特開 2025-10956 成形型ユニット

(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】P2025010956

(43)【公開日】2025-01-23

(54)【発明の名称】成形型ユニット

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/0414 20250101AFI20250116BHJP

   H02K 15/04 20250101ALI20250116BHJP

【ＦＩ】

H02K15/04 A

H02K15/04 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113281

(22)【出願日】2023-07-10

(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】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】中川 修

【テーマコード（参考）】

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB02

5H615BB05

5H615BB14

5H615PP01

5H615PP14

5H615QQ03

5H615QQ06

5H615QQ12

5H615SS04

5H615SS10

(57)【要約】

【課題】複数の成形型を容易かつ迅速に交換可能にしてセグメントコイルの製造における生産性をより向上させる。
【解決手段】成形型ユニットは、ベース部材と、ベース部材に固定された固定型と、第１方向に沿って固定型に対して接近離間可能となるようにベース部材により支持され、固定型と協働して線材に第１曲げ方向の曲げ部を成形する第１可動型と、第１方向と直交する第２方向に沿って固定型に対して接近離間可能となるようにベース部材により支持され、固定型と協働して線材に第２曲げ方向の曲げ部を成形する第２可動型と、ベース部材により第２方向に沿って移動自在に支持され、線材の固定型並びに第１、第２可動型から両側に突出する部分を折り曲げる一対の線材曲げ部材とを含み、第１、第２可動型並びに一対の線材曲げ部材は、成形型ユニットの配置スペースに設置された対応する駆動装置に連結される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直線状の線材に複数の曲げ部を成形してセグメントコイルを製造するための成形型ユニットであって、
ベース部材と、
前記ベース部材に固定された固定型と、
第１方向に沿って前記固定型に対して接近離間可能となるように前記ベース部材により移動自在に支持され、前記固定型と協働して前記線材に第１曲げ方向の前記曲げ部を成形する第１可動型と、
前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記固定型に対して接近離間可能となるように前記ベース部材により移動自在に支持され、前記固定型と協働して前記線材に第２曲げ方向の前記曲げ部を成形する第２可動型と、
前記ベース部材により前記第２方向に沿って移動自在に支持され、前記線材の前記固定型並びに前記第１および第２可動型から両側に突出する部分を折り曲げる一対の線材曲げ部材とを備え、
前記第１および第２可動型並びに前記一対の線材曲げ部材は、前記成形型ユニットの配置スペースに設置された対応する駆動装置に連結される成形型ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、直線状の線材に複数の曲げ部を成形してセグメントコイルを製造するための成形型ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、直線状の導体線を成形してコイルエンド部の両側に一対の直線状脚部を有するステータコイルのセグメントコイルを成形するコイル成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このコイル成形装置は、コイルエンド部の成形面を有する固定型と、固定型の成形面と協働する成形面を有する可動型と、コイルエンド部および直線状脚部の成形時に導体線を支持する支持部を有し、可動型と独立に移動可能な一対の成形ピンと、固定型の成形面を挟んでその両側に回動可能に配置される一対の曲げ型とを含む。更に、当該コイル成形装置は、成形ピン送り機構と、可動型駆動機構と、曲げ型駆動機構とを含む。成形ピン送り機構は、一対の成形ピンを、支持部上に導体線が供給される供給位置から、固定型の成形面に導体線を押付保持する成形位置へ、可動型の移動方向と直交する方向に移動させる。可動型駆動機構は、一対の成形ピンが成形位置にあるときに、可動型を駆動して一対の成形ピン間に位置する導体線を加工させる。曲げ型駆動機構は、可動型駆動機構と連動して、一対の曲げ型を一対の成形ピン周りに回動させて、直線状脚部を曲げ加工する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０４７０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、ステータコイルは、互いに異なる形状を有する複数種類のセグメントコイルにより形成され、ステータコイルのサイズが変われば、セグメントコイルのサイズや形状も変化する。このため、コイル成形装置の製造対象となるセグメントコイルが変更になった場合には、当該コイル成形装置を継続して可動させるために、少なくとも固定型および可動型を交換する必要がある。しかしながら、上記従来のコイル成形装置は、極めて複雑な構造を有しており、固定型や可動型等の交換に手間と時間とを要する。

