專利名稱：矩形線材的沿邊彎曲加工方法和彎曲加工設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及將矩形截面的線材沿邊彎曲的技術，具體而言，涉及在沿 邊彎曲加工時抑制線材的內周部分膨凸的技術。
背景技術：
傳統地，已經使用了將圓形截面的線材巻繞以提供電動機的定子或轉 子中的線圈的技術。另一方面，近年來，已經提出了將矩形截面線材沿邊 巻繞以產生線圈的技術作為用于提高導體對槽的空間系數的技術之一。
例如，根據JP 2004-80860A所揭示的電動機部件及其制造方法，以利
用兩個圓錐輥對線材間歇地加壓的方式來制造具有連續的彎曲部分和直線 部分的線圈。
當用圓錐輥輥壓直線狀較長的矩形截面的線材時，矩形截面的線材被 成形為與形成在兩個錐形輥之間的截面梯形的空間共形，使得線材具有在 外周較薄而在內周較厚的截面。通過此輥壓，形成外周部分的材料被向前 后擠壓，使被輥壓的部分延展，從而形成彎曲部(角部)。這種利用圓錐 輥的部分輥壓可以因此產生具有連續的彎曲部分和直線部分的線圈。在輥 壓之后，用絕緣材料完全涂覆矩形截面的線材。
此外，JP 2006-288025A解釋了一種矩形線圈、該矩形線圈的制造方 法及其制造設備，由此在由輥支撐線材的內側的同時用夾具將矩形截面線 材沿邊巻繞。此技術能夠在沿邊彎曲加工中防止線圈的內側膨凸，從而避 免電阻的變化。
當矩形截面線材被沿邊彎曲時，線材的彎曲部分在外周處較薄而在內 周處較厚，這是由于與其中用錐形輥使矩形截面線材彎曲的JP'086A相同 的原理所引起的。具體而言，在沿邊彎曲加工中，在外周處的彎曲部分在 壓力下延展，限制了內周側的彎曲部分，引起形成線材的材料的轉移，導
4致厚度的變化。
在矩形截面線材的截面中，如果彎曲部分在內周側的短邊寬于外周側 的短邊，則將在成品線圈的相鄰線材之間形成間隙。換言之，當線圈安裝 在定子或轉子的槽中時，這種間隙易于減小線圈對槽的空間系數。
因此，在JP'025A中，以如下方式制造線圈預先涂覆有絕緣涂層的 矩形截面線材插入在輥的槽中，該槽具有與線材的厚度相等的寬度，然后 用彎曲夾具將線材沿邊彎曲，從而防止內周側的線圈膨凸。
發明內容
本發明解決的問題
但是，即使諸如JP'025A之類的傳統技術也將帶來安裝在槽中的線圈
的空間系數不能充分增大的問題。
用于驅動車輛的電動機尤其需要尺寸減小和輸出功率的增大。因此， 對于導體對定子或轉子的槽的更高空間系數具有增長的需求。
在JP'860A中，由矩形截面線材制成的線圈的彎曲部分被有意地變形 成為截面梯形的形狀。因此，在成品線圈中，彎曲部分在內周較厚而在外 周較薄，使得相鄰的矩形截面線材在內周側彼此干擾。因此，導體不能提 供相對于槽的更高空間系數。
另一方面，在JP'025A中，具有寬度與矩形截面線材的截面的短邊的 長度相等的槽的輥被用于沿邊彎曲，以解決JP'860A中的問題。用具有寬 度與線材的截面的短邊的長度相等的槽的輥來對矩形截面線材進行沿邊彎 曲能夠避免矩形截面線材在塑性范圍內的變形。
這是由于在沿邊彎曲加工中，矩形截面線材的尺寸不會改變得比輥的 槽寬度更大，由此從內周側的彎曲部分擠壓出的材料僅僅朝向外周側轉 移。這意在避免內周側的矩形截面線材塑性變形，以維持矩形截面線材的 短邊的長度。
但是，申請人進行調查并得到結論即使JP'025A所揭示的技術仍引 起矩形截面線材的短邊長度的略微增大。因此發現，不能充分提高線圈對 槽的空間系數。可以想到，矩形截面線材的短邊的長度略微增大是由于彈性范圍內的 變形。在具有寬度與線圈的短邊的長度相等的槽的輥的情況下，線材也彈 性變形。因此，當在沿邊彎曲加工之后從輥釋放線材時，線材的彈性變形 回復到其初始形狀，因此線材的短邊略微增大。
沿邊彎曲加工中由彈性變形導致的矩形截面線材的短邊長度的增大只 是較輕微的。但是，矩形截面線材必須繞十匝以上以形成線圈，因此線材 的短邊長度的增大被累積。這導致導體對槽的空間系數的減小。
