扁线沿边弯曲加工装置和扁线沿边弯曲加工方法 |
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| 申请号 | CN201480004852.6 | 申请日 | 2014-01-21 | 公开(公告)号 | CN104919685A | 公开(公告)日 | 2015-09-16 |
| 申请人 | 三菱电机株式会社; | 发明人 | 白井祐太郎; 秋田裕之; 坂上笃史; 吉田真一郎; 井上正哉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的目的在于提供一种扁线沿边弯曲加工装置(100)，其对扁线(1)进行沿边弯曲加工来形成线圈，具有：固定扁线(1)的固定单元(5)、对扁线(1)的矩形截面的长边所形成的面进行推压的推压工具(62)、和用于将扁线(1)以规定的线圈形状弯曲的弯曲工具(61)，并以推压扁线(1)的矩形截面的长边所形成的面的状态进行沿边弯曲加工。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种扁线沿边弯曲加工装置，其对扁线进行沿边弯曲加工来形成线圈，所述扁线将扁线的矩形截面的长边所形成的一个面作为第一面，将所述第一面的相反侧的面作为第二面，将由所述扁线的矩形截面的短边所形成且在线圈形成时相当于内周面侧的面作为第三面，将位于所述第三面的相反侧且在线圈形成时相当于外周面侧的面作为第四面，所述扁线沿边弯曲加工装置的特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | 扁线沿边弯曲加工装置和扁线沿边弯曲加工方法技术领域背景技术[0002] 当对用于旋转电机的线圈的扁线进行沿边弯曲加工(以下，仅称为弯曲加工)时，加工部分的板厚(与扁线的长边方向垂直的矩形截面的短边的长度，以下，在本说明书中相同)与单线相比增加。在将扁线作为线圈层叠时，该板厚的增加部分在叠层之间相互干涉，成为使线圈的占空系数降低的原因。因此，作为抑制扁线的板厚的增加的方法，提出了如下技术(例如专利文献1)：利用变形机构推压扁线的矩形截面的长边所形成的面，以令扁线的板厚预先减少的方式使其变形，之后进行弯曲加工。 [0003] 现有技术文献 [0004] 专利文献 [0005] 专利文献1：日本特开2008－178199号公报 发明内容[0006] 发明要解决的课题 [0007] 在专利文献1中，对弯曲加工部分的内周面侧的板厚的增加量进行预估，预先利用变形机构使其变形，以便使扁线的单线的该部分的厚度减少加工时的增加预估量。通过这样处理，在弯曲加工后，线圈形成时的内周面侧的弯曲部分的板厚变为与单线的厚度相同，能够制造将线圈形成时的内周面侧的板厚保持为恒定的线圈。 [0008] 根据这样的线圈的制造技术，需要使扁线的长边方向上的由变形机构进行板厚减少加工的位置与弯曲加工位置一致。 [0009] 另外，在由变形机构进行板厚减少加工的位置，相反地，在扁线的短边方向上宽度增加，因此，扁线的宽度(与扁线的长边方向垂直的矩形截面的长边的长度，以下，在本说明书中相同)在长边方向上不恒定。因此，存在如下问题：在利用变形机构使扁线的板厚减少之后的弯曲加工中，扁线的长边方向上的弯曲加工位置的定位变得困难，存在线圈的形状精度变差的可能性。 [0010] 另外，还存在如下问题：因由变形机构进行的扁线的板厚减少加工，扁线的宽度增加，并因其后的弯曲加工，线圈外周面侧沿长边方向大幅度延伸，其结果是，扁线的绝缘被膜在两个方向上被延伸而变薄，绝缘被膜的性能下降。 [0011] 本发明是为了解决上述问题而做出的，目的在于提供使扁线的沿边弯曲加工部分的板厚与单线相比不隆起的扁线沿边弯曲加工装置和扁线沿边弯曲加工方法。 [0012] 用于解决课题的手段 [0013] 本发明的扁线沿边弯曲加工装置， [0014] 是对扁线进行沿边弯曲加工来形成线圈的扁线沿边弯曲加工装置，所述扁线将扁线的矩形截面的长边所形成的一个面作为第一面，将第一面的相反侧的面作为第二面，将扁线的矩形截面的短边所形成的面且在线圈形成时相当于内周面侧的面作为第三面，将位于第三面的相反侧且在线圈形成时相当于外周面侧的面作为第四面，所述扁线沿边弯曲加工装置具有： [0015] 固定部件，该固定部件固定扁线的直线部； [0016] 轴，该轴为圆筒状且能够旋转，并沿扁线的矩形截面的短边方向延伸有旋转轴，第三面以轴的旋转轴与扁线的长边方向相互垂直的位置关系与该轴的外周面抵接，[0017] 凸缘盘面，其凸缘安装于轴，所述凸缘盘面推压第一面； [0018] 弯曲工具，该弯曲工具具有弯曲引导部，该弯曲引导部以从凸缘盘面沿与轴相同的方向与第四面抵接的方式突出；以及 [0019] 推压工具，该推压工具将扁线夹在其与凸缘的凸缘盘面之间，并将第二面向凸缘侧推压。 [0020] 本发明的扁线沿边弯曲加工方法， [0021] 是对扁线进行沿边弯曲加工的方法，所述扁线将扁线的矩形截面的长边所形成的一个面作为第一面，将第一面的相反侧的面作为第二面，将扁线的矩形截面的短边所形成的面且在线圈形成时相当于内周面侧的面作为第三面，将位于第三面的相反侧且在线圈形成时相当于外周面侧的面作为第四面， [0022] 第三面与轴的外周面抵接，所述轴为圆筒状且能够旋转，并沿扁线的矩形截面的短边方向延伸有旋转轴， [0023] 以推压扁线的线圈形成时的内周面侧的一部分的状态，以第三面沿着轴的外周面的方式对扁线进行弯曲加工。 [0024] 发明的效果 [0025] 由于本发明的扁线沿边弯曲加工装置具有： [0026] 固定部件，该固定部件固定扁线的直线部； [0027] 轴，该轴为圆筒状且能够旋转，并沿扁线的矩形截面的短边方向延伸有旋转轴，第三面以轴的旋转轴与扁线的长边方向相互垂直的位置关系与该轴的外周面抵接，[0028] 凸缘盘面，其凸缘安装于轴，所述凸缘盘面推压第一面； [0029] 弯曲工具，该弯曲工具具有弯曲引导部，该弯曲引导部以从凸缘盘面沿与轴相同的方向与第四面抵接的方式突出；以及 [0030] 推压工具，该推压工具将扁线夹在其与凸缘的凸缘盘面之间，并将第二面向凸缘侧推压，因此， [0031] 通过以推压扁线的矩形截面的长边所形成的面的状态来进行沿边弯曲加工，从而能够抑制线圈形成时的内周面侧的弯曲部分的板厚的增加。由于不需要预先减少弯曲加工部分的板厚，因此扁线的宽度在扁线的长边方向上恒定，能够在沿边弯曲加工中使扁线的短边方向的定位准确，能够提高线圈形状精度。 [0032] 此外，由沿边弯曲所造成的线圈形成时的外周面侧的扁线的绝缘被膜的长边方向的延伸小，因此能够抑制绝缘性能的恶化。 [0033] 由于本发明的扁线沿边弯曲加工方法， [0034] 是对扁线进行弯曲加工的扁线沿边弯曲加工方法， [0035] 第三面与轴的外周面抵接，所述轴为圆筒状且能够旋转，并沿扁线的矩形截面的短边方向延伸有旋转轴， [0036] 以推压扁线的线圈形成时的内周面侧的一部分的状态，以第三面沿着轴的外周面的方式对扁线进行弯曲加工，因此， [0037] 通过以推压扁线的矩形截面的长边所形成的面的状态来进行沿边弯曲加工，从而能够抑制线圈形成时的内周面侧的弯曲部分的板厚的增加。 [0038] 由于不需要预先减少弯曲加工部分的板厚，因此扁线的宽度在扁线的长边方向上恒定，能够在沿边弯曲加工中使扁线的短边方向的定位准确，能够提高线圈形状精度。 [0040] 图1是表示本实施方式1的扁线沿边弯曲加工装置的结构的图。 [0041] 图2是利用本实施方式1的扁线沿边弯曲加工装置进行弯曲加工了的线圈的立体图。 [0042] 图3是应用了本实施方式1的线圈的旋转电机的定子的立体图。 [0043] 图4是本实施方式1的固定单元的剖视图。 [0044] 图5是本实施方式1的加工单元的剖视图。 [0045] 图6是本实施方式1的弯曲工具的立体图。 [0046] 图7是本实施方式1的推压部件的立体图。 [0047] 图8是表示本实施方式1的扁线被加工单元推压的状态的剖视图。 [0048] 图9是本实施方式1的图8的主要部分的放大图。 [0049] 图10是表示本实施方式1的扁线的弯曲工序的剖视示意图。 [0050] 图11是表示由本实施方式1的推压工具产生的负荷的传递方式的剖视图。 [0051] 图12是本实施方式1的普通的弯曲加工中的弯曲加工前的扁线和弯曲加工后的扁线的剖视图。 [0052] 图13是表示本实施方式1的不推压扁线地进行弯曲加工的情况和推压扁线地进行弯曲加工的情况的板厚变化的图表。 [0053] 图14是本实施方式2的扁线被加工单元推压的部分的放大图。 [0054] 图15是本实施方式3的扁线被加工单元推压的部分的放大图。 具体实施方式[0055] 实施方式1. [0056] 以下，根据附图说明本发明的实施方式1的扁线沿边弯曲加工装置。 [0057] 图1是表示扁线沿边弯曲加工装置100(以下称为加工装置100)的结构的图。 [0058] 图2是利用弯曲加工制作的线圈10的立体图。 [0059] 图3是应用了线圈10的旋转电机的定子20的立体图。 [0060] 加工装置100由开卷机2、张紧器3、输送单元4、固定单元5、扁线加工单元6(以下称为加工单元6)这五个部分构成。开卷机2将卷绕在线轴上且被绝缘被膜覆盖的扁线1供给至张紧器3。张紧器3将由开卷机2供给的扁线1延伸，以便使扁线1的矩形截面的长边所形成的面和短边所形成的面平滑化。输送单元4将由张紧器3平滑化了的扁线1按照每次固定量地送出给固定单元5。固定单元5对由输送单元4输送来的扁线1进行把持。 然后，加工单元6对扁线1实施弯曲加工。 [0061] 图4是用图1的A－A线切断的固定单元5的剖视图。 [0062] 固定单元5(在权利要求中称为固定部件)具备固定引导部52和升降板51。固定引导部52的固定扁线1的部分的截面是L字形状，同样地截面是L字形状的升降板51从下方上升，由此，将扁线1的周围包围并固定。 [0063] 图5是加工单元6的剖视图。 [0064] 加工单元6由弯曲工具61和推压工具62构成。弯曲工具61是用于将扁线1弯曲成规定的线圈形状的部件。推压工具62是在弯曲工具61进行加工时将扁线1从图5的下方向上方推压的部件。 [0065] 图6(a)、(b)是弯曲工具61的立体图。 [0066] 图6(a)和图6(b)是从不同的视角表示的图。 [0067] 弯曲工具61由轴61a和凸缘61b构成，所述轴61a是圆筒状，沿着扁线1的矩形截面的短边方向延伸，所述凸缘61b安装于轴61a的前端。 [0068] 以下，在扁线1的外周的四个面中，将与凸缘61b的凸缘盘面61b1接触的面作为第一面H，将与第一面H相对的面作为第二面I，将与轴61a接触的面作为第三面J，将与第三面J相对的面作为第四面K。 [0069] 轴61a与扁线1的第三面J以轴61a的旋转轴与扁线1的长边方向相互垂直的位置关系相抵接。凸缘61b具备凸缘盘面61b1和弯曲引导部61b2，所述凸缘盘面61b1与扁线1的第一面H接触，所述弯曲引导部61b2从凸缘盘面61b1沿与轴61a相同的方向突出，并与扁线1的第四面K以面接触的方式接触。 [0070] 图5所示的推压工具62由推压部件62a、楔状部件62b、推压引导部62c和旋转基台62d构成。在旋转基台62d的上方载置有推压引导部62c。楔状部件62b能够在推压部件62a和推压引导部62c之间与轴61a垂直地前进和后退。 [0071] 图7是推压部件62a的立体图。 [0072] 推压部件62a具有孔62a1并形成有推压面62a2，所述孔62a1在其中央插入轴61a，在孔62a1的周围的规定的范围形成有以环状突出的推压面62a2。该推压面62a2将扁线1夹在其与凸缘盘面61b1之间并进行推压。并且，还具有从推压面62a2设置台阶并经由规定的空隙限制面外变形的面外变形限制面62a3，所述面外变形在扁线1的弯曲加工时产生于线圈的外周面侧。 [0073] 根据图5说明弯曲工具61与推压工具62的关系。 [0074] 弯曲工具61的轴61a插入推压工具62的推压部件62a的孔62a1，并固定于旋转基台62d。弯曲工具61的凸缘盘面61b1位于与推压部件62a相对的位置。在旋转基台62d安装有未图示的旋转装置，当旋转装置旋转时，固定于旋转基台的弯曲工具61与旋转基台62d一体地旋转。 [0075] 另外，如前所述，在旋转基台62d上载置有推压引导部62c，此外，由推压引导部62c引导的楔状部件62b与沿着楔状部件62b的前端的斜面上下运动的推压部件62a重叠。 推压工具62的所有的部件都与旋转装置的旋转一同地、与弯曲工具61一体地旋转。 [0076] 由于按照这样构成，因此在弯曲加工中，弯曲工具61与推压工具62的相对位置关系不根据旋转装置的旋转而变化。 [0077] 接下来，说明按照上述那样构成的实施方式1的加工装置100的动作。 [0078] 首先，说明扁线1的弯曲加工的各工序。 [0079] 在扁线送出工序中，扁线1由输送单元4按照每次固定量地送入轴61a的圆筒面和与轴61a相对的弯曲引导部61b2之间。 [0080] 接下来，通过固定工序，扁线1由固定单元5从周围固定。 [0081] 接下来，通过推压工序，扁线1以被推压在加工单元6的弯曲工具61和推压工具62之间的状态被夹住。 [0082] 根据图5说明推压工具62的推压动作。楔状部件62b由推压引导部62c引导，插入推压部件62a的下方，由此，经由推压部件62a将扁线1从下向上推压。 [0083] 说明扁线1被推压的区域。 [0084] 图8是表示扁线1被加工单元6推压的状态的剖视图。 [0085] 图9(a)是图8的扁线1被推压的部分的放大图。 [0086] 图9(b)是图9(a)的扁线1的周边的放大图。 [0087] 推压工具62推压扁线1的区域是推压工具62的推压面62a2。推压工具62的面外变形限制面62a3从推压面62a2下降出台阶，在扁线1和面外变形限制面62a3之间产生空隙，因此，面外变形限制面62a3不推压扁线1。使推压工具62进行推压的区域仅仅是推压面62a2的理由是，如果使进行推压的区域是扁线1的整个面，由于在成为线圈的外周侧的部分和成为内周侧的部分扁线1延伸的比例差异大，所以在弯曲加工时扁线1损伤的可能性高。因此，使推压工具62进行推压的区域是所必要的最小限度的范围。 [0088] 另外，推压面62a2向扁线1赋予扁线1能够以某种程度摩擦移动的程度的推压力。虽然未图示，但该推压力能够与使用的扁线相应地进行调整。这样做的理由是，如果用推压面62a2将扁线1完全地推压并固定，则由于在将扁线1弯曲的同时扁线1相对于推压面62a2摩擦移动，因此存在扁线1被切断的危险。此外，在弯曲引导部61b2和推压部件62a之间设置微小的间隙，使得在推压扁线1时，弯曲引导部61b2和推压部件62a不接触。 [0089] 当对扁线1进行弯曲加工时，线圈形成时的外周面侧的单线比内周面侧的单线的延伸大，在外周面侧产生面外变形。因此，通过从推压面62a2设置台阶的面外变形限制面62a3，在扁线1和面外变形限制面62a3之间设置规定的空隙来将面外变形收纳于该空隙的范围中。 [0090] 接下来，说明弯曲工序。 [0091] 在弯曲工序中，通过加工单元6的弯曲工具61和推压工具62的旋转来对扁线1进行弯曲加工。 [0092] 图10是表示扁线1的弯曲工序的剖视示意图。 [0093] 表示以在扁线1的矩形截面的短边的长度的范围内扁线1的第一面H和第二面I平行的方式将加工装置100切断时的、扁线1和固定单元5以及加工单元6的截面。构成加工单元6的推压工具62实际上没有被切断，但为了说明方便一并进行了图示。关于构成加工单元6的弯曲工具61，描绘有从凸缘盘面61b1突出的弯曲引导部61b2的截面。 [0094] 图10(a)是表示用固定单元5固定扁线1，扁线1的第四面K与弯曲引导部61b2以面接触的方式接触的、弯曲加工前的状态的剖视图。 [0095] 虽然未图示，但凸缘61b的凸缘盘面61b1与扁线1的第一面H接触。 [0096] 图10(b)是表示利用弯曲引导部61b2对扁线1进行弯曲加工后的状态的剖视图。 [0097] 在扁线1被推压工具62推压的状态下，加工单元6向左方向旋转。 [0098] 由于使推压扁线1的区域仅仅是推压面62a2的这种小的面积，因此，在加工单元6旋转时，扁线1相对于加工单元6沿长边方向适度地滑动延伸，朝向加工单元6的旋转中心而被拉入。通过扁线1适度的滑动，能够抑制长边方向的延伸的不均匀，能够使弯曲加工后的扁线1的板厚的减少均等，还能够抑制线圈形成时施加给从扁线1的中央至外周面侧的绝缘被膜的损伤。伴随着加工单元6的旋转，弯曲引导部61b2推压扁线1的第四面K，由此，产生塑性变形，扁线1的第三面J一边沿着轴61a的圆筒面一边被弯曲加工。 [0099] 构成加工单元6的弯曲工具61和推压工具62一体地旋转，因此，弯曲工具61和推压工具62分别沿相同方向与扁线1摩擦，在扁线1的第一面H和第二面I上没有作用使剪断发生的力，能够抑制绝缘被膜的损伤。按照这样，加工装置100能够不断地对扁线1进行弯曲加工来形成线圈10。 [0100] 接下来，说明在推压时施加给扁线1的推压负荷。 [0101] 在扁线1的弯曲加工时，由推压工具62产生的推压负荷的反作用力、和扁线1沿板厚方向隆起的负荷由推压工具62和弯曲工具61承担。因此，加工单元6需要刚性高的工具结构。 [0102] 图11是表示由推压工具62产生的负荷的传递方式的剖视图。 [0103] 在扁线1的弯曲加工时，由推压工具62产生的推压负荷的反作用力和扁线1沿板厚方向隆起的负荷按照如下传递：扁线1→推压部件62a→楔状部件62b→推压引导部62c→旋转基台62d→弯曲工具61的凸缘盘面61b1→扁线1，取得力的平衡。按照这样，通过使力的平衡的范围集中得小，能够在弯曲工具61和推压工具62内完成力的平衡的回路。由此，能够提高推压工具62和弯曲工具61的刚性，能够使扁线1的弯曲加工顺利。 [0104] 说明在扁线1的弯曲加工时产生的线圈形成时的内周面侧的板厚的变形。 [0105] 图12(a)是表示普通的扁线1的弯曲加工中的、弯曲加工前的扁线1的状态的剖视图。 [0106] 弯曲加工前的扁线1的矩形截面的短边的长度(板厚)是1a。 [0107] 图12(b)是表示普通的扁线1的弯曲加工中的、弯曲加工后的扁线1的状态的剖视图。 [0108] 弯曲加工后的扁线1的线圈形成时的内周面侧的板厚是1b，外周面侧的板厚是1c。 [0109] 图13是表示不推压扁线1来进行弯曲加工的情况和推压扁线1来进行弯曲加工的情况的扁线1的各自的板厚变化的图。 [0110] 如图所示，不推压来进行弯曲加工的扁线1的板厚1b与单线的板厚1a相比增加10％左右。另外，不推压来进行弯曲加工的扁线1的板厚1c与单线的板厚1a相比减少8％左右。 [0111] 接下来，在扁线1的弹性区域的范围推压来进行弯曲加工的扁线1的板厚1b与单线的板厚1a相比增加8％左右。