(57)【要約】【課題】安定して巻線が可能なスピンドル式の巻線装置を提供する。【解決手段】巻線装置１００は、多極電機子１を支持し回転軸Ｏに沿って配置された磁極３を回転軸Ｏを中心として回転させる第１スピンドル機構１０と、第１スピンドル機構１０と同期回転し、第１スピンドル機構１０と対向配置されて第１スピンドル機構１０と共に多極電機子１を支持する第２スピンドル機構２０と、線材Ｗを磁極３に向けて案内する一対のセンタフォーマ６０と、線材Ｗを磁極３に向けて案内するサイドフォーマ６１と、を備え、一対のセンタフォーマ６０は、多極電機子１の軸方向から磁極３を挟むように互いに対向配置され、サイドフォーマ６１は、磁極３間に形成されるスロット４に向けて線材Ｗを多極電機子１の径方向に案内する。【選択図】図１
2020145778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に延びる磁極が周方向に並んで複数設けられる多極電機子の前記磁極に線材を巻線する巻線装置であって、
前記多極電機子を支持し回転軸に沿って配置された前記磁極を前記回転軸を中心として回転させる第１スピンドル機構と、
前記第１スピンドル機構と同期回転し、前記第１スピンドル機構と対向配置されて前記第１スピンドル機構と共に前記多極電機子を支持する第２スピンドル機構と、
前記線材を前記多極電機子に向けて供給する線材供給部と、
前記線材を前記磁極に向けて案内する一対のセンタフォーマと、
前記線材を前記磁極に向けて案内するサイドフォーマと、を備え、
前記一対のセンタフォーマは、前記多極電機子の軸方向から前記磁極を挟むように互いに対向配置され、
前記サイドフォーマは、前記磁極間に形成されるスロットに向けて前記線材を前記多極電機子の径方向に案内することを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記スロットに対して前記サイドフォーマを進退させる移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の巻線装置。
【請求項３】
放射状に延びる磁極が周方向に並んで複数設けられる多極電機子の前記磁極に線材を巻線する巻線方法であって、
前記磁極を回転軸を中心に回転させ、前記多極電機子の軸方向から前記磁極を挟むように配置された一対のセンタフォーマによって前記線材を前記磁極に向けて案内すると共に、サイドフォーマによって前記線材を前記磁極間のスロットに向け前記多極電機子の径方向に案内して、前記線材を前記磁極の周囲に巻回することを特徴とする巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線装置及び巻線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の多極電機子の磁極に線材を整列させて巻線する装置として、特許文献１には、電機子コアを支持して回転するスピンドル機構と、電機子コアのティース部の両側面に近接してスピンドル機構に配置され、線材供給部から供給される線材を電機子コアの巻線位置へ案内するガイドと、を備えるスピンドル巻線装置が開示されている。このガイドは、電機子コアのティース部に対して軸方向の両端面に配置され線材を案内するフォーマを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５５７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の巻線装置では、線材が、フォーマによってティース部に対し多極電機子の軸方向に案内されてティース部の周囲に巻線される。しかしながら、この巻線装置では、隣接するティース部間の間隔が狭い場合などには、巻線の際、巻線するティース部の隣のティース部に線材Ｗが接触して、巻線が困難となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、多極電機子の磁極に対して安定して巻線が可能なスピンドル方式の巻線装置及び巻線方法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】
本発明は、放射状に延びる磁極が周方向に並んで複数設けられる多極電機子の磁極に線材を巻線する巻線装置であって、多極電機子を支持し回転軸に沿って配置された磁極を回転軸を中心として回転させる第１スピンドル機構と、第１スピンドル機構と同期回転し、第１スピンドル機構と対向配置されて第１スピンドル機構と共に多極電機子を支持する第２スピンドル機構と、線材を多極電機子に向けて供給する線材供給部と、線材を磁極に向けて案内する一対のセンタフォーマと、線材を磁極に向けて案内するサイドフォーマと、を備え、一対のセンタフォーマは、多極電機子の軸方向から磁極を挟むように互いに対向配置され、サイドフォーマは、磁極間に形成されるスロットに向けて線材を多極電機子の径方向に案内することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、サイドフォーマによって線材が磁極間のスロットに向けて多極電機子の径方向に案内される。これにより、線材が径方向からスロットに挿入されるため、隣接する磁極に対する線材の接触を抑制することができる。