對于將在需要進一步尺寸減小和更高功率輸出的車輛電動機中所使用 的線圈，這種由彈性變形導致的矩形截面線材的短邊長度的略微增大是不 期望的。
考慮到以上情況作出了本發明，本發明的目的是提供一種矩形截面線 材的沿邊彎曲加工方法和加工設備，由此能夠在沿邊彎曲加工中將內周處 的線材的短邊的長度的增大減至最小。 解決問題的手段
(1) 為了實現以上目的，本發明提供了一種用于矩形截面線材的沿 邊彎曲加工方法，包括以下步驟由約束裝置以如下方式約束具有包括長 邊和短邊的矩形截面的所述矩形截面線材按壓所述線材的包括所述長邊 的表面，并以與所述線材的包括所述短邊的表面接觸的方式保持所述線 材；以及由彎曲裝置將所述矩形截面線材沿邊彎曲；其中，所述約束裝置 在所述線材的彈性變形的范圍內以比所述線材的所述短邊的長度更短的約 束尺寸約束所述線材的一部分，并且所述彎曲裝置在所述線材的與所述約 束裝置接觸的所述短邊處將所述線材沿邊彎曲。
(2) 優選地，在方法(1)中，所述矩形截面線材涂覆有涂覆材料。
(3) 在方法(1)或(2)中，優選地，所述約束裝置包括按壓所述
矩形截面線材的包括所述長邊的所述表面的凸緣、被設置成面對所述凸緣 的基部、插入穿過所述基部的軸、以及具有與所述約束尺寸相對應的厚度 的間隔體，并且所述間隔體在面對將所述軸與所述凸緣接合的接合部分的 角部處形成有倒角。
(4) 在方法(1)至(3)中的一項中，優選地，包括由饋送裝置饋送所述矩形截面線材的第一步驟；由夾持裝置將所述線材保持在適合的 位置處并由所述約束裝置約束所述線材的第二步驟；在由所述夾持裝置保 持所述線材的同時由所述彎曲裝置將所述線材沿邊彎曲的第三步驟；以及 從所述夾持裝置和所述約束裝置釋放所述矩形截面線材的第四步驟；重復 地執行第一至第四步驟。
(5) 根據另一方面，本發明提供了一種用于矩形截面線材的沿邊彎 曲加工設備，所述設備包括約束裝置，其用于以如下方式約束具有包括 長邊和短邊的矩形截面的所述矩形截面線材按壓所述線材的包括所述長 邊的表面，并以與所述線材的包括所述短邊的表面接觸的方式保持所述線 材；以及彎曲裝置，其用于將所述矩形截面線材沿邊彎曲；其中，所述約 束裝置在所述線材的彈性變形的范圍內以比所述線材的所述短邊的長度更 短的約束尺寸約束所述線材的一部分，并且所述彎曲裝置在所述線材的與 所述約束裝置接觸的所述短邊處將所述線材沿邊彎曲。
(6) 在設備(5)中，優選地，所述約束裝置包括按壓所述矩形截面 線材的包括所述長邊的所述表面的凸緣、被設置成面對所述凸緣的基部、 插入穿過所述基部的軸、以及具有與所述約束尺寸相對應的厚度的間隔 體，并且所述間隔體在面對將所述軸與所述凸緣接合的接合部分的角部處 形成有倒角。
以下將對根據本發明的以上矩形截面線材的沿邊彎曲方法的操作和優 點給出解釋。
以上矩形截面線材的沿邊彎曲方法(1)包括以下步驟由約束裝置 以如下方式約束具有包括長邊和短邊的矩形截面的所述矩形截面線材按 壓所述線材的包括所述長邊的表面，并以與所述線材的包括所述短邊的表 面接觸的方式保持所述線材；以及由彎曲裝置將所述矩形截面線材沿邊彎 曲；其中，所述約束裝置在所述線材的彈性變形的范圍內以比所述線材的 所述短邊的長度更短的約束尺寸約束所述線材的一部分，并且所述彎曲裝 置在所述線材的與所述約束裝置接觸的所述短邊處將所述線材沿邊彎曲。
一些用于電動機的線圈通過將矩形截面線材沿邊彎曲來制造。在許多 情況下，此矩形截面線材由諸如銅之類的金屬導體制成。如上所述，傳統地，已經在不考慮彈性變形的影響的情況下制造這種 線圈。這似乎是因為銅難以彈性變形。
不僅是矩形截面線材，而是大部分材料在受到壓力時都會塑性變形和 彈性變形。因此，當壓力解除時，塑性變形的每個材料的形狀保持不變， 而彈性變形的每個材料的形狀將回復變形量。
在將矩形截面線材沿邊彎曲時也會引起此現象。如上所述，申請人確
定，當根據JP2006-288025所揭示的方法在包括長邊的表面被按壓和約束 的情況下將矩形截面線材沿邊彎曲時，矩形截面線材的短邊的長度由于彈 性變形而增大，但只是略微地增大。