【0005】

そこで、本開示、複数の成形型を容易かつ迅速に交換可能にしてセグメントコイルの製造における生産性をより向上させることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の成形型ユニットは、直線状の線材に複数の曲げ部を成形してセグメントコイルを製造するための成形型ユニットであって、ベース部材と、前記ベース部材に固定された固定型と、第１方向に沿って前記固定型に対して接近離間可能となるように前記ベース部材により移動自在に支持され、前記固定型と協働して前記線材に第１曲げ方向の前記曲げ部を成形する第１可動型と、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記固定型に対して接近離間可能となるように前記ベース部材により移動自在に支持され、前記固定型と協働して前記線材に第２曲げ方向の前記曲げ部を成形する第２可動型と、前記ベース部材により前記第２方向に沿って移動自在に支持され、前記線材の前記固定型並びに前記第１および第２可動型から両側に突出する部分を折り曲げる一対の線材曲げ部材とを含み、前記第１および第２可動型並びに前記一対の線材曲げ部材が、前記成形型ユニットの配置スペースに設置された対応する駆動装置に連結されるものである。

【0007】

本開示の成形型ユニットによれば、複数の成形型を容易かつ迅速に交換可能にしてセグメントコイルの製造における生産性をより向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の成形型ユニットを示す斜視図である。

【図2】本開示の成形型ユニットを用いて製造されるセグメントコイルの一例を示す平面図である。

【図3】本開示の成形型ユニットを示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

【0010】

図１は、本開示の成形型ユニット１０を示す斜視図である。同図に示す成形型ユニット１０は、図２に例示するセグメントコイル１を製造するのに用いられる。セグメントコイル１は、当該セグメントコイル１とは異なる形状をもった図示しない他の複数のセグメントコイルと共に、電気自動車（ＢＥＶ）やハイブリッド車両（ＨＥＶ，ＰＨＥＶ）の走行駆動源および／または発電機として用いられる三相交流電動機のステータ（図示省略）に含まれるステータコイルを形成するものである。

【0011】

図２に示すように、セグメントコイル１は、それぞれ直線状に延在する２つ（一対）の脚部２，３と、当該２つの脚部２，３を繋ぐ渡り線部４と、渡り線部４に形成された凸部５およびクランク部６とを含む。セグメントコイル１の脚部２，３は、ステータコアの互いに異なるスロットに差し込まれる。そして、ステータコアに組み付けられた複数のセグメントコイル１等の対応する脚部２，３の先端部同士を電気的接合（溶接）することで複数（３つ）のステータコイルが形成される。

【0012】

本実施形態において、セグメントコイル１は、例えばエナメル樹脂等からなる絶縁被膜が表面に成膜された断面矩形状の線材である平角線（例えば銅線等の導電材）を成形型ユニット１０を用いて略Ｕ字状に曲げ加工することにより形成される。図２に示すように、セグメントコイル１は、成形型ユニット１０によりフラットワイズ方向（第１曲げ方向）に曲げられた複数のフラットワイズ曲げ部ｆ１およびｆ２と、成形型ユニット１０によりエッジワイズ方向（第２曲げ方向）に曲げられた複数のエッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５およびｅ６とを含む。フラットワイズ方向は、平角線の断面の長辺と略直交する方向であり、エッジワイズ方向は、平角線の断面の短辺と略直交する方向である。図２に示すように、フラットワイズ曲げ部ｆ１およびｆ２により渡り線部４のクランク部６が形成される。また、エッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４により渡り線部４の凸部５が形成される。更に、エッジワイズ曲げ部ｅ５は、一方の脚部２と渡り線部４とを繋ぐ肩部を形成し、エッジワイズ曲げ部ｅ６は、他方の脚部３と渡り線部４とを繋ぐ肩部を形成する。