したがって、周方向に並ぶ複数の磁極に対して安定して巻線することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る巻線装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る巻線装置の要部断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る巻線装置における第２フォーマ移動機構を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る巻線方法における一層目の一巻目の巻線を説明するための概略図であり、（ａ）は磁極、センタフォーマ、及び対向フォーマを示す側面図、（ｂ）は磁極及びサイドフォーマを示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る巻線方法における一層目の二巻目の巻線を説明するための概略図であり、（ａ）は磁極、センタフォーマ、及び対向フォーマを示す側面図、（ｂ）は磁極及びサイドフォーマを示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る巻線方法における二層目の一巻目の巻線を説明するための概略図であり、（ａ）は磁極、センタフォーマ、及び対向フォーマを示す側面図、（ｂ）は磁極及びサイドフォーマを示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る巻線方法における三層目の一巻目の巻線を説明するための概略図であり、（ａ）は磁極、センタフォーマ、及び対向フォーマを示す側面図、（ｂ）は磁極及びサイドフォーマを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る巻線装置１００について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、図１に示すように、互いに直交するＸ，Ｙ及びＺの三軸を設定し、巻線装置１００の構成について説明する。本実施形態では、Ｚ軸は鉛直方向に延びるものであり、Ｘ軸及びＹ軸は、それぞれ水平方向に延びるものである。
【００１０】
巻線装置１００は、回転電機の多極電機子１における複数の磁極３の周囲に線材Ｗを巻線するものであり、回転する多極電機子１の磁極３に線材Ｗを巻き取って巻線するいわゆるスピンドル方式の巻線装置である。巻線装置１００では、図示しないコントローラによって、各構成の作動が制御される。
【００１１】
多極電機子１は、図１に示すように、環状部２と、環状部２の外周から径方向外側に向かって放射状に延びる複数の磁極３と、を有する。
【００１２】
各磁極３は、四角形断面を有しており、磁極３の外周面は平滑状の４平面からなる。各磁極３は、根元部が環状部２の外周に接続され、根元部から径方向に延びた先端部３ａは、周方向に幅広なフランジ状に形成される。また、各磁極３は、多極電機子１の周方向に等間隔に配置される。
【００１３】
多極電機子１における各磁極３の間には、線材Ｗが挿入されるスロット４が形成される。スロット４は、多極電機子１の厚さ方向、言い換えれば、多極電機子１の中心軸Ｃ（図２参照）に沿った方向（以下、「軸方向」と称する。）における多極電機子１の両側面に開口する。また、スロット４は、多極電機子１の径方向に延びて形成され、多極電機子１の外周に開口する。本実施形態では、多極電機子１は、６つの磁極３を備えるが、磁極３の数はこれに限られない。
【００１４】
各磁極３には、磁極３の先端側から根元側に向かって一層目の線材Ｗが整列巻され、二層目は根元側から先端側に向かって整列巻され、順次同様にして巻層を重ねて複数の巻層にわたって整列巻きされる。これにより、電機子コイルが形成される。なお、巻層は、一層目が磁極３の根元側から先端側へ整列巻され、二層目が磁極３の先端側から根元側へ整列巻するものであってもよい。
【００１５】
巻線装置１００は、図１に示すように、巻線しようとする磁極３が回転軸Ｏ（図２参照）上に沿って配置されるように多極電機子１を支持し、回転軸Ｏを中心として磁極３を回転させる第１スピンドル機構１０と、第１スピンドル機構１０と同期回転すると共に、第１スピンドル機構１０とＸ軸方向に沿って対向配置されて第１スピンドル機構１０と共に多極電機子１を支持する第２スピンドル機構２０と、磁極３に巻線される線材Ｗを多極電機子１に向けて供給する線材供給部３０と、巻線終了段階において線材供給部３０から多極電機子１の磁極３の巻き終り端の線材Ｗを切断する線材切断部４０と、巻線される磁極３を変更するために多極電機子１を回転させるインデックス機構５０と、を備える。
【００１６】
第１スピンドル機構１０は、図１及び図２に示すように、基台５上に設けられる２台のヘッド１１ａ，１１ｂと、回転駆動される第１スピンドル軸１０ａと、第１スピンドル軸１０ａを回転させる第１回転機構１３と、多極電機子１を支持するチャック機構１５と、を有する。
【００１７】
２台のヘッド１１ａ，１１ｂは、第１スピンドル軸１０ａを支持する軸受である。２台のヘッド１１ａ，１１ｂは、Ｘ軸方向に互いに所定距離だけ離間する。ヘッド１１ａには、ベアリングを介して回転円板１２が内蔵される。回転円板１２の中心には、第１スピンドル軸１０ａが嵌合する中心孔１２ａが形成される。
【００１８】
第１スピンドル軸１０ａは、回転円板１２の中心孔１２ａに嵌合されてキー結合される。したがって、第１スピンドル軸１０ａは、回転円板１２と一体回転可能にヘッド１１ａに支持される。第１スピンドル軸１０ａは、Ｘ軸に平行な回転軸Ｏを中心として回転する。よって、多極電機子１の磁極３も、回転軸Ｏを中心として回転する。以下では、必要に応じて、Ｘ軸に沿った方向を「回転軸方向」とも称する。
【００１９】
第１回転機構１３は、第１スピンドル軸１０ａの後端に設けられるプーリ１３ａと、モータ軸１３ｄの端部にプーリ１３ｂが取り付けられる回転用モータ１３ｃと、回転用モータ１３ｃのモータ軸１３ｄと第１スピンドル軸１０ａのそれぞれに設けられたプーリ１３ａ，１３ｂ間に掛けまわされるベルト１３ｅと、を有する。第１スピンドル軸１０ａは、回転用モータ１３ｃによってベルト１３ｅを介して回転駆動される。
【００２０】