在考慮矩形截面線材的彈性變形范圍的情況下確定在沿邊彎曲加工中 由約束裝置進行的矩形截面線材的約束尺寸，使得在預期由彈性變形導致 的回復量的情況下約束尺寸短于線材的短邊。當以此約束將線材沿邊彎曲 時，在沿邊彎曲加工前后線材的短邊的長度保持相等。
如上所述，在沿邊彎曲加工中能夠保持矩形截面線材的短邊的長度的 構造在將矩形截面線材沿邊彎曲中要求尺寸精度的情況下特別重要。
例如，當在車輛電動機的定子中使用的線圈被布置在定子的槽中時， 尤其需要提高線圈空間系數。彈性變形對于被沿邊彎曲的矩形截面線材中 的每個都具有小的影響。但是，在由巻繞數十匝以上的矩形截面線材制成 的成品線圈中，因為線圈必須安裝在槽中，所以線圈空間系數取決于精 度。
在由沿邊彎曲加工制造的線圈由于彈性變形而在內周側膨凸時，線圈 對槽的空間系數改變幾個百分比，這是申請人所確認的。對于嚴格需要尺 寸減小和輸出較高功率的車輛電動機或其他產品中使用的線圈，期望在即 使考慮彈性變形的影響的情況下也增大線圈空間系數。
此外，在以上方法(2)中，矩形截面線材涂覆有涂覆材料。因此， 線圈的短邊的長度在沿邊彎曲加工中受到涂覆材料的彈性變形的影響，并 由于彈性變形而在沿邊彎曲加工之后趨于增大。
鑒于當沿邊彎曲時由于矩形截面線材的內周與外周之間的長度差使得 內周處的線材的短邊的長度增大這樣的問題，可想到的技術是在約束線材
8的包括長邊的表面的同時將矩形截面線材沿邊彎曲。但是，簡單地在短邊 的長度方面約束線材將引起線材的彈性變形。因此，當沿邊彎曲加工中的 約束解除時，彈性變形部分回復到其初始形狀。這如上所述由于彈性變形 引起線材的彎曲部分的短邊長度略微增大的現象。
例如，當通過將矩形截面線材沿邊彎曲來制造在電動機的定子中使用 的線圈時，此線材通常由涂覆有絕緣涂覆樹脂材料的銅導體制成。絕緣涂 覆材料由例如瓷釉、聚酰胺、酰胺-酰亞胺制成，其容易由彈性變形而顯著 改變尺寸。
樹脂通常比金屬具有更高的彈性變形率。因此，當矩形截面線材涂覆 有例如涂覆樹脂材料時，因為線材的彎曲部分的彈性變形部分在沿邊彎曲 加工之后回復，所以線材的短邊的長度容易增大。
因此，優選地不僅考慮矩形截面線材的銅材料的彈性，還考慮絕緣涂 覆材料的彈性，來確定由用于沿邊彎曲的約束裝置進行的約束尺寸。這使 得可以保持在沿邊彎曲加工前后矩形截面線材的短邊的長度相等。
在方法(3)中，所述約束裝置包括按壓所述矩形截面線材的包括所 述長邊的所述表面的凸緣、被設置成面對所述凸緣的基部、插入穿過所述 基部的軸、以及具有與所述約束尺寸相對應的厚度的間隔體，并且所述間 隔體在面對將所述軸與所述凸緣接合的接合部分的角部處形成有倒角。可 以由間隔體確保約束尺寸，而總是以恒定尺寸來約束矩形截面線材。還可 以在預期沿邊彎曲之后矩形截面線材的短邊的長度的情況下確定該尺寸。
在通過由凸緣將矩形截面線材直接壓靠基體的技術來約束矩形截面線 材的情況下，在對矩形截面線材加壓時可能發生基體凹陷、軸延伸、以及 凸緣傾斜的問題。
另一方面，間隔體的使用可以限制凸緣的傾斜，允許矩形截面線材在 不受軸的延伸和基體的凹陷的任何影響的情況下被沿邊彎曲。在軸和凸緣 形成為一體部件的情況下，軸與凸緣之間的接合部分必須形成有倒圓部 分，以防止其中的應力集中。此倒圓部分可以對矩形截面線材的形成具有 影響。但是，間隔體的使用可以防止矩形截面線材受到軸與凸緣之間的這 種接合部分的影響。間隔體在面對凸緣與軸之間的接合部分的角部處形成有倒角。因此， 防止間隔體與接合部分的被形成以減輕應力集中的倒圓部分接觸。
在方法(4)中，重復執行以下步驟由饋送裝置饋送所述矩形截面 線材的第一步驟；由夾持裝置將所述線材保持在適合位置處并由約束裝置 約束所述線材的第二步驟；在由所述夾持裝置保持所述線材的同時由所述 彎曲裝置將所述線材沿邊彎曲的第三步驟；以及從所述夾持裝置和所述約 束裝置釋放所述矩形截面線材的第四步驟。
因此，可以在緊接著第四步驟之后進行第一步驟，能夠有效地重復沿 邊彎曲步驟。