【0013】

成形型ユニット１０は、図１に示すように、ベースプレート１１および支持フレーム１２を含むベース部材１５と、固定型２０と、第１可動型３０と、第２可動型４０と、一対の線材曲げ部材５０とを含む。ベース部材１５のベースプレート１１は、金属により平板状に形成されている。支持フレーム１２は、金属により形成されており、図１におけるｚ軸方向に延在するようにベースプレート１１上に固定される。

【0014】

固定型２０は、図３に示すように、平角線にフラットワイズ曲げ部ｆ１およびｆ２を成形すると共に上記渡り線部４を湾曲させるためのフラットワイズ成形面２１と、平角線にエッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５およびｅ６を成形するためのエッジワイズ成形面２２とを有する。フラットワイズ成形面２１は、フラットワイズ曲げ部ｆ１，ｆ２の成形部が部分的に凸になっている凹面である、ただし、フラットワイズ成形面２１は、フラットワイズ曲げ部ｆ１，ｆ２の成形部が部分的に凹んだ凸面であってもよい。エッジワイズ成形面２２は、エッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５およびｅ６に対応した複数の曲面を含む。固定型２０は、フラットワイズ成形面２１が上方を向くようにベースプレート１１の表面（上面）に固定される。これにより、固定型２０のフラットワイズ成形面２１は、図１および図３におけるｘｙ平面に沿って延在する。また、エッジワイズ成形面２２は、図１および図３におけるｚ軸方向に延びると共にｘｙ平面と交差。

【0015】

第１可動型３０は、図３に示すように、平角線にフラットワイズ曲げ部ｆ１およびｆ２を成形すると共に上記渡り線部４を湾曲させるためのフラットワイズ成形面３１を含む。フラットワイズ成形面３１は、フラットワイズ曲げ部ｆ１，ｆ２の成形部が部分的に凹んだ凸面である、ただし、フラットワイズ成形面３１は、フラットワイズ曲げ部ｆ１，ｆ２の成形部が部分的に凸になっている凹面であってもよい。第１可動型３０は、図１および図３におけるｚ軸方向（第１方向）に沿ってベースプレート１１上の固定型２０に対して接近離間可能となるようにベース部材１５の支持フレーム１２により移動自在に支持される。すなわち、支持フレーム１２には、図１に示すように、スライダ３４をｚ軸方向すなわち上下方向（本実施形態では、鉛直方向）に摺動自在に支持する直動ガイド３５が固定されており、第１可動型３０は、フラットワイズ成形面３１が固定型２０のフラットワイズ成形面２１と対向するようにスライダ３４に固定される。

【0016】

第２可動型４０は、平角線にエッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４を成形するためのエッジワイズ成形面４２を含む。第２可動型４０は、図１および図３におけるｚ軸方向と直交するｘ軸方向（第２方向）に沿ってベースプレート１１上の固定型２０に対して接近離間可能となるように当該ベースプレート１１により移動自在に支持される。すなわち、ベースプレート１１には、図１に示すように、スライダ４４をｘ軸方向に摺動自在に支持する図示しない直動ガイドが固定されており、第２可動型４０は、エッジワイズ成形面４２が固定型２０のエッジワイズ成形面２２と対向するように当該スライダ４４に固定される。これにより、第２可動型４０のエッジワイズ成形面４２は、図１および図３におけるｚ軸方向に延びると共にｘｙ平面と交差。

【0017】

一対の線材曲げ部材５０は、固定型２０のエッジワイズ成形面２２と共に平角線にエッジワイズ曲げ部ｅ５，ｅ６を成形する成形ローラ５１をそれぞれ含む。各線材曲げ部材５０は、成形ローラ５１がベースプレート１１上の固定型２０の対応する側部に対して接近離間可能となるように当該ベースプレート１１により移動自在に支持される。すなわち、ベースプレート１１には、図１に示すように、それぞスライダ５４をｘ軸方向に摺動自在に支持する一対の直動ガイド５５が固定されており、各線材曲げ部材５０は、成形ローラ５１が固定型２０のエッジワイズ成形面２２の対応する部分（側面）と対向するように当該スライダ５４に固定される。

