(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状のヨーク部から半径方向内側または外側に突出するとともに、前記ヨーク部の中心から半径方向外側に投影した断面が矩形形状を有した複数の磁極ティースの周囲にコイルを巻線するために、巻線用の線材を繰り出すノズルと、
前記ノズルが取り付けられ、前記ノズルを前記ヨーク部の中心軸方向に移動させるベルトと、このベルトの両端に設けられたプーリの一方に出力軸が接続された減速機と、応答周波数の可変範囲が前記ベルトの固有周波数を含み、前記減速機の入力軸に接続された駆動モータとを含み、前記ノズルを前記ヨーク部の中心軸方向に駆動するノズル軸方向駆動機構と、
前記ノズルを前記ヨーク部の半径方向に駆動するノズル半径方向駆動機構と、
前記ヨーク部の中心軸周りに前記ヨーク部を回転させるヨーク部駆動機構と、
前記断面において前記断面を構成する４辺に平行でありかつこの４辺の各長さ以下の長さを有する４本の直線と、この４本の直線の終端部において前記直線に接する４つの円孤とによって構成される軌道上を、前記ノズルの先端部が、前記ノズルの先端部と前記線材が直前に接した前記磁極ティースの角部との距離が増加しながら移動するように、前記ノズル軸方向駆動機構、前記ノズル半径方向駆動機構、及び前記ヨーク部駆動機構を制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする多極電機子のコイル巻線装置。
【請求項２】
ノズル軸方向駆動機構は、
駆動モータのモータ軸に設けられた回転検出器を含み、
制御装置は、
目標値と前記回転検出器からの出力に基づく観測値との差分に基づいて前記駆動モータを駆動制御することを特徴とする請求項１に記載の多極電機子のコイル巻線装置。
【請求項３】
駆動モータの容量が４００Ｗ以上で１ｋＷ以下であることを特徴とする請求項１又２に記載の多極電機子のコイル巻線装置。
【請求項４】
減速機は、遊星ローラを用いた構成であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多極電機子のコイル巻線装置。
【請求項５】
減速機は、径違いの２つのローラを用いた構成であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多極電機子のコイル巻線装置。
【請求項６】
リング状のヨーク部から内側又は外側に突出する複数の磁極ティースを有する鉄心を形成する工程と、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコイル巻線装置のノズル部が前記磁極ティースの周囲を周回しつつ線材を繰り出すことによりコイルを巻線する工程とを備えた多極電機子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、小型モータやレゾルバ等の多極電機子のコイル巻線装置、及び多極電機子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型モータやレゾルバ（角度検出器）などに用いられる多極電機子は、リング状のヨーク部から半径方向内側または外側に突出した複数の磁極ティースの周囲に、コイルを巻線することにより構成されている。このような磁極ティースに巻線を行う場合には、コイル巻線の線材の供給部であるノズルを磁極ティース内に配置し、ノズルをヨーク部の中心軸方向、及び半径方向に駆動させ、同時にヨーク部をヨーク部の中心軸周りに回転させることにより、各磁極ティースに巻線を行っていた。これら３種類の駆動機構を、以降ノズル軸方向駆動機構、ノズル半径方向駆動機構、及びヨーク部駆動機構と呼ぶ。