被配置為在第一步驟中饋送矩形截面線材的饋送裝置由與約束裝置和 彎曲裝置相獨立的機構構成。優選地在第二至第四步驟正被執行時，饋送 裝置返回到初始位置。因此，可以在緊接著第四步驟結束之后開始第一步 驟。
在構造(5)中，所述設備包括約束裝置，其用于以如下方式約束 具有包括長邊和短邊的矩形截面的所述矩形截面線材按壓所述線材的包 括所述長邊的表面，并以與所述線材的包括所述短邊的表面接觸的方式保 持所述線材；以及彎曲裝置，其用于將所述矩形截面線材沿邊彎曲；其 中，所述約束裝置在所述線材的彈性變形的范圍內以比所述線材的所述短 邊的長度更短的約束尺寸約束所述線材的一部分，并且所述彎曲裝置在所 述線材的與所述約束裝置接觸的所述短邊處將所述線材沿邊彎曲。即使當 從約束裝置釋放已經被沿邊彎曲的矩形截面線材并且線材的彈性變形部分 返回到其初始形狀時，也可以防止線材的短邊的長度的增大。
在構造(6)中，所述約束裝置包括按壓所述矩形截面線材的包括所 述長邊的所述表面的凸緣、被設置成面對所述凸緣的基部、插入穿過所述 基部的軸、以及具有與所述約束尺寸相對應的厚度的間隔體，并且所述間 隔體在面對將所述軸與所述凸緣接合的接合部分的角部處形成有倒角。根 據間隔體的厚度(高度)來確定由約束裝置進行的約束尺寸。因此，不會 由于約束裝置的機械改變而引起尺寸誤差。因此能夠以高精度防止沿邊彎 曲加工之后矩形截面線材的短邊長度的增大。
圖1是優選實施例的沿邊彎曲加工設備的示意性構造圖； 圖2是沿圖1中的線A-A所取的彎曲單元的剖視圖3是由本實施例的沿邊彎曲加工設備制造的線圈的立體外觀視圖4是示出由沿邊彎曲加工設備將矩形截面線材沿邊彎曲的狀態的示 意性平面圖5是示出外導引部返回到初始位置以釋放矩形截面線材的狀態的示 意性平面圖6是示出由饋送機構將饋送矩形截面線材以將線材的第二部分沿邊 彎曲的狀態的示意性平面圖7是示出矩形截面線材的第二部分被沿邊彎曲的狀態的示意性平面
圖8是示出矩形截面線材的第四部分被沿邊彎曲的狀態的示意性平面
圖9是示出矩形截面線材被凸緣按壓的狀態的放大剖視圖；以及 圖10是示出在本實施例中矩形截面線材的彈性變形與表面壓力之間 的關系的圖。
具體實施例方式
現在，將參考附圖給出實現本發明的沿邊彎曲加工方法和設備的優選 實施例的詳細說明。
首先，將解釋本實施例的沿邊彎曲加工方法和設備的構造。圖1是本 實施例的沿邊彎曲加工設備的示意性構造圖。
沿邊彎曲加工設備50包括開巻機51、饋送機構52、夾持機構53、以 及彎曲單元55，開巻機51保持巻筒，具有矩形截面的矩形截面線材(此 后簡稱為"線材")15繞巻筒巻繞，饋送機構52用作將線材15從巻筒展 開并饋送的饋送裝置，夾持機構53用作抵抗線材15在饋送方向上的移動 來保持線材15的夾持裝置，彎曲單元55用作進行沿邊彎曲的彎曲裝置。彎曲單元55經由用于驅動傳遞的齒輪等連接到與彎曲單元55相鄰布置的 旋轉驅動機構54。
饋送機構52被配置為往復移動以將線材15從開巻機51展開。此饋送 機構52被構造為卡住線材15，然后以恒定速率將其饋送。饋送線材15的 定位精度是相當重要的。因此，饋送機構52優選地是能夠以高精度定位 的機構，例如伺服電動機。
巻繞在巻筒上的線材15由諸如銅之類的具有較低電阻的條形材料制 成。其表面涂覆有絕緣涂層15a。涂層15a具有數十/mi的厚度并由諸如瓷 釉、聚酰胺、酰胺-酰亞胺之類的高絕緣性樹脂材料制成。
夾持機構53被配置為在線材15已經由饋送機構52饋送了預定距離之 后抵抗饋送方向上的移動而保持線材15。
饋送機構52在饋送了線材15之后必須返回到初始位置并從而一度松 開線材15。在松開之前，由夾持機構53夾持線材15以防止位置偏移。
圖2是沿圖1中的線A-A所取的彎曲單元55的剖視圖。彎曲單元55 包括基體56、約束機構57、間隔體58、旋轉機構60、以及安裝到旋轉機 構60的外導引部59。旋轉機構60的外周與用于將旋轉驅動機構54的旋 轉力傳遞到旋轉機構60的齒輪嚙合。因此，當旋轉驅動機構54被驅動 時，旋轉機構60旋轉。旋轉機構60的轉角僅允許線材15的沿邊彎曲。在 本實施例中，線材15以90。的角度彎曲，因此旋轉機構60的轉角被設定 為90°。注意，考慮到線材15的回彈，該轉角可以設定為大于90。。