チャック機構１５は、図２に示すように、第１スピンドル軸１０ａの前端に設けられ多極電機子１の軸方向（図２では上下方向）に接近・離間する一対のチャック爪１５ａ，１５ｂと、一対のチャック爪１５ａ，１５ｂを互いに接近させる方向に付勢して一対のチャック爪１５ａ，１５ｂ間に多極電機子１を保持させるスプリング１７（付勢部材）と、を有する。第１スピンドル軸１０ａ側における一対のチャック爪１５ａ，１５ｂの端部は、互いに対向する傾斜カム１６ａ，１６ｂとして形成される。
【００２１】
第１スピンドル軸１０ａ内には、回転軸方向にスライド可能に保持されるチャック開閉棒１８が設けられる。チャック開閉棒１８の一端には、チャック開閉棒１８を移動するシリンダ装置１９が設けられる。シリンダ装置１９のピストンロッド１９ａの先端は、第１スピンドル軸１０ａの端部から突出するチャック開閉棒１８の端部に連結される。
【００２２】
シリンダ装置１９が伸長作動することにより、チャック開閉棒１８は、チャック爪１５ａ，１５ｂに向けてＸ軸方向に沿って押圧され、待機位置（図２に示す位置）から作動位置に移動する。このようにチャック開閉棒１８をシリンダ装置１９によって移動させると、チャック開閉棒１８の先端のカム１８ａが傾斜カム１６ａ，１６ｂ間に入り込み、傾斜カム１６ａ，１６ｂを介して一対のチャック爪１５ａ，１５ｂが多極電機子１の軸方向（図２中上下方向）に押し広げられる。これにより、チャック機構１５が開放される。チャック機構１５が開放された状態からシリンダ装置１９を収縮作動させると、チャック開閉棒１８が傾斜カム１６ａ，１６ｂから離間するようにＸ軸方向に移動し、スプリング１７の付勢力によって一対のチャック爪１５ａ，１５ｂが閉じられる。
【００２３】
第２スピンドル機構２０は、図１に示すように、基台５上に移動可能に設けられるスライド板２０ｂと、スライド板２０ｂ上に設けられる２台のヘッド２１ａ，２１ｂと、回転駆動される第２スピンドル軸２０ａと、第２スピンドル軸２０ａを回転させる第２回転機構２３と、スライド板２０ｂを移動させるスライド機構２４と、多極電機子１を支持する支持部材２５と、を有する。
【００２４】
第２スピンドル機構２０におけるヘッド２１ａ，２１ｂ、第２スピンドル軸２０ａ、及び第２回転機構２３は、第１スピンドル機構１０におけるヘッド１１ａ，１１ｂ、第１スピンドル軸１０ａ、及び第１回転機構１３と同様の構成であるため、以下、簡単に説明する。
【００２５】
第２スピンドル機構２０におけるヘッド２１ａには、ベアリングを介して回転円板２２が内蔵され、回転円板２２の中心には、第２スピンドル軸２０ａが嵌合する中心孔２２ａが形成される。第２スピンドル軸２０ａは、回転円板２２にキー結合され回転円板２２と一体回転可能にヘッド２１ａに支持される。第２スピンドル軸２０ａは、Ｘ軸に平行であって、第１スピンドル機構１０の第１スピンドル軸１０ａと同軸的に配置される。つまり、第２スピンドル軸２０ａも、回転軸Ｏを中心として回転する。第２回転機構２３は、プーリ２３ａ，２３ｂ及びベルト２３ｅを介して回転用モータ２３ｃの回転が伝達されることで、第２スピンドル軸２０ａを回転駆動する。
【００２６】
スライド機構２４は、スライド板２０ｂをＸ軸方向に沿って移動させる。スライド機構２４は、スライド板２０ｂを案内するリニアガイド２４ａと、基台５上に配置されるスライド移動モータ２４ｂと、スライド移動モータ２４ｂにより回転されスライド板２０ｂに設けられるナット部２４ｄに螺合するボールねじ２４ｃと、を有する。スライド移動モータ２４ｂによりボールねじ２４ｃが回転すると、ボールねじ２４ｃに螺合するスライド板２０ｂのナット部２４ｄがボールねじ２４ｃの回転方向に応じて移動する。これにより、スライド板２０ｂがＸ軸方向に移動する。
【００２７】
支持部材２５は、図１及び図２に示すように、第２スピンドル軸２０ａの先端に設けられ多極電機子１の磁極３の先端に係合する。第１スピンドル機構１０のチャック機構１５と第２スピンドル機構２０の支持部材２５とにより多極電機子１が両持ち支持されるため、多極電機子１の支持を安定させることができる。
【００２８】
線材供給部３０は、図１に示すように、多極電機子１の磁極３に巻線する線材Ｗを繰り出す線材繰り出し部３１と、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿った直交３軸方向に線材繰り出し部３１を移動させる三軸移動機構３５と、を有する。
【００２９】
線材繰り出し部３１は、供給される線材Ｗを案内する案内ローラ３２と、案内ローラ３２に案内された線材Ｗを繰り出すノズル（図示省略）と、ノズルと案内ローラ３２との間の線材Ｗをシリンダ装置３３の付勢力によりクランプして保持するワイヤクランプ３４と、を有する。
【００３０】
線材繰り出し部３１は、三軸移動機構３５によって位置が制御されつつ、回転する多極電機子１の磁極３に対して、巻線する線材Ｗを繰り出す。ワイヤクランプ３４は、線材Ｗの巻線作動中は開放されて、繰り出される線材Ｗの移動を許容する一方、巻線作動が終了された段階で線材Ｗをクランプして線材Ｗの移動を停止させる。
【００３１】
三軸移動機構３５は、基台５上に設けられ線材繰り出し部３１をＹ軸方向から多極電機子１に接近・離反させるＹ軸移動機構３６と、Ｙ軸移動機構３６に支持されて線材繰り出し部３１をＺ軸方向に位置決めするＺ軸移動機構３７と、Ｚ軸移動機構３７に支持されて線材繰り出し部３１をＸ軸方向に位置決めするＸ軸移動機構３８と、を備える。
【００３２】
Ｙ軸移動機構３６、Ｚ軸移動機構３７、及びＸ軸移動機構３８は、モータによって回転するボールねじによって従動子を直線運動させる、いわゆるボールねじ機構であり、公知の構成を採用することができるため、詳細な説明は省略する。
【００３３】
線材切断部４０は、第１スピンドル機構１０のヘッド１１ａに固定されたＬ字状の支柱４１の先端に設けられる昇降装置４２と、昇降装置４２によってＺ軸方向に上下移動するカッタ４３と、を有する。昇降装置４２は、例えば、エアシリンダが用いられる。カッタ４３は、線材Ｗの巻線終了ごとに昇降装置４２によって作動位置にセットされて、線材繰り出し部３１から出ている線材Ｗを切断する。