上記３種類の駆動機構の中でも、ノズル軸方向駆動機構は巻線速度の高速化に直接関連するため、駆動機構の慣性を低減するため軽量化の必要がありベルトドライブ方式が用いられていた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８７２５８（８−２１頁、図１−１６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のとおり、ノズル軸方向駆動機構は巻線速度の高速化のために、駆動モータの応答周波数が比較的高く、この応答周波数の可変範囲内に、ベルトの持つ固有周波数が含まれる場合がある。ノズル軸方向駆動機構はノズル先端位置が目標位置に収束するように制御を行っているが、モータの応答周波数がベルトの固有周波数に近接すると制御ゲインが大きくなるため、ノズル先端位置が目標位置からオーバーシュートして、目標位置周りでの振動が大きくなり、ノズル先端の位置精度が劣化する。
巻線時には線材に絶えずテンションをかけておくために、ノズル先端部は規定の軌跡を描くように駆動制御される必要があるが、上記のような場合にはノズル先端部の位置が不正確となるため、線材が緩んでしまうことがあった。
【０００５】
特にレゾルバなどのセンサとして多極電機子を用いる場合には、巻線されたコイルの位置が検出精度に直接影響を及ぼすことになるが、上記のようにノズル先端部の位置がずれると巻線位置がずれることになり、また緩んだターンに次のターンが重なり合ってコイルが大型化するため、検出精度のよいレゾルバを得ることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、モータの応答周波数がベルトの固有周波数に近接することによってノズル位置精度が劣化することを防ぎ、高速であり、かつ、コイル位置を精度よく巻線することができる多極電機子のコイル巻線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】
【０００７】
この発明に係る多極電機子のコイル巻線装置は、リング状のヨーク部から半径方向内側または外側に突出するとともに、ヨーク部の中心から半径方向外側に投影した断面が矩形形状を有した複数の磁極ティースの周囲にコイルを巻線するために、巻線用の線材を繰り出すノズルと、ノズルが取り付けられ、ノズルをヨーク部の中心軸方向に移動させるベルトと、このベルトの両端に設けられたプーリの一方に出力軸が接続された減速機と、応答周波数の可変範囲がベルトの固有周波数を含み、減速機の入力軸に接続された駆動モータとを含み、ノズルをヨーク部の中心軸方向に駆動するノズル軸方向駆動機構と、ノズルをヨーク部の半径方向に駆動するノズル半径方向駆動機構と、ヨーク部の中心軸周りにヨーク部を回転させるヨーク部駆動機構と、断面において断面を構成する４辺に平行でありかつこの４辺の各長さ以下の長さを有する４本の直線と、この４本の直線の終端部において直線に接する４つの円孤とによって構成される軌道上を、ノズルの先端部が、ノズルの先端部と線材が直前に接した磁極ティースの角部との距離が増加しながら移動するように、ノズル軸方向駆動機構、ノズル半径方向駆動機構、及びヨーク部駆動機構を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る多極電機子のコイル巻線装置によると、コイル位置を精度よく巻線することが可能となるとともに、位置精度のよいコイルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は実施の形態１による多極電機子の巻線装置１の模式図を示し、図１（ａ）は側面図を、（ｂ）はＡ−Ａ断面を正面方向から投影した図を各々示す。また、図２は本巻線装置１がコイル巻線を行う対象である多極電機子２の中心軸方向の断面図（ａ）とヨーク部外形図（ｂ）を示す。
図２に示すように、多極電機子２は鉄心を構成するリング状のヨーク部３とヨーク部３から半径方向内側に突出して形成された複数の磁極ティース４、及び磁極ティース４の周囲に巻きつけられたコイル５から構成される。尚、本図ではヨーク部３から半径方向内側に突出して形成されている磁極ティース４（インナーコアタイプ）を示しているが、ヨーク部３から外側に突出したタイプ（アウターコアタイプ）のものに対しても本実施の形態による巻線装置１は適用可能である。多極電機子２の鉄心は、ヨーク部３と磁極ティース４の外形を有する薄い電磁鋼鈑をプレスにより打ち抜き、この打ち抜かれた鋼鈑を積層し、溶接その他の方法により一体化することによって形成される。
【００１０】