【0018】

上述のように構成される成形型ユニット１０は、工場のセグメントコイル製造ステーション（配置スペース）のユニット固定箇所に固定される。また、図３に示すように、成形型ユニット１０の第１可動型３０は、セグメントコイル製造ステーションに設置された駆動装置としての第１アクチュエータ３００に連結される。第１アクチュエータ３００は、例えば流体圧シリンダあるいは電動モータ等を含むものであり、第１可動型３０を図１および図３におけるｚ軸方向に進退移動させる。更に、成形型ユニット１０の第２可動型４０は、セグメントコイル製造ステーションに設置された駆動装置としての第２アクチュエータ４００に連結される。第２アクチュエータ４００は、例えば流体圧シリンダあるいは電動モータ等を含むものであり、第２可動型４０を図１および図３におけるｘ軸方向に進退移動させる。

【0019】

また、成形型ユニット１０の一対の線材曲げ部材５０は、セグメントコイル製造ステーションに設置された駆動装置としての第３アクチュエータ５００に連結される。第３アクチュエータ５００は、例えば流体圧シリンダあるいは電動モータ等を含むものであり、一対の線材曲げ部材５０を図１および図３におけるｘ軸方向に進退移動させる。第１、第２および第３アクチュエータ３００，４００，５００は、何れも図示しない制御装置により制御される。なお、第２および第３アクチュエータ４００，５００の代わりに、第２可動型４０と一対の線材曲げ部材５０とを連動してｘ軸方向に進退移動させるアクチュエータ（駆動装置）がセグメントコイル製造ステーションに設置されてもよい。

【0020】

成形型ユニット１０を用いたセグメントコイル１の製造に際して、図示しない制御装置は、第１可動型３０をｚ軸方向に沿って初期位置から所定距離だけ固定型２０に接近させるように第１アクチュエータ３００を制御し、フラットワイズ成形面２１および３１を平角線の短辺方向の厚みよりも大きい所定の間隔をおいて対向させる。また、制御装置は、平角線をフラットワイズ成形面２１および３１の間に供給するように図示しない線材供給装置を制御する。更に、制御装置は、第１可動型３０をｚ軸方向に沿って固定型２０に更に接近させるように第１アクチュエータ３００を制御する。これにより、固定型２０のフラットワイズ成形面２１と第１可動型３０のフラットワイズ成形面３１との協働により、直線状の平角線にフラットワイズ曲げ部ｆ１およびｆ２が成形されると共に、当該平角線の渡り線部４に対応した部分が湾曲させられる。本実施形態において、第１アクチュエータ３００は、フラットワイズ成形面２１および３１のフラットワイズ曲げ部ｆ１およびｆ２（クランク部６）の成形部（荷重中心）の真上に位置するように配置されている。これにより、固定型２０および第１可動型３０の撓みによるフラットワイズ曲げ部ｆ１およびｆ２（クランク部６）の成形精度の悪化を良好に抑制することができる。

【0021】

次いで、制御装置は、平角線（クランク部６）が固定型２０および第１可動型３０により保持された状態（絶縁皮膜が引き摺られない状態）で、第２可動型４０をｘ軸方向に沿って初期位置から所定距離だけ固定型２０に接近させるように第２アクチュエータ４００を制御する。これにより、第２可動型４０のエッジワイズ成形面４２が固定型２０のフラットワイズ成形面２１と第１可動型３０のフラットワイズ成形面３１とのｚ軸方向における隙間に侵入する。そして、第２可動型４０のエッジワイズ成形面４２と固定型２０のエッジワイズ成形面２２との協働により、平角線にエッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３およびｅ４が成形される。本実施形態において、第２アクチュエータ４００は、エッジワイズ成形面２２および４２の加工中心（荷重中心）と正対するように配置されている。これにより、固定型２０および第２可動型４０の撓みによるエッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３およびｅ４の成形精度の悪化を良好に抑制することができる。