約束機構57包括一體形成的凸緣57a和軸57b。約束機構57被配置 為可相對于基體56在垂直方向上移動。當朝向基體56移動時，約束機構 57壓縮線材15的一部分以縮小其短邊厚度(長度)。
間隔體58是繞軸57b布置的圓筒構件，并具有與用于約束線材15的 尺寸相等的厚度(圖2中的高度)。此約束機構將在后文涉及。間隔體58 在面對凸緣57a的角部處形成有倒角58a。具體而言，此倒角58a面對約 束機構57的凸緣57a和軸57b接合的接合部分57d，以避免與接合部分 57d的倒圓部分接觸。
旋轉機構60設置有軸承等，使得旋轉機構60可相對于基體56旋轉。于是，外導引部59隨著旋轉機構60的旋轉而移動。
外導引部59還可在與軸57b垂直的方向上移動，使得在保持和約束 線材15時，外導引部59朝向軸57b移動。在外導引部59按壓線材15之 后，由旋轉驅動機構54使旋轉機構60旋轉，由此將線材15沿邊彎曲。
具有上述構造的本實施例的沿邊彎曲加工設備50如下操作以制造線圈。
圖3是由沿邊彎曲加工設備50制造的線圈10的立體外觀視圖。以線 材15沿邊彎曲的方式制成線圈10。具體而言，線材15在起始端10a與最 終端10b之間巻繞十五匝。線圈10的形狀被確定為滿足未示出的電動機 的定子或轉子所需的形狀。
在本實施例中，定子的多個齒(或單個齒)具有朝向定子的中心漸縮 的梯形。因此，線材15的在起始端10a側的第一匝在單匝長度方面與最終 端10b側的第十五匝不同。具體而言，第十五匝比第一匝短。此構造可以 根據電動機的規格適當地改變。當然可以改變匝數，并可以改變哪一端 (起始端10a或最終端10b)應該布置在定子或轉子的內側。
將參考圖4至8解釋用于巻繞線圈10 (線材15)的處理。圖4是示出 線材15被沿邊彎曲的狀態的示意性平面圖。圖5是示出外導引部59返回 到初始位置以釋放線材15的狀態的示意性平面圖。圖6是示出由饋送機 構52饋送線材15的狀態的示意性平面圖。圖7是示出線材15的第二部分 被沿邊彎曲以形成第二角部的狀態的示意性平面圖。圖8是示出線材15 的第四部分被沿邊彎曲以形成第四角部的狀態的示意性平面圖。
在將線材15沿邊彎曲的第一步驟中，從如圖1所示的開巻機51展開 線材，并由饋送機構52將線材饋送預定長度(距離)。饋送機構52通過 卡持保持線材15的一部分并由驅動機構將其饋送預定長度。此長度根據 線圈IO的形狀確定。
在第二步驟，由夾持機構53抵抗移動來保持已經被饋送了預定長度 的線材15。饋送機構52的卡持接著被解除鎖止，并且約束機構57和外導 引部59移動為與線材15接觸，以以下方式對其進行約束。
如圖2所示，約束機構57包括提升機構。提升機 使約束機構57的凸緣57a移動以按壓線材15的包括截面的長邊的表面的一部分。
凸緣57a的高度由圍繞軸57b的間隔體58的高度限制。間隔體58的 高度略短于線材15的短邊的長度(即，厚度)。以下參考圖9和10解釋 此尺寸。
圖9是示出線材15部分地被凸緣57a按壓的狀態的放大剖視圖。
在圖9中，線材15由銅材料15b和完全涂覆材料15b的絕緣涂層15a 構成，銅材料15b具有包括兩個相對的短邊Al和兩個相對的長邊B的矩 形截面。凸緣57a通過壓縮線材15的一部分來約束線材15，從而減小其 短邊的長度。此時的壓縮量(距離)A2被設定在絕緣涂層15a和銅材料 15b中每一者的彈性變形范圍內。
圖10是示出彈性變形與表面壓力之間的關系的圖。在該圖中，縱軸 表示由彈性變形導致的復位量(距離)，而橫軸表示在沿著短邊Al的方 向上施加(即，在線材15的包括長邊B的表面(圖9中的上表面)上施 加)的表面壓力D。在此示例中，絕緣涂層15a由瓷釉制成。該圖還表明 了銅的彈性回復量"bd"和瓷釉的彈性回復量"be"，銅的彈性回復量 "bd"是銅材料15b通過其彈性產生的復位量，瓷釉的彈性回復量"be" 是絕緣涂層15a通過其彈性產生的復位量，并且總彈性回復量"bd+be" 是線材15的總復位量。