コイル５の巻線は、この線材を供給するノズル６の先端部を、磁極ティース４の周囲を回転させながら行う必要があるが、このノズル６の動きは、巻線装置１に設けられたノズル軸方向駆動機構、ノズル半径方向駆動機構、及びヨーク部駆動機構の３種類の駆動機構を組み合わせて動作させることにより実現される。
【００１１】
ノズル軸方向駆動機構は、ノズル６をヨーク部３の中心軸方向（図１で上下方向）に駆動するためのものであり、ノズル６を取り付けるベース板７、ベース板７をヨーク部３の中心軸方向に移動させるベルト８、このベルト８の上端に配置された駆動側プーリ９、同ベルト８の下端に配置された従動側プーリ１０、駆動側プーリ９を回転させるモータ１１、モータ１１と駆動側プーリ９の間に設けられ、入力軸がモータ１１に、出力軸が駆動側プーリ９に接続された減速機１２から構成される。駆動側プーリ９と従動側プーリ１０の各軸受、及びモータ１１と減速機１２は、共通の支持部材１３によって支持されている。
【００１２】
ここで、減速機１２として、図１（ｂ）にはギアを用いたものを示している。ギアの中でも遊星ギアを用いると、小型、低慣性で高い減速比を得ることができる。ギアを用いたもの以外に、遊星ローラ、径違いの１組のローラを用いたものが挙げられる。
図３は遊星ローラ１４を用いた構成を示す。遊星ローラ１４を用いた減速機１２の構成は遊星ギアを用いたものと同様であり、外輪ローラ１５の内部中央に太陽ローラ１６が配置され外輪ローラ１５と太陽ローラ１６の間に複数の遊星ローラ１４が配置される。遊星ローラ１４の各回転軸は遊星キャリア１７に取り付けられ、太陽ローラ１６、外輪ローラ１５の回転軸はフレーム１８に取り付けられる。
【００１３】
遊星ローラ１４と太陽ローラ１６、外輪ローラ１５間は接触し、摩擦力により互いに滑らずに回転する。遊星キャリア１７の回転軸をモータの出力軸に連結し、太陽ローラ１６の回転軸をベルト８を駆動する駆動側プーリ９に連結した場合、減速比は（Ｄ１＋Ｄ３）／Ｄ１で表される。ここで、Ｄ１は太陽ローラ１６の直径、Ｄ３は外輪ローラ１５の直径を示す。例えばＤ１が２０ｍｍ、Ｄ３が８０ｍｍである場合減速比は５となる。
このように遊星ローラ１４は接触回転により動力を伝達するので、本発明の減速機１２として用い高速に往復運動する場合に、遊星ギアを用いる場合と比べて騒音が小さく、寿命が長くなるという利点がある。
【００１４】
図４は、径違いの１組のローラを用いた構成を示す。ベルト８を駆動する駆動側プーリ９には大ローラ１９が連結されている。小ローラ２０にはモータ１１が連結されており、小ローラ２０と大ローラ１９はベルト２１で連結されている。モータ１１の回転は小ローラ２０から大ローラ１９に伝達され、その直径の比の減速比が得られる。この場合も、遊星ギアを用いる場合と比べて騒音が小さく、寿命が長くなるという利点がある。
【００１５】
ノズル半径方向駆動機構は、図１に示すように支持部材１３に搭載されたノズル軸方向駆動機構全体を図１（ｂ）の左右方向に動かせるように、モータ２２、ボールねじ２３、リニアガイド２４より構成されている。
ヨーク部駆動機構は、ヨーク部３の下部に設けられたモータ２５によって、ヨーク部３をその中心軸周りに回転させるものである。このモータ２５は、支持部材１３とは独立な図示しない支持部材によって支持されている。
尚、各駆動機器については、実際にはカップリング等の駆動伝達部品が必要であるが、その図示、ならびに説明については省略する。
【００１６】
次にこの巻線装置１を用いた巻線方法について説明する。
ヨーク部３の内周にノズル６を挿入し、ノズル６から線材を繰り出しつつ、ノズル６をノズル軸方向駆動機構による上下方向の動きと、ヨーク部駆動機構による回転方向の動きを組み合わせることにより、ノズル６の先端は磁極ティース４の周りを回転し、線材が磁極ティース４に巻き付けられる。ノズル半径方向駆動機構を用いて線材の幅分だけノズル６を図１（ｂ）で左右方向に移動させることにより、次のターンを巻線することが可能となる。以上の動きを繰り返して行うことにより、コイル５が形成される。
この３種類の駆動機構が協調をとって動作できるように、制御装置２６からの指令が３種類のモータアンプ２７、２８、２９に出力されており、これらモータアンプから出力されるパルスに従い各駆動機構のモータ１１、２２、２５が回転動作を行う。