另外，在扁线1的弹性区域的范围推压来进行弯曲加工的扁线1的板厚1c与单线的板厚1a相比减少8％左右。 [0112] 接下来，以单线的板厚1a减少1％左右的方式一边推压扁线1使其塑性变形一边进行弯曲加工的情况下的、加工后的扁线1的板厚1b变回与原来的单线的板厚1a相同。另外，以单线的板厚1a减少1％左右的方式一边推压扁线1使其塑性变形一边进行弯曲加工的情况下的、加工后的扁线1的板厚1c与单线的板厚1a相比减少8％左右。 [0113] 因此，如果不推压扁线1来进行弯曲加工，则线圈形成时的内周面侧的板厚与单线的板厚相比增加，线圈形成时的外周面侧的板厚与单线的板厚相比减少。与此相比，以单线的板厚减少1％左右的方式利用加工单元6一边推压扁线1使其塑性变形一边进行弯曲加工的情况下的、扁线1的线圈形成时的内周面侧的板厚变为与单线的板厚相同。 [0114] 按照这样，在加工装置100中，如果以利用加工单元6将扁线1的线圈形成时的内周面侧沿板厚方向推压的状态对扁线1进行弯曲加工，则抑制扁线1的线圈形成时的内周面侧的板厚的增加。 [0115] 如以上所述，如果使用加工装置100，则不需要对单线实施预先使弯曲加工部分的板厚减少的前期加工，通过以对扁线1的矩形截面的长边所形成的面进行推压的状态来进行弯曲加工，从而抑制由弯曲加工产生的线圈形成时的内周面侧的板厚的增加，并限制扁线的面外变形。 [0116] 另外，由于推压工具62的面外变形限制面62a3从推压面62a2下降出台阶，使推压扁线1的区域仅仅是推压面62a2的这样的小的面积，因此，通过在弯曲加工时扁线1沿长边方向适度地滑动，从而能够抑制长边方向的延伸的不均匀，能够使弯曲加工后的扁线1的板厚的减少均等，还能够抑制线圈形成时施加给从扁线1的中央到外周侧的绝缘被膜的损伤。由此，能够制造使线圈形成时的内周面侧的板厚保持为恒定的线圈10，能够制造插入铁心时的线圈的占空系数高的定子20。 [0117] 实施方式2. [0118] 以下，关于本发明的实施方式2的扁线沿边弯曲加工装置，利用附图以与实施方式1不同的部分为中心进行说明。 [0119] 在实施方式1与本实施方式之间，推压部件的推压面的形状不同，其它的结构与实施方式1相同。 [0120] 图14(a)是扁线1被加工单元6推压的部分的放大图。 [0121] 图14(b)是图14(a)的扁线1的周边的放大图。 [0122] 在推压部件62a的推压面262a2的边缘设置倒角部262a21，来使推压面262a2的边缘的缘部平缓。 [0123] 根据本发明的实施方式2的扁线沿边弯曲加工装置，通过在推压面262a2的边缘设置倒角部262a21，从而能够减轻对于扁线1的绝缘被膜的负担地推压扁线1的下表面(第二面I)。 [0124] 实施方式3. [0125] 以下，关于本发明的实施方式3的扁线沿边弯曲加工装置，利用附图以与实施方式2不同的部分为中心进行说明。 [0126] 在实施方式2与本实施方式之间，推压部件的推压面不同，其它的结构与实施方式2相同。 [0127] 图15(a)是扁线1被加工单元6推压的部分的放大图。 [0128] 图15(b)是图15(a)的扁线1的周边的放大图。 [0129] 在推压部件62a的推压面362a2的边缘设置圆弧加工部362a21，来使推压面362a2的边缘变圆。 [0130] 根据本发明的实施方式3的扁线沿边弯曲加工装置，通过在推压面362a2的边缘设置圆弧加工部362a21，从而能够减轻对扁线1的绝缘被膜的负担地推压扁线1下表面(第二面I)。 [0131] 此外，本发明在其发明的范围内，能够将各实施方式自由地组合，或是对各实施方式进行适当的变形、省略。 |
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