【００３４】
インデックス機構５０は、基台５の下方に配置したインデックスモータ５１と、インデックスモータ５１から上方に突出するモータ軸５１ａに固定される昇降シリンダ５２と、昇降シリンダ５２の上端に固定されるインデックス軸５３と、を有する。インデックス軸５３は、多極電機子１の中心孔２ａに対して回り止めキーを介して一体回転するように結合可能である。昇降シリンダ５２は、下降することでインデックス軸５３を待機位置（図１に示す位置）に移動させ、上昇することで多極電機子１の中心孔２ａに結合可能な作動位置にインデックス軸５３を移動させる。インデックスモータ５１の回転により、インデックス軸５３が回転する。
【００３５】
インデックス機構５０は、一つの磁極３への線材Ｗの巻線が完了するごとに、インデックスモータ５１によって、インデックス軸５３の回り止めキーの回転位置が、コントローラに記憶される多極電機子１の中心孔２ａのキー溝の回転位置に位置合わせする。この状態で、第１スピンドル機構１０のチャック機構１５に保持された多極電機子１に向かって、昇降シリンダ５２により待機位置から作動位置にインデックス軸５３が上昇され、作動位置においてインデックス軸５３を多極電機子１の中心孔２ａに嵌合させる。さらに、チャック機構１５が開放され、次に線材Ｗを巻線する磁極３が、先端部３ａが第２スピンドル軸２０ａの先端に対向し当該磁極３が回転軸Ｏに沿うように配置される巻線位置に位置するように、多極電機子１をインデックスモータ５１により回転させる。そして、再びチャック機構１５により多極電機子１が保持されると、インデックス軸５３が昇降シリンダ５２により待機位置に下降される。
【００３６】
また、巻線装置１００は、線材Ｗを磁極３の表面に向けて案内する一対のセンタフォーマ６０と、線材Ｗを磁極３の表面に案内するサイドフォーマ６１と、一対のセンタフォーマ６０に対して回転軸方向に対向し線材Ｗを磁極３の表面に案内する一対の対向フォーマ６３と、一対のセンタフォーマ６０を移動させる第１フォーマ移動機構７０と、サイドフォーマ６１を移動させる移動機構としての第２フォーマ移動機構８０と、一対の対向フォーマ６３を移動させる第３フォーマ移動機構９０と、をさらに備える。
【００３７】
一対のセンタフォーマ６０は、第２スピンドル機構２０における回転円板２２に支持され、第２スピンドル軸２０ａと共に回転軸Ｏを中心として回転する。また、サイドフォーマ６１も、第２スピンドル機構２０における回転円板２２に支持され、第２スピンドル軸２０ａと共に回転軸Ｏを中心として回転する。一対の対向フォーマ６３は、第１スピンドル機構１０における回転円板１２に支持され、第１スピンドル軸１０ａと共に回転軸Ｏを中心として回転する。
【００３８】
一対のセンタフォーマ６０は、図１及び図２に示すように、それぞれ多極電機子１の両側面側に配置され、多極電機子１の軸方向から磁極３を挟むように互いに対向する。つまり、一対のセンタフォーマ６０は、多極電機子１（さらに言えば回転軸Ｏ）を挟むように、多極電機子１の軸方向（回転軸Ｏに垂直方向）に並んで設けられる。
【００３９】
センタフォーマ６０は、図２に示すように、矩形断面を有する本体部６０ａと、本体部６０ａの先端に設けられ線材Ｗを案内する爪部６０ｂと、を有する。爪部６０ｂは、本体部６０ａから多極電機子１に向けて多極電機子１の軸方向に突出して形成される。また、本体部６０ａには、多極電機子１の軸方向において多極電機子１とは反対側に形成され線材Ｗを案内する傾斜面６０ｃが設けられる。傾斜面６０ｃは、本体部６０ａから爪部６０ｂ側（図２中左側）に向かうにつれ、多極電機子１の軸方向から多極電機子１に近づくように傾斜するテーパ面である。
【００４０】
第１フォーマ移動機構７０は、一対のセンタフォーマ６０をスライド板２０ｂスライド板２０ｂ（より具体的には、第２スピンドル機構２０の回転円板２２及び第２スピンドル軸２０ａ）に対して回転軸方向（Ｘ軸方向）に相対移動させる。また、第１フォーマ移動機構７０は、一対のセンタフォーマ６０を多極電機子１の軸方向に移動させる。第１フォーマ移動機構７０は、センタフォーマ６０を回転軸方向に移動させるための前後移動機構７１と、多極電機子１の軸方向に移動させるための上下移動機構７５と、を有する。
【００４１】
前後移動機構７１は、ラジアルベアリングを介して周方向には相対回転可能であるが軸方向には相対移動不能である内円板７１ａ及び外板７１ｂと、内円板７１ａに連結されそれぞれ一対のセンタフォーマ６０を支持する一対の連結棒７２と、外板７１ｂに連結されるボールねじ７３と、ボールねじ７３を回転させる前後移動用モータ７４と、を有する。
【００４２】
内円板７１ａは、第２スピンドル軸２０ａの周囲に設けられる。内円板７１ａには、スプライン溝が形成されており、このスプライン溝が第２スピンドル軸２０ａのスプライン溝と嵌合する。よって、内円板７１ａは、第２スピンドル軸２０ａに対して軸方向には相対移動可能であるが、周方向には相対変位不能であり、第２スピンドル軸２０ａとともに回転する。
【００４３】
外板７１ｂは、断面Ｌ字状に形成され、後述する上下移動機構７５における外板７５ｂ上において回転軸方向に沿って移動可能に設けられる。前後移動用モータ７４は、上下移動機構７５の外板７５ｂに取り付けられる。
【００４４】
連結棒７２は、第２スピンドル機構２０の回転円板２２を貫通し、先端には溝カム６５が取り付けられる。溝カム６５には、斜め溝６５ａが形成される。斜め溝６５ａには、センタフォーマ６０の本体部６０ａが取り付けられるローラフォロア６６が嵌合する。ローラフォロア６６は、斜め溝６５ａに沿って図２中上下方向に移動する。
【００４５】