【００１７】
以上の巻線手順から判るように、ノズル半径方向駆動機構は１ターンに１回動かすだけであり、そのストロークも線材幅分だけであるためごく小さいものであるから、モータ２２の応答周波数は低い。これに比べるとノズル軸方向駆動機構やヨーク部駆動機構の移動ストロークが長いため、巻線速度を上げるためにはモータ１１、２５の各応答周波数を上げる必要がある。
特にノズル軸方向駆動機構は図１に示すようにベルト駆動を行うため、ベルトの固有周波数とモータ１１の応答周波数との干渉が問題となってくる。下記にこのモータ１１の運動について、解析を実施する。
【００１８】
ノズル軸方向駆動機構は、典型的には図５（ａ）に示すように軌道上の位置に対応してその速度波形がほぼ台形になるように制御される。この場合は、制御対象の加速度（＝モータのトルク）は、図５（ａ）を一階微分した図５（ｂ）に示すようなパターンとなる。
実際の巻線装置１において、図５（ａ）でＡ点からスタートして磁極ティース４の周りを回ってＡ点に戻るまで約５０ｍｓ程度であるため、その回転周波数は典型的には約２０Ｈｚであるが、この時本図に示すように加速、定速、減速、停止の各区間の時間が等しいとすると、加速度の基本周波数はその４倍である約８０Ｈｚとなる。
【００１９】
モータ１１の回転制御は、ノズル６の先端部の軌道が所定の精度内に収まるように、上記周波数よりも高速に行う必要がある。通常は制御対象の有する周波数の３倍程度の余裕をもってモータの応答周波数が定められるため、約２４０Ｈｚがこの巻線装置１における典型的なモータの応答周波数ということになる。この応答周波数は運転員により適宜調整されて、フィードバックゲインという形でモータアンプ２７に設定される数値である。
【００２０】
一方、ベルトの固有周波数ｆｎは、下記数式１によって与えられる。
【００２１】
【数１】
0005561417.tif 000002
ここで、
ｋ：ベルト８のばね定数
ｍ：ベルト８の駆動対象物（ノズル６、ベース板７等）の質量
である。典型的な値として、ｋ＝２８７４Ｎ／ｍｍ、ｍ＝１．３５ｋｇを用いると、ｆｎ＝２３３Ｈｚとなる。
【００２２】
モータの応答周波数について、上記では典型的な例を示したが、必要とされる巻線速度、ティースの断面寸法やこれに対するノズル先端部の軌道の設定、加減速のパターン等に応じて変化しうる幅を持っている。この可変範囲内においてベルトの固有周波数が含まれると、モータの応答周波数がベルトの固有周波数に近接する可能性があるため制御ゲインが大きくなり、ノズル先端部の振動も大きくなるという問題が発生することとなる。上記に示した計算例では、ｆｎの２３２Ｈｚと典型的なモータの応答周波数２４０Ｈｚが近接しているため、上記の問題が発生することとなる。
【００２３】
モータ１１についての運動方程式は、下記数式２にて表現される。
【００２４】
【数２】
0005561417.tif 000003
ここで、
θ：モータ１１の回転角
Ｊ：モータ１１の慣性モーメント
Ｔｍ：モータ１１の発生トルク
Ｔｂ：モータ１１、減速機１２の内部ベアリング摩擦
Ｔｒｅａｃ：減速機１２の被駆動側からの反力トルク
η：減速比
速度方向は上下方向に周期的に切り換わるような振動状態であるため、摩擦力の方向は周期的な速度方向の変化に応じて切り換わるので、数式２は
【００２５】
【数３】
0005561417.tif 000004
と表現できる。
減速機１２の被駆動側からの反力トルクＴｒｅａｃは、被駆動側の２個の慣性モーメントとそれらを連結するベルトの弾性を模擬したばね要素からの振動反力となるので、
【００２６】
【数４】
0005561417.tif 000005
ここで、
【００２７】
【数５】
0005561417.tif 000006
ｋ：ベルト８のばね定数
ｒ：駆動側プーリ９の半径（＝従動側プーリ１０の半径）
θ２：駆動側プーリ９の回転角
θ３：従動側プーリ１０の回転角
Ｊ２：駆動側プーリ９の慣性モーメント
Ｔｂ２：従動側プーリ１０、減速機１２の摩擦トルク
である。数式４、５を数式３に代入して、
【００２８】
【数６】