通過將銅材料15b的厚度除以銅的彈性系數Ed ("銅彈性系數 Ed")并將結果乘以表面壓力D，來計算銅彈性回復量"bd"。通過將絕 緣涂層15a的厚度除以瓷釉的彈性系數Ee ("瓷釉彈性系數Ee")并將 結果乘以表面壓力D，來計算瓷釉彈性回復量"be"。
通過分析線材15與凸緣57a之間的接觸面積等，來確定在沿著短邊 Al的方向上施加的表面壓力D。可以由示出總彈性回復量"bd+be"的圖 來確定壓縮量A2。
在圖IO中的橫軸中，示出了由凸緣57a施加在線材15上的表面壓力 的最大值X。因此，由表示總彈性回復量"bd+be"的直線與表示最大值 X的虛線之間的交點來確定壓縮量A2。通過從短邊Al的長度減去這樣確 定的壓縮量A2，來確定間隔體58的高度。在由約束機構57按壓線材15之后，還由外導引部59按壓線材15。 在線材15的饋送之前，外導引部59處于待用位置，以允許容易地饋送線 材15。在線材15饋送之后，外導引部59移動到預定位置并由約束機構 57按壓。
當由約束機構57和外導引部59約束線材15時，饋送機構52解除卡 持，并返回到其初始位置。優選地在以下第三步驟期間進行此返回到初始 位置的操作。
在第三步驟，線材15被沿邊彎曲。為了將線材15沿邊彎曲，具體而 言，旋轉機構60旋轉，因此安裝在旋轉機構60的上表面上的外導引部59 在按壓線材15的包括短邊A1的表面的同時移動。
由從旋轉驅動機構54傳遞的動力引起旋轉機構60的旋轉。旋轉機構 60由基體56經由軸承等以可旋轉的方式支撐，因此由旋轉驅動機構54使 旋轉機構60旋轉。
線材15受到凸緣57a的約束，使得線材15的短邊的長度(厚度)減 小了壓縮量A2。于是，在沿邊彎曲時，線材15被外導引部59壓入由凸緣 57a的下表面與基體56的上表面所界定的間隙中。但是，凸緣57a具有呈 圓形的下外周邊57c，由此線材15被平滑地壓入凸緣57a的下表面與基體 56的上表面之間的間隙中。因為壓縮量A2是約數十/zm，所以以上構造 可以實現沿邊彎曲加工。
在第四步驟中，對線材15進行約束的約束機構57和外導引部59如下 移動以釋放線材15。
在線材15被沿邊彎曲之后，外導引部59移動到待用位置，并且旋轉 機構60往回旋轉到初始位置。此時，約束機構57移動離開線材15以解除 其上的約束力。
回到第一步驟，饋送機構52卡持線材15，接著夾持機構53松開。由 饋送機構52再次以預定長度饋送線材15。此狀態如圖6所示。然后，經 由第二步驟，進行第三步驟以如圖7所示將線材15的第二部分沿邊彎 曲，形成第二角部。如上所述，由饋送機構52精確地饋送線材15，因此 線材15能夠在預定位置處被沿邊彎曲。重復以上步驟以如圖8所示巻繞每匝的線材15，以完成線圈10。 具有以上構造和操作的本實施例的沿邊彎曲加工設備50能夠實現以 下優點。
作為如上所述將線材15沿邊彎曲的第一優點，能夠制造線圈10而不 會在內周處產生膨凸。
通過以上利用與基體56的上表面間隔開固定距離的凸緣57a來將線材 15沿邊彎曲，可以防止線圈10由于塑性變形而在內周處膨凸。通過按壓 線材15的將形成線圈10的內周部分的那部分以將線材15的短邊減小為長 度(Al (短邊)-A2 (壓縮量))，來進行沿邊彎曲加工。因此，可以防 止線圈10由于塑性變形而在內周處膨凸。
考慮到線材15的彈性變形，線材15在其一部分被約束機構57按壓的 情況下被沿邊彎曲。因此，在沿邊彎曲加工之后，線圈IO將不會在內周 處膨凸，提高了當線圈IO安裝在定子的槽中時的線圈空間系數。
對于將用于車輛電動機的定子的線圈10，線圈10在被置于定子的槽 中時的空間系數非常重要。沿邊彎曲的線材15的彈性變形對于每匝的短 邊A1不具有太多影響。但是，具有IO匝以上的線材15的成品線圈10必 須插入槽中，因此線材15的彈性變形部分的這種略微復位將對線圈空間 系數具有較大影響。申請人通過粗略計算確定，由于彈性變形導致的短邊 Al的增大造成線圈空間系數減小幾個百分比。