前後移動用モータ７４が回転すると、ボールねじ７３が回転軸方向に沿って移動する。これにより、外板７１ｂが回転軸方向に移動し、その力が内円板７１ａから連結棒７２を介してセンタフォーマ６０に伝達される。これにより、センタフォーマ６０が回転軸方向に移動する。
【００４６】
上下移動機構７５も基本的な構造は、前後移動機構７１と同様であるので、簡単に説明する。上下移動機構７５は、スライド板２０ｂ上に載置される。上下移動機構７５は、前後移動機構７１と同様、ラジアルベアリングを介して周方向には相対回転可能であるが軸方向には相対移動不能である内円板７５ａ及び外板７５ｂと、内円板７５ａに連結されるそれぞれ一対のセンタフォーマ６０を支持する連結棒７６と、外板７５ｂに連結されるボールねじ７７と、ボールねじ７７を回転させる上下移動用モータ７８と、を有する。上下移動機構７５の連結棒７６は、回転円板２２を貫通して、ローラフォロア６６に接続される。
【００４７】
上下移動用モータ７８が回転すると、ボールねじ７７が回転軸方向に沿って移動する。これにより、外板７５ｂが回転軸方向に移動し、その力が内円板７５ａから連結棒７６に伝達される。このため、ローラフォロア６６が溝カム６５に対して相対移動し、センタフォーマ６０が多極電機子１の軸方向に移動する。
【００４８】
サイドフォーマ６１は、図１及び図４（ｂ）等に示すように、多極電機子１の周方向における位置が、一対のセンタフォーマ６０とずれた位置であって、多極電機子１のスロット４の径方向外側に位置する。つまり、サイドフォーマ６１は、磁極３の回転軸Ｏと多極電機子１の中心軸Ｃとに垂直な方向（図４（ｂ）における左右方向）に沿って、センタフォーマ６０とは離間する。また、別の言い方をすれば、サイドフォーマ６１は、回転軸回りの位置（回転軸に対する周方向の位置）が、一対のセンタフォーマ６０のそれぞれと略９０°ずれた位置に設けられる。
【００４９】
サイドフォーマ６１は、図４（ｂ）に示すように、磁極３の回転軸Ｏに沿って略平行に延びる平板状の平板部６１ａと、平板部６１ａから回転軸Ｏに向けて折れ曲がって形成される案内部６１ｂと、を有する。案内部６１ｂによって、磁極３に巻線される線材Ｗが、多極電機子１の径方向の外側から内側へ向かうようにスロット４に挿入され、磁極３の表面に案内される。つまり、サイドフォーマ６１は、案内部６１ｂは、多極電機子１の径方向に延びる磁極３間のスロット４に沿うように配置される
第２フォーマ移動機構８０は、センタフォーマ６０を回転軸Ｏに沿って移動させる第１フォーマ移動機構７０における前後移動機構７１と同様の構成であるため、以下に簡単に説明する。
【００５０】
図３に示すように、第２フォーマ移動機構８０は、ラジアルベアリングを介して周方向には相対回転可能であるが軸方向には相対移動できない内円板８１ａ及び外板８１ｂと、内円板８１ａに連結されサイドフォーマ６１を支持する連結棒８２と、外板８１ｂに連結されるボールねじ８７と、ボールねじ８７を回転させる移動用モータ８８と、を有する。
【００５１】
内円板８１ａは、第２スピンドル軸２０ａにスプライン結合し、第２スピンドル軸２０ａとともに回転する。内円板８１ａに連結される連結棒８２は、回転円板２２を貫通して、サイドフォーマ６１の平板部６１ａに接続される。外板８１ｂは、断面Ｌ字状に形成され、回転軸方向に移動可能にスライド板２０ｂに取り付けられる。
【００５２】
移動用モータ８８が回転すると、ボールねじ８７が回転軸方向に沿って移動する。これにより、外板８１ｂが回転軸方向に移動し、その力が内円板８１ａから連結棒８２を介してサイドフォーマ６１に伝達される。これにより、サイドフォーマ６１が多極電機子１のスロット４に対して進退するように回転軸方向に移動する。
【００５３】
一対の対向フォーマ６３は、一対のセンタフォーマ６０と同様、多極電機子１の両側面に配置され、多極電機子１の軸方向に多極電機子１を挟むように設けられる。
【００５４】
対向フォーマ６３は、図４（ａ）に示すように、矩形断面を有する本体部６３ａと、本体部６３ａの先端から回転軸Ｏに向かって突出する爪部６３ｂと、を有する。
【００５５】
対向フォーマ６３を移動する第３フォーマ移動機構９０は、センタフォーマ６０を移動する第１フォーマ移動機構７０と同様の構成であるため、説明を省略する。対向フォーマ６３は、第３フォーマ移動機構９０によって、回転軸方向に移動可能であると共に多極電機子１の軸方向に移動可能である。
【００５６】
次に、主に図４〜７を参照して、本実施形態における巻線方法について説明する。なお、図４〜７の（ｂ）における２点鎖線は、センタフォーマ６０の爪部６０ｂ及び対向フォーマ６３の爪部６３ｂを模式的に示したものである。また、図６（ａ）及び図７（ａ）における破線は、移動するセンタフォーマ６０及び対向フォーマ６３を示すための模式図である。なお、以下では、特に言及する場合を除き、「センタフォーマ６０」、「対向フォーマ６３」とは、それぞれ一対のセンタフォーマ６０、一対の対向フォーマ６３を指すものである。
【００５７】
巻線開始前の待機状態においては、第２スピンドル機構２０は第２フォーマ移動機構８０により第１スピンドル機構１０から回転軸方向に離間した待機位置に位置する。また、待機状態では、第２スピンドルのセンタフォーマ６０及びサイドフォーマ６１は、第１スピンドル機構１０に対して回転軸方向に後退する。第１スピンドル機構１０の対向フォーマ６３も、第２スピンドル機構２０に対して回転軸方向に後退する。
【００５８】
線材供給部３０の線材繰り出し部３１は、線材Ｗをワイヤクランプ３４によりクランプして保持した状態で、第１スピンドル機構１０及び第２スピンドル機構２０の先端から離脱した待機位置に位置する。インデックス機構５０では、インデックス軸５３は、下降した待機位置に位置する。
【００５９】