0005561417.tif 000007
となる。
数式６は、振動工学などでよく用いられる１自由度振動系と同じ式である。よく知られているように、数式６の振動特性に影響する減衰係数ζ、固有角振動数ωｎは数式７、８にて表される。
【００２９】
【数７】
0005561417.tif 000008
【００３０】
【数８】
0005561417.tif 000009
減衰係数ζは大きいほど振動の減衰が大きいので、減速機１２、モータ１１、駆動側プーリ９、従動側プーリ１０の摩擦トルクＴｂ、Ｔｂ２が大きいほどモータの回転減衰がよく効くことが数式６より判る。
また、数式６の右辺第２項が従動側プーリ１０、ベルト８からの振動反力トルクとなるが、減速比ηを大きくすればモータの受ける振動反力トルクは小さくなり、ベルト振動の影響を受けにくくできることがわかる。
【００３１】
数式６において減速機１２の減速比ηを１とした場合に、モータ１１への指令したトルクに対して、モータの回転角度がどのように応答するか周波数特性を確認した結果を図６に示す。図６（ａ）はゲイン曲線を示すが、２３２Ｈｚ付近にベルトの固有周波数（ｆｎ）に対応するピーク値が観測される。図６（ｂ）は位相曲線を示すが、同じ周波数付近で位相が約−１５０°から約−３００°まで大きく変化していることが判る。
従って、モータ１１の応答周波数がベルト８の固有周波数ｆｎに近接した場合には、この周波数付近において制御ゲインが上昇するため、ノズル先端位置が目標位置からオーバーシュートして、目標位置周りでの振動が大きくなり、ノズル先端の位置精度が劣化し、コイル５の巻線精度も悪化することとなる。
【００３２】
ノズル６が制御目標値周りで振動する様子を模式的に表したのが図７（ａ）である。モータ１１の回転は、モータ軸に設けられた回転検出器（ロータリーエンコーダ等）により離散的に測定される。従って、実際は破線で示すように目標値周りでほぼ正弦波に近い振動をしているのにもかかわらず、実線で示されるように階段上の波形であるかのように観測されるため、目標値と観測値との差分が誤って認識される。この誤った差分に基づいてモータの駆動制御を行うことになるため制御指令も誤差が大きいものとなり、ノズル６の振動を抑えるのが困難であり、逆にその振幅を増大させてしまうような場合もあった。
【００３３】
これに対して、減速機１２をモータ１１と駆動側プーリ９の間に設けた場合は、η倍モータの回転数が増え、回転検出器からの出力は図７（ｂ）のような波形となるため、目標値と観測値との差分が精度よく認識される。従って、モータ１１の応答周波数がベルト８の固有周波数に近接した場合においても、差分を収束させるように制御できるため、振動の振幅を低減させることが可能となる。
【００３４】
以上述べた通り、本実施の形態に係る多極電機子のコイル巻線機によると、ノズル軸方向駆動機構においてモータ１１と駆動側プーリ９の間に減速機１２を介在させることにより、駆動モータの回転角度の検出分解能を向上させることができる。従って、より正確なモータ回転角度の測定値に基づいてモータ駆動制御を適正に行うことができるようになるため、ノズル軸方向駆動機構に使用されるモータ１１の応答周波数がベルト８の固有周波数に接近してノズル先端部の振動が増大した場合であっても、ノズル先端位置の目標値周辺での振動の振幅を抑制して、ノズル先端部は精度よく規定の軌跡を描くように駆動制御できる。
このため、線材には常にテンションがかけられてゆるみが発生することがなく、コイル位置を精度よく巻線することが可能となる。
【００３５】
また、減速機１２を搭載した場合には、モータ１１の回転角度が減速比η倍増加することになるため、ノズル６の移動量が同じであっても、モータ１１に与える制御用パルスの量は、減速機１２を搭載しない場合に比べてη倍多くなる。パルスの量が多くなるほど、１パルスあたりのノズルの移動量が細かく制御できるため、モータ１１の応答周波数がベルト８の固有周波数から離れた状態において使用する場合においても、位置決めの精度を高くすることができる。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態１においては、ノズル軸方向駆動機構のモータ１１とベルト８を回転させる駆動側プーリ９の間に減速機１２を介在させ、モータ１１の制御性を改善させることによりノズル６の位置、並びにコイル５の巻線精度を向上させることを目的とするものであったが、実施の形態２においては、ノズル６の軌道を工夫することによりノズル６から繰り出される線材の緩みを防止し、もってコイル５の巻線精度を向上させることを目的とするものである。なお、機器の構成は、図１に示した実施の形態１と同じであるため説明を省略する。