具體而言，當要將如本實施例中的包括圍繞銅材料15b的絕緣涂層 15a的線材15沿邊彎曲時，絕緣涂層15a的彈性變形量是不可忽略的。通 常，樹脂比金屬具有更高的彈性變形率。于是，即使絕緣涂層15a形成有 繞銅材料15b只是約數十/mi的厚度，絕緣涂層15a也將占用沿邊彎曲后 的線材15的短邊Al的增大中的較高百分比。這是因為銅彈性系數"Ed" 約為70Gpa，而瓷釉彈性系數"Ee"是約3000Mpa，其比銅彈性系數大二 十倍以上。
如果沿邊彎曲后的矩形截面線材由于彈性變形而在內周側膨凸，則其 線圈空間系數改變幾個百分比，這已經被申請人所確認。因此，當考慮到 即使有彈性變形的影響來進行沿邊彎曲，以制造將在嚴格要求尺寸減小和高輸出功率的車輛電動機或其他產品中使用的線圈10時，仍可以保持短
邊A1。
作為第二優點，圍繞軸57b布置的間隔體58的高度被設定為值"Al (短邊)-A2 (壓縮量)"，以避免在彎曲加工中對線材15的任意影響， 例如間隔體58的傾斜，軸57b的延伸，以及基體56的凹陷。
約束機構57包括插入穿過基體56的軸57b。因此，約束機構57能夠 相對于線材15的包括長邊B的表面垂直地移動，以將壓力施加到線材 15。
例如，當在沒有間隔體58的情況下凸緣57a直接將線材15壓靠基體 56時，凸緣57a的下表面的僅小部分接觸線材15，而該下表面的大部分不 接觸線材15。因此，使凸緣57a繞軸57b向與按壓線材15的部分相反的 一側傾斜。由于凸緣57a的傾斜，不能以較高的尺寸精度來按壓線材15。 此外，在此構造中，軸57b可能延伸而基體56可能凹陷。因此，不能確 保按壓線材15的尺寸精度。這導致線材15上壓力的變化；例如，過度的 壓力或不足的壓力。
另一方面，在本實施例中使用間隔體58，防止了凸緣57a的這種傾 斜。即使當軸57b延伸或基體56凹陷時，由間隔體58的高度來確定線材 15的約束尺寸，因此可以確保尺寸精度。
此外，間隔體58提供了在約束機構57的形狀方面不受限制的優點。 包括一體形成的凸緣57a和軸57b的此約束機構57必須經過機加工以將凸 緣57a和軸57b接合的接合部分57d倒圓。
這種倒圓意在減小凸緣57a與軸57b之間的接合部分57d中的應力集 中。間隔體58形成有面對接合部分57d的倒圓部分的倒角58a，由此間隔 體58不會干擾約束機構57。
如果不設置間隔體58，則線材15將與凸緣57a和軸57b之間的接合 部分57d進行接觸。此外，如果接合部分57d形成有倒圓部分，則線材15 的與接合部分57d進行接觸的角部將變形成為與接合部分57d的倒圓部分 共形的倒圓部分。這引起線圈空間系數的降低。但是，本實施例中設置的 具有倒角58a的間隔體58可以避免此問題。作為第三優點，夾持機構53的使用可以提高成品線圈10的尺寸精度。
安裝在沿邊彎曲加工設備50中的夾持機構53用于將線材15保持在已 經由饋送機構52將線材15饋送到的位置。在沿邊彎曲加工中，當外導引 部59隨著旋轉機構60的旋轉而移動時，在約束機構57附近產生較強的 力。因此，在沒有夾持機構53的情況下，即使由約束機構57約束，線材 15也可能發生偏移。
為了防止線材15的這種偏移，本實施例的沿邊彎曲加工設備50包括 夾持機構53以將線材15保持到位，從而實現精確的彎曲操作。
還可以構思由饋送機構52代替夾持機構53來保持線材15。如果饋送 機構52保持線材15，則只要由彎曲單元55正在進行沿邊彎曲加工步驟的 過程中，就不允許饋送機構52解除對線材15的卡持。如果在沿邊彎曲加 工期間不允許饋送機構52移動，則不能緊接著在彎曲步驟結束之后開始 后續步驟。因此，優選地，附加設置夾持機構53。
作為第四優點，沿邊彎曲加工設備50分別包括饋送機構52、夾持機 構53和彎曲單元55。因此可以縮短彎曲加工所需的時間。