本実施形態に係る巻線方法では、まず、チャック開閉棒１８を移動させて先端のカム１８ａを傾斜カム１６ａ，１６ｂ間に押し入れることでチャック爪１５ａ，１５ｂを押し拡げ、第１スピンドル機構１０のチャック機構１５を開放する。次に、ワーク供給機構（図示省略）等により、磁極３の一つが回転軸Ｏに沿って配置されるように多極電機子１を位置決めした状態でチャック爪１５ａ，１５ｂの間に多極電機子１を挿入し、チャック爪１５ａ，１５ｂにより多極電機子１を保持させる。
【００６０】
次に、スライド移動モータ２４ｂによってスライド板２０ｂを駆動して、第２スピンドル機構２０を第１スピンドル機構１０に向けて移動させる。この際、第２スピンドル軸２０ａの先端にある支持部材２５を多極電機子１の磁極３の先端に係合させて停止させる。このようにして、多極電機子１は、第１スピンドル機構１０と第２スピンドル機構２０とにより両持ち支持される。
【００６１】
次に、線材供給部３０の線材繰り出し部３１を三軸移動機構３５により移動させて、線材繰り出し部３１のワイヤクランプ３４により保持される線材Ｗの先端を、巻線する磁極３の巻き始め位置、本実施形態では、磁極３の先端側に向け移動させる。そして、磁極３の周辺に設けられる端子部（図示省略）に巻始めの線材Ｗを係止させ、ワイヤクランプ３４を開放する。
【００６２】
次に、第３フォーマ移動機構９０によって、第１スピンドル機構１０の対向フォーマ６３を線材Ｗの巻初め端がある磁極３の先端側に移動させる。具体的には、図４（ａ）に示すように、第１スピンドル機構１０の対向フォーマ６３は、磁極３の先端部３ａ（より具体的には、環状部２側の先端部３ａの端面。以下についても同様である。）から線材径分だけ回転軸方向に隔たった位置にまで移動する。
【００６３】
また、第２スピンドル機構２０におけるセンタフォーマ６０及びサイドフォーマ６１を第１スピンドル機構１０に向けて回転軸方向に移動させる。具体的には、図４（ａ）に示すように、センタフォーマ６０は、回転軸方向の位置が磁極３の先端部３ａと略一致するような位置であって、先端の爪部６０ｂが磁極３の先端部３ａにわずかに接触する又は少なくとも線材径以下の微小な隙間を空けて近接する位置に位置決めされる。よって、センタフォーマ６０と対向フォーマ６３とは、回転軸方向に沿って線材径分の隙間を空けて配置される。サイドフォーマ６１は、図４（ｂ）に示すように、多極電機子１のスロット４内に進入し、案内部６１ｂの先端における回転軸方向に沿った位置が磁極３の先端部３ａに略一致するように位置決めされる。
【００６４】
次に、第１スピンドル機構１０の第１スピンドル軸１０ａと第２スピンドル機構２０の第２スピンドル軸２０ａとを同期回転させ、巻線される多極電機子１の磁極３を回転軸Ｏを中心として回転させる。なお、第１スピンドル軸１０ａ及び第２スピンドル軸２０ａの回転に伴い、センタフォーマ６０、サイドフォーマ６１、及び対向フォーマ６３も、回転軸Ｏを中心として回転する。
【００６５】
線材繰り出し部３１から繰り出される線材Ｗは、テンション装置（図示省略）によって張力が制御されながら、多極電機子１へ供給される。多極電機子１に供給される線材Ｗは、多極電機子１の磁極３の回転に伴いセンタフォーマ６０の傾斜面６０ｃに接触し、傾斜面６０ｃに沿って磁極３へ向かうように多極電機子１の軸方向及び径方向に案内される（図４（ａ）中矢印）。
【００６６】
また、線材Ｗは、磁極３の回転に伴い、サイドフォーマ６１の案内部６１ｂに接触し、案内部６１ｂに沿って多極電機子１の径方向に案内される（図４（ｂ）中矢印）。サイドフォーマ６１は、多極電機子１に対して略垂直に配置される板状の部材であり、案内部６１ｂは多極電機子１の径方向に延びる磁極３間のスロット４に沿うように配置される。このため、線材繰り出し部３１から磁極３に向けて延びる線材Ｗは、磁極３の回転に伴ってサイドフォーマ６１に接触すると、サイドフォーマ６１によって多極電機子１の軸方向に沿うように転向され、磁極３に向けて案内される。つまり、線材Ｗは、サイドフォーマ６１によって、多極電機子１の軸方向に沿って延在する状態で多極電機子１の磁極３の径方向からスロット４に挿入される。このようにして、センタフォーマ６０及びサイドフォーマ６１によって磁極３の表面に案内された線材Ｗは、センタフォーマ６０と対向フォーマ６３との間に形成された隙間に導かれて磁極３に巻きつけられる。
【００６７】
一巻分だけ磁極３の周囲に線材Ｗが巻き付けられると、対向フォーマ６３が、回転軸方向において磁極３の根元側（磁極３の環状部２側）に向けて、線材径分だけ移動する（図５（ａ）参照）。また、センタフォーマ６０は、多極電機子１の軸方向に移動すると共に、回転軸方向に沿って磁極３の根元側に向けて線材径分だけ移動して、磁極３に一巻分だけ巻線された線材Ｗに多極電機子１の軸方向から接触又はわずかな隙間を空けて近接する位置に位置決めされる。よって、対向フォーマ６３とセンタフォーマ６０との間には、図５（ａ）に示すように、回転軸方向に沿って線材径分の隙間が再び形成される。また、サイドフォーマ６１は、線材径分だけ、回転軸方向に沿って磁極３の根元側に移動する（図５（ｂ）参照）。つまり、サイドフォーマ６１は、回転軸方向におけるセンタフォーマ６０の移動に追従するように移動する。これにより、磁極３の回転に伴い、線材Ｗがセンタフォーマ６０の傾斜面６０ｃとサイドフォーマ６１の案内部６１ｂに案内されて、センタフォーマ６０と対向フォーマ６３との間の隙間に導かれ、磁極３に二巻目の線材Ｗが巻線される。
【００６８】
これ以降は、磁極３へ線材Ｗを一巻きするごと、言い換えれば、磁極３が回転軸Ｏを中心に一回転するごとに、センタフォーマ６０、サイドフォーマ６１、及び対向フォーマ６３を、回転軸方向に沿って磁極３の根元側へ線材径分だけ移動させる。これにより、線材Ｗは、センタフォーマ６０、サイドフォーマ６１、及び対向フォーマ６３により磁極３に向けて案内され、すでに巻線された線材Ｗに隣接して新たな線材Ｗが磁極３に順次巻き付けられる。このようにして、線材Ｗが側面同士を接触させた状態で、順次、磁極３に線材Ｗを整列させて巻線することができる。