【００３７】
図８は、本実施の形態におけるノズル６の軌道を、図２においてＢ−Ｂの断面から投影したものであり、図９は対比のために従来のコイル巻線時におけるノズルの軌道を同じ方向から投影したものである。
巻線時のノズル６の軌道について、まず従来例を元に説明する。ノズル６は磁極ティース４の周囲を回転するように駆動されるため、図９に示すように磁極ティース４のある角部Ａ点に線材の一端が接触した状態でノズル６の先端がＰ１からＰ２に移動するような場合を想定する。
【００３８】
図２に示した磁極ティース４の配置状況から判るように、隣接する磁極ティース間の距離が狭いため、ノズル６の先端部の軌道としては縦長の楕円軌道をとらざるを得ないことが多かった。この場合には、Ａ−Ｐ１の距離Ｌ１と、Ａ−Ｐ２の距離Ｌ２とを比べると、Ｌ２＜Ｌ１という関係になるため、ノズル６の先端部がＰ１からＰ２に移動する際には線材が緩んでしまい、巻線精度の劣化をもたらすという問題があった。
【００３９】
本実施の形態におけるノズル６の軌道は、図８に示すように磁極ティース４の断面を構成する４辺に平行でありかつこの各辺の長さ以下の長さを有する４本の直線と、この４本の直線の終端部において各直線に接する４つの円弧によって構成されている。
本実施の形態においてノズル６の先端部がＰ１、Ｐ２、Ｐ３と移動した場合の磁極ティース４の角部ＡからＰ１、Ｐ２、Ｐ３までの距離がどのように変化するかを図１０に基づき説明する。
【００４０】
ノズル６の先端部が直線部を移動している場合、Ｐ１からＰ２に移動するに従って、Ａ−Ｐ２の距離がＡ−Ｐ１の距離よりも明らかに長くなるため、線材が緩むことはない。
次に、円弧上にあるＰ３の場合についてＡ点との距離について検討する。図１０に示すように円弧の中心を原点Ｏとするｘ−ｙ座標系において、Ｏ−Ｐ３とｙ軸とのなす角をφ、Ｏ−Ａとｙ軸とのなす角をβとする。また、Ｏ−Ｐ３の距離をｒ、Ｏ−Ａの距離をＲで表す。ここで直線部の軌道の長さは磁極ティース４の各辺の長さと等しいか、これよりも短いため、原点Ｏは磁極ティース４の断面内部に存在し、０＜β≦π／２の関係がある。
上記定数並びに変数を用いると、Ａの座標は（−Ｒｓｉｎβ、Ｒｃｏｓβ）で表されるため、Ａ−Ｐ３間の距離Ｌ（φ）は下記数式９にて示される。
【００４１】
【数９】
0005561417.tif 000010
これをθについての変化を調べるために１回微分すると、
【００４２】
【数１０】
0005561417.tif 000011
が得られる。
ここで、０≦φ≦π／２より、０＜φ＋β≦πであるため、ｄＬ（φ）／ｄφ≧０となり、この円弧区間において、Ｌ（φ）は単調に増加する。
従って、Ｐ１〜Ｐ２〜Ｐ３のいずれの区間においても、ノズル６の先端部と磁極ティース４の角部との距離は常に増加することがわかった。
【００４３】
以上本実施の形態に示したように、ノズル６の軌道が上記に示したような直線群と円弧群の組み合わせとなるように、制御装置２６によって各モータ１１、２２、２５の動作を制御することにより、ノズル６が磁極ティース４の周囲を回転しても線材が緩むことはない。従って、既に巻線されたコイルがほどけて巻線位置がずれたり、次のターン巻線時に緩んだターンの線材の一部を巻き込んでコイルが大型化したりするような問題も発生せず、位置精度のよいコイルを得ることができる。
【００４４】
実施の形態３．
本実施の形態においては、モータ１１の容量の最適化を行う。機器の構成は、図１に示した実施の形態１と同じであるため説明を省略する。
巻線速度を高速化するため、また、モータ１１の回転を高精度で制御するために、下記数式１１にて与えられる、モータ１１が発生しうる最大角加速度αを極力大きくする必要がある。