【0022】

更に、制御装置は、平角線が固定型２０並びに第１および第２可動型３０，４０により保持された状態で、一対の線材曲げ部材５０をｘ軸方向に沿って固定型２０に接近する方向に所定距離だけ移動させるように第３アクチュエータ５００を制御する。これにより、各線材曲げ部材５０は、平角線の固定型２０並びに第１および第２可動型３０，４０から両側に突出する部分の対応する一方を折り曲げ、平角線の端部を固定型２０のエッジワイズ成形面２２（側面）に押し付けていく。この結果、平角線にエッジワイズ曲げ部ｅ５，ｅ６、すなわち直線状に延びる２つの脚部２，３が形成され、１つのセグメントコイル１の製造が完了する。本実施形態において、第３アクチュエータ５００は、エッジワイズ成形面２２および一対の線材曲げ部材５０の加工中心（荷重中心）と正対するように配置されている。これにより、固定型２０および一対の線材曲げ部材５０の撓みによるエッジワイズ曲げ部ｅ５，ｅ６の成形精度の悪化を良好に抑制することができる。

【0023】

以上説明したように、成形型ユニット１０は、直線状の平角線（線材）に複数のフラットワイズ曲げ部ｆ１，ｆ２および複数のエッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５，ｅ６を成形してセグメントコイル１を製造するのに用いられるものであり、ベース部材１５と、固定型２０と、第１可動型３０と、第２可動型４０と、一対の線材曲げ部材５０とを含む。固定型２０は、ベース部材１５のベースプレート１１に固定される。第１可動型３０は、ｚ軸方向（第１方向）に沿って固定型２０に対して接近離間可能となるようにベース部材１５の支持フレーム１２により移動自在に支持される。第２可動型４０は、ｚ軸方向と直交するｘ軸方向（第２方向）に沿って固定型２０に対して接近離間可能となるようにベース部材１５のベースプレート１１により移動自在に支持される。一対の線材曲げ部材５０は、ベース部材１５のベースプレート１１によりｘ軸方向に沿って移動自在に支持される。そして、第１および第２可動型３０，４０並びに一対の線材曲げ部材５０は、成形型ユニット１０の配置スペースであるセグメントコイル製造ステーションに設置された対応する第１，第２または第３アクチュエータ３００，４００，５００に連結される。第１可動型３０は、対応する駆動装置に駆動され、固定型２０と協働して平角線にフラットワイズ方向（第１曲げ方向）のフラットワイズ曲げ部ｆ１，ｆ２を成形する。第２可動型４０は、対応する駆動装置に駆動され、固定型２０と協働して平角線にエッジワイズ方向（第２曲げ方向）エッジワイズ曲げ部ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４を成形する。一対の線材曲げ部材５０は、対応する駆動装置に駆動され、それぞれ平角線の固定型２０並びに第１および第２可動型３０，４０から両側に突出する部分の対応する一方を折り曲げる。

【0024】

これにより、上記ステータコイルを形成するセグメントコイル１や他のセグメントコイルごとに、成形型ユニット１０を用意しておくことで、コイル製造ステーションの製造対象が上記セグメントコイル１から他のセグメントコイルに変更になったときに、成形型ユニット１０を交換（段替え）することで、固定型２０、第１および第２可動型３０、一対の線材曲げ部材５０といった複数の成形型を容易かつ迅速に一括して交換することができるので、セグメントコイル１等の製造における生産性をより向上させることが可能になる。また、成形型ユニット１０を含む製造設備では、固定型２０、第１および第２可動型３０，４０並びに一対の線材曲げ部材５０の撓みの影響を良好に低減することできるので、セグメントコイル１の成形精度を良好に確保すると共に、特に可動型の撓みを抑制する支持構造を簡略化して設備の小型化を図ることができる。

【0025】

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0026】

本開示の発明は、セグメントコイルの製造産業において利用可能である。

【符号の説明】

【0027】

１ セグメントコイル、１０ 成形型ユニット、１５ ベース部材、２０ 固定型、２１，３１ フラットワイズ成形面、２２，４２ エッジワイズ成形面、３０ 第１可動型、４０ 第２可動型、５０ 線材曲げ部材、５１ 成形ローラ、３００ 第１アクチュエータ、４００ 第２アクチュエータ、５００ 第３アクチュエータ、ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５，ｅ６ エッジワイズ曲げ部、ｆ１，ｆ２ フラットワイズ曲げ部。

【図1】

【図2】

【図3】