如上所解釋的，在由彎曲單元55進行的線材15的沿邊彎曲步驟期 間，由夾持機構53夾持線材15。因此，允許饋送機構52解除對線材15 的卡持并返回到初始位置。在第一步驟結束之后確認由夾持機構53卡持 線材15之后，饋送機構52解除對線材15的卡持并返回到初始位置。這使 得可以緊接著在第四步驟之后卡持線材15以立即在此開始第一步驟。
本發明可以在不偏離其主旨特征的情況下以其他具體形式來實施。
例如，以上實施例所示的沿邊彎曲加工設備的示意性構造可以針對卡 持技術、驅動技術或其他方面進行修改或改變。例如，以上實施例示出了 由旋轉驅動機構54經由布置在旋轉機構60的外周的齒輪來操作旋轉機構 60的構造。可選地，可以使用帶輪、分度工作臺等來操作旋轉機構60。 以上實施例中示例使用的每個部件的材料可以用任意其他合適材料替換。
權利要求
1.一種用于矩形截面線材的沿邊彎曲加工方法，包括以下步驟由約束裝置以如下方式約束具有包括長邊和短邊的矩形截面的所述矩形截面線材按壓所述線材的包括所述長邊的表面，并以與所述線材的包括所述短邊的表面接觸的方式保持所述線材；以及由彎曲裝置將所述矩形截面線材沿邊彎曲；其中，所述約束裝置在所述線材的彈性變形的范圍內以比所述線材的所述短邊的長度更短的約束尺寸約束所述線材的一部分，并且所述彎曲裝置在所述線材的與所述約束裝置接觸的所述短邊處將所述線材沿邊彎曲。
2. 根據權利要求1所述的用于矩形截面線材的沿邊彎曲加工方法，其中，所述矩形截面線材涂覆有涂覆材料。
3. 根據權利要求1或2所述的用于矩形截面線材的沿邊彎曲加工方法，其中，所述約束裝置包括按壓所述矩形截面線材的包括所述長邊的所述表面的凸緣、被設置成面對所述凸緣的基部、插入穿過所述基部的軸、以及具有與所述約束尺寸相對應的厚度的間隔體，并且所述間隔體在面對將所述軸與所述凸緣接合的接合部分的角部處形成有倒角。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的用于矩形截面線材的沿邊彎曲加工方法，所述方法包括第一步驟由饋送裝置饋送所述矩形截面線材；第二步驟由夾持裝置將所述線材保持在適當的位置處并由所述約束裝置約束所述線材；第三步驟在由所述夾持裝置保持所述線材的同時由所述彎曲裝置將所述線材沿邊彎曲；以及第四步驟從所述夾持裝置和所述約束裝置釋放所述矩形截面線材；重復地執行所述第一至第四步驟。
5. —種用于矩形截面線材的沿邊彎曲加工設備，所述設備包括約束裝置，其用于以如下方式約束具有包括長邊和短邊的矩形截面的所述矩形截面線材按壓所述線材的包括所述長邊的表面，并以與所述線材的包括所述短邊的表面接觸的方式保持所述線材；以及彎曲裝置，其用于將所述矩形截面線材沿邊彎曲；其中，所述約束裝置在所述線材的彈性變形的范圍內以比所述線材的所述短邊的長度更短的約束尺寸約束所述線材的一部分，并且所述彎曲裝置在所述線材的與所述約束裝置接觸的所述短邊處將所述線材沿邊彎曲。
6. 根據權利要求5所述的用于矩形截面線材的沿邊彎曲加工設備，其中，所述約束裝置包括按壓所述矩形截面線材的包括所述長邊的所述表面的凸緣、被設置成面對所述凸緣的基部、插入穿過所述基部的軸、以及具有與所述約束尺寸相對應的厚度的間隔體，并且所述間隔體在面對將所述軸與所述凸緣接合的接合部分的角部處形成有倒角。
全文摘要
矩形截面線材的沿邊彎曲加工方法和設備，包括約束機構(57)，其用于以如下方式約束具有包括長邊(B)和短邊(A1)的矩形截面的矩形截面線材(15)按壓線材的包括長邊(B)的表面，并以與線材的包括短邊(A1)的表面接觸的方式保持線材；以及外導引部(59)和旋轉機構(60)，其用于將矩形截面線材(15)沿邊彎曲。約束機構(57)在線材的彈性變形的范圍內以比線材的短邊的長度更短的約束尺寸(A1-A2)約束線材(15)的一部分，并且外導引部(59)和旋轉機構(60)在線材的與約束機構(57)進行接觸的短邊(A1)處將線材沿邊彎曲。
文檔編號H02K3/18GK101606302SQ200880004828
公開日2009年12月16日 申請日期2008年3月10日 優先權日2007年3月12日
發明者原田健司, 松下將之, 雪吹晉吾 申請人:豐田自動車株式會社