【００４５】
【数１１】
0005561417.tif 000012
【００４６】
ここで、Ｔｍａｘはモータ１１の最大トルク、Ｊ０は自己慣性モーメント、Ｊ１はノズル軸方向駆動機構を構成する各機器の負荷慣性モーメント、ηは減速機１２の減速比である。Ｊ１／η２の項はベルト駆動方式としてそもそも負荷の低減を図っている上に、減速比の２乗分低減されるため、Ｊ０≫Ｊ１／η２の関係が成り立つ。よって、本巻線装置においてモータ１１の発生しうる角加速度αは、結局Ｔｍａｘ／Ｊ０とモータ１１そのものの有する特性によって決まることとなる。
【００４７】
図１１にモータ１１に用いられるサーボモータについて、横軸に定格出力をとり、最大トルク（Ｔｍａｘ；単位［Ｎ・ｍ］）、及び最大角加速度（α：単位［×１０３ｓ−２］）を各々プロットしたものを示す。グラフはサーボモータの一例ではあるものの、各製造メーカによっておおよその傾向は本図に示すものと同様と考えてよい。
モータの定格出力が大きくなるに従い、最大トルクＴｍａｘは増加するが、同時に体格が大きくなるため、自己慣性モーメントＪ０も大きくなる傾向がある。市販されているサーボモータでは、ＴｍａｘよりもＪ０の方が増加の傾向が大きいので、α≒Ｔｍａｘ／Ｊｏは右下がりの曲線となる。すなわち、大きな角加速度αを得るためには、定格出力の小さなモータを選定することが有利であると考えられる。
【００４８】
一方、あまり容量の小さいモータの場合には、Ｊ１／η２の項がＪ０に対して無視しえなくなり、必要な巻線速度を得るための加速度を発生することが困難となる。従って、本巻線装置１用のモータ１１としては、４００Ｗ〜１０００Ｗの容量を選定することにより、大きな角加速度を得ながら、必要最低限のトルクを確保することが可能となる。
【００４９】
以上、本実施の形態の発明によると、４００Ｗ〜１０００Ｗの容量を有するモータ１１を選定することにより、モータ１１の角加速度αを大きくすることができるため、更にノズル６の制御精度を改善できると同時に、巻線速度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る多極電機子の巻線装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る多極電機子の中心軸方向の断面図、及びヨーク部の外形図である。
【図３】遊星ローラを用いた減速機の構造を示す図である。
【図４】径違いローラを用いた減速機の構造を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る多極電機子の巻線装置において、モータの回転速度と加速度のパターンを示す図である。
【図６】従来の多極電機子の巻線装置において、モータの制御特性を示すグラフである。
【図７】実際のモータの運動と回転検出器の測定値の時間変化を表す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る多極電機子の巻線装置において、ノズル先端部の軌道を示す図である。
【図９】従来例の多極電機子の巻線装置において、ノズル先端部の軌道を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る多極電機子の巻線装置において、ノズル先端部の軌道を解析するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る多極電機子の巻線装置において、モータの容量と角加速度α、最大トルクＴｍａｘの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
１  コイル巻線装置
２  多極電機子
３  ヨーク部
４  磁極ティース
５  コイル
６  ノズル
８  ベルト
９  駆動側プーリ
１０  従動側プーリ
１１  モータ
１２  減速機
１４  遊星ローラ
１９  小ローラ
２０  大ローラ
２６  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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