】

（実施形態２）
次に、実施形態２に係るコイル１０の保持装置を説明する。本実施形態の保持装置は、クランプの接触面を広くする。図９は、実施形態２に係るコイルの保持装置を例示した上面図である。図９に示すように、本実施形態のコイル１０の保持装置２は、上述した保持装置１の構成に加えて、Ｘ軸方向基準２５、Ｘ軸方向クランプ２６、Ｙ軸方向基準２７、Ｙ軸方向クランプ２８及び複数のバネ２９を備えている。

【0036】

Ｘ軸方向基準２５及びＸ軸方向クランプ２６は、コイル１０における平角線等の導線をＸ軸方向において挟む。コイル１０は、Ｚ軸方向から見て、Ｙ軸方向が長辺であり、Ｘ軸方向が短辺である矩形状となっている。Ｘ軸方向基準２５をコイル１０の内側の側面１３に接触させ、Ｘ軸方向クランプ２６を外側の側面１３に接触させる。そして、Ｘ軸方向クランプ２６に接続されたバネ２９の力で平角線をクランプする。この場合に、Ｘ軸方向基準２５及びＸ軸方向クランプ２６の平角線との接触面を広くとる。具体的には、コイル１０のＹ軸方向に延びたコイルストレート部Ａ５において、Ｘ軸方向基準２５及びＸ軸方向クランプ２６が平角線を挟むようにする。

【0037】

Ｙ軸方向基準２７及びＹ軸方向クランプ２８は、コイル１０における平角線等の導線をＹ軸方向において挟む。Ｙ軸方向基準２７をコイル１０の外側の側面１３に接触させ、Ｙ軸方向クランプ２８を内側の側面１３に接触させる。そして、Ｙ軸方向クランプ２８に接続されたバネ２９の力で平角線をクランプする。

【0038】

前述したように、平角線の断面のアスペクト比（幅／縦）が大きく、剛性が低い場合には、コイル１０の各層がずれやすい。そこで、層のずれがなく、コイル１０の各層を整列させるために、コイル１０の長辺であるコイルストレート部Ａ５において、広い接触面で固定する。例えば、Ｘ軸方向基準２５及びＸ軸方向クランプ２６は、コイル１０の長辺の８０％以上をコイルストレート部Ａ５としてクランプする。このような構成とすることにより、コイル１０のＸＹＺ軸方向への傾き及びズレを抑制して固定することができ、剛性の低いコイル１０でも厚さＡ１、幅Ａ２及び幅Ａ３等のコイル１０の寸法を高精度で測定することができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。

【0039】

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。また、実施形態１における各構成は、適宜、組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0040】

１、１ａ、２ 保持装置
１０ コイル
１１ 上面
１２ 下面
１３ 側面
２１ プローブ
２２ 光源
２３ レンズ
２４ 固定クランプ
２５ Ｘ軸方向基準
２６ Ｘ軸方向クランプ
２７ Ｙ軸方向基準
２８ Ｙ軸方向クランプ
２９ バネ
３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６ 着座部
４０ 座面
５０ 調整機構
Ａ１ 厚さ
Ａ２、Ａ３ 幅
Ａ４ 差
Ａ５ コイルストレート部
１００ ステージ
１０１ 保持装置

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】