【００６９】
線材Ｗが磁極３の根元側まで巻線されると、対向フォーマ６３は、多極電機子１から離間する方向へ向けて多極電機子１の軸方向に移動すると共に、磁極３の先端側へ向けて回転軸方向に線材径の半分だけ移動する（図６（ａ）白抜き矢印）。これにより、図６（ａ）に示すように、対向フォーマ６３の爪部６０ｂは、巻線された一層目の線材Ｗにわずかに接触または微小な隙間を空けて近接する位置に位置決めされる。また、センタフォーマ６０及びサイドフォーマ６１は、線材径の半分だけ、回転軸方向に沿って磁極３の根元側に移動する（図６（ａ）、（ｂ）参照）。センタフォーマ６０と対向フォーマ６３との間には、回転軸方向に沿って線材径分の隙間が形成される。よって、上記と同様に、磁極３の回転に伴い、センタフォーマ６０と対向フォーマ６３との間の隙間に線材Ｗが案内され、一層目と重なるように二層目の一巻き目の線材Ｗが巻線される。二層目の巻線は、一層目の巻線に対して、線材径の半分だけ回転軸方向にずれて巻線される。
【００７０】
二層目の一巻目が巻線されると、対向フォーマ６３は、それぞれ線材径分だけ、多極電機子１の軸方向に沿って多極電機子１から離間する方向へ向けて、かつ、回転軸方向に沿って磁極３の先端側へ向けて移動する。これにより、対向フォーマ６３は、二層目の一巻目の線材Ｗに多極電機子１の軸方向わずかに接触又は微小な隙間を空けて近接する位置に位置決めされる。また、センタフォーマ６０及びサイドフォーマ６１は、線材径分だけ回転軸方向に沿って磁極３の先端側へ向けて移動する。これにより、対向フォーマ６３とセンタフォーマ６０との間には、回転軸方向に沿って線材径分の隙間が再び形成される。したがって、磁極３の回転に伴い、センタフォーマ６０と対向フォーマ６３との間の隙間に線材Ｗが導かれ、磁極３に二層目における二巻目の線材Ｗが巻線される。
【００７１】
これ以降は、磁極３へ線材Ｗを一巻きするごとに、一対のセンタフォーマ６０、サイドフォーマ６１、及び一対の対向フォーマ６３を、回転軸方向に沿って磁極３の先端側へ線材径分だけ移動させる。これにより、線材Ｗは、センタフォーマ６０、サイドフォーマ６１、及び対向フォーマ６３により磁極３に向けて案内され、すでに巻線された線材Ｗに隣接して新たな線材Ｗが磁極３に順次巻き付けられる。
【００７２】
二層目の線材Ｗが磁極３の先端側まで巻線されると、対向フォーマ６３は、線材径の半分だけ、回転軸方向に沿って磁極３の根元側に移動する（図７（ａ）白抜き矢印）。センタフォーマ６０は、多極電機子１から離間する方向へ向けて多極電機子１の軸方向に移動すると共に、磁極３の根元側へ向けて回転軸方向に線材径の半分だけ移動する（図７（ａ）白抜き矢印）。これにより、図７（ａ）に示すように、センタフォーマ６０の爪部６０ｂは、最後に巻線された二層目の線材Ｗにわずかに接触または微小な隙間を空けて近接する位置に位置決めされる。また、サイドフォーマ６１は、線材径の半分だけ、回転軸方向に沿って磁極３の根元側に移動する（図７（ｂ）参照）。センタフォーマ６０と対向フォーマ６３との間には、回転軸方向に沿って線材径分の隙間が形成される。よって、上記と同様に、磁極３の回転に伴い、センタフォーマ６０と対向フォーマ６３との間の隙間に線材Ｗが案内され、二層目と重なるように三層目の一巻目の線材Ｗが巻線される。三層目の巻線は、二層目の巻線に対して、線材径の半分だけ回転軸方向にずれて巻線される。
【００７３】
これ以降は、一層目の巻線と同様の手順により、三層目の二巻目以降が巻線される。
【００７４】
以上のような動作を繰り返すことにより、所定の巻層分だけ線材Ｗが磁極３に巻線される。巻線が終了すると、第１スピンドル機構１０の第１スピンドル軸１０ａ及び第２スピンドル機構２０の第２スピンドル軸２０ａの回転が停止され、巻き終わり端の線材Ｗが多極電機子１に設けられる端子部（図示省略）へ絡げられる。第１スピンドル機構１０の対向フォーマ６３、第２スピンドル機構２０のセンタフォーマ６０及びサイドフォーマ６１は、それぞれ回転軸方向に沿って多極電機子１から離間するように後退する。
【００７５】
この間においても、線材供給部３０から繰り出される線材Ｗにはテンション装置によって所望とする張力が付与され、端子部への絡げ中における線材Ｗの緩みが防止されている。そして、線材繰り出し部３１のワイヤクランプ３４により線材Ｗの繰り出しが停止され、線材繰り出し部３１が初期位置に復帰される。このようにして、一つの磁極３への巻線が完了する。
【００７６】
一つの磁極３への巻線が完了すると、インデックス機構５０のインデックス軸５３を上昇させて、多極電機子１の中心孔２ａに嵌合させる。この状態で、第２スピンドル機構２０を回転軸方向に後退させ、第１スピンドル機構１０のチャック機構１５を開放する。さらに、インデックスモータ５１により多極電機子１を回転させて、新たに巻線する磁極３を回転軸方向に沿って配置する。この状態でチャック機構１５により多極電機子１を再び保持し、第２スピンドル機構２０を多極電機子１に向けて前進させて支持部材２５を多極電機子１の磁極３に係合させる。その後、インデックス機構５０のインデックス軸５３が、待機位置に下降する。このようにして、再び待機状態となると、新たな磁極３に対して上記と同様の方法により線材Ｗを巻線する。
【００７７】
すべての磁極３への巻線が完了すると、巻終わりの線材Ｗを線材繰り出し部３１のワイヤクランプ３４によって保持し、ワイヤクランプ３４と多極電機子１と間の線材Ｗを、カッタ４３により切断する。同時に、第２スピンドル機構２０を後退させ、第１スピンドル機構１０のチャック機構１５を開放して、巻線された多極電機子１を取り外す。以上の工程により、多極電機子１の磁極３への巻線が完了する。
【００７８】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００７９】
本実施形態によれば、線材Ｗが、サイドフォーマ６１によって多極電機子１の軸方向に沿うように転向され、磁極３間のスロット４に向けて多極電機子１の径方向に案内される。これにより、多極電機子１の軸方向に沿った状態で線材Ｗが径方向からスロット４に挿入されるため、巻線する磁極３に隣り合った磁極３と線材Ｗとの接触を抑制することができる。したがって、周方向に並ぶ複数の磁極３に対して安定して巻線することができる。また、隣接する磁極３への線材Ｗの接触が抑制されるため、磁極３の数が多く隣接する磁極３の間隔が狭い場合であっても、磁極３に対して安定してスピンドル巻線を行うことができる。
【００８０】
また、サイドフォーマ６１は、一対のセンタフォーマ６０と共に回転軸方向に進退可能である。このため、巻線の過程において、線材Ｗを巻線する位置、より具体的には、すでに巻線された線材Ｗに隣接する位置までより安定して精度よく案内することができる。このため、巻線中の線材Ｗのねじれや破断を抑制できるとともに、巻線された線材Ｗ間に生じる隙間を抑制して占積率を向上させることができる。
【００８１】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００８２】
上記実施形態では、サイドフォーマ６１は、第２フォーマ移動機構８０によって、回転軸方向に進退可能である。これに対し、サイドフォーマ６１を移動させる機構を設けず、サイドフォーマ６１は、第２スピンドル機構２０の第２スピンドル軸２０ａに対して相対移動不能に構成されてもよい。つまり、サイドフォーマ６１は、スライド機構２４によって第２スピンドル軸２０ａと一体的に移動する場合のみ、回転軸方向に移動するように構成されてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、単一のサイドフォーマ６１が、センタフォーマ６０の周方向の片側に配置される。これに対し、センタフォーマ６０を多極電機子１の周方向に挟むような位置に一対のサイドフォーマ６１を設けてもよい。言い換えれば、センタフォーマ６０の周方向の両側のそれぞれにサイドフォーマ６１を設けてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、第１スピンドル機構１０は、一対の対向フォーマ６３を有する。これに対し、対向フォーマ６３は必須のものではなく、第１スピンドル機構１０が一対の対向フォーマ６３を有していない構成でもよい。
【００８５】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００８６】
放射状に延びる磁極３が周方向に並んで複数設けられる多極電機子１の磁極３に線材Ｗを巻線する巻線装置１００は、多極電機子１を支持し回転軸Ｏに沿って配置された磁極３を回転軸Ｏを中心として回転させる第１スピンドル機構１０と、第１スピンドル機構１０と同期回転し、第１スピンドル機構１０と対向配置されて第１スピンドル機構１０と共に多極電機子１を支持する第２スピンドル機構２０と、線材Ｗを多極電機子１に向けて供給する線材供給部３０と、線材Ｗを磁極３に向けて案内する一対のセンタフォーマ６０と、線材Ｗを磁極３に向けて案内するサイドフォーマ６１と、を備え、一対のセンタフォーマ６０は、多極電機子１の軸方向から磁極３を挟むように互いに対向配置され、サイドフォーマ６１は、磁極３間に形成されるスロット４に向けて線材Ｗを多極電機子１の径方向に案内する。
【００８７】
また、放射状に延びる磁極３が周方向に並んで複数設けられる多極電機子１の前記磁極３に線材Ｗを巻線する巻線方法は、磁極３を回転軸Ｏを中心に回転させ、多極電機子１の軸方向から磁極３を挟むように配置された一対のセンタフォーマ６０によって線材Ｗを磁極３に向けて案内すると共に、一対のセンタフォーマ６０から多極電機子１の周方向に離間して配置されたサイドフォーマ６１によって線材Ｗを磁極３間のスロット４に向け多極電機子１の径方向に案内して、線材Ｗを磁極３の周囲に巻回する。
【００８８】
これらの構成では、サイドフォーマ６１によって線材Ｗが磁極３間のスロット４に向けて多極電機子１の径方向に案内される。これにより、線材Ｗが径方向からスロット４に挿入されるため、隣接する磁極３に対する線材Ｗの接触を抑制することができる。したがって、周方向に並ぶ複数の磁極３に対して安定して巻線することができる。
【００８９】
また、巻線装置１００は、スロット４に対してサイドフォーマ６１を進退させる第１フォーマ移動機構７０をさらに備える。
【００９０】
この構成では、サイドフォーマ６１がスロット４に対して進退可能であるため、巻線される線材Ｗを所望の位置により精度よく案内することができる。これにより、巻線される線材Ｗのねじれや破断が抑制されると共に、巻線された線材Ｗ間に生じる隙間を抑制して占積率を向上させることができる。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００９２】
１        多極電機子
３        磁極
４        スロット
１０      第１スピンドル機構
２０      第２スピンドル機構
３０      線材供給部
６０      センタフォーマ
６１      サイドフォーマ
８０      第２フォーマ移動機構（移動機構）
１００    巻線装置
【図１】
2020145778.tif 000003
【図２】
2020145778.tif 000004
【図３】
2020145778.tif 000005
【図４】
2020145778.tif 000006
【図５】
2020145778.tif 000007
【図６】
2020145778.tif 000008
【図７】
2020145778.tif 000009