(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル間で素線を切断することなく２つのコイルを巻くことができる巻線機において、
両側面に巻枠台座を有し、駆動機構により回転駆動される巻取り駆動体と、
巻枠台座に装着され、同一回転軸線上に並べて配置された、第１及び第２の巻枠と、
第１の巻枠に素線を供給する第１の素線供給部と、
第２の巻枠に素線を供給する第２の素線供給部と、
を備え、
巻取り駆動体には、コイル同士の接続区間の素線を第１の巻枠から第２の巻枠へと導く、接続区間ガイド手段が設けられ、第１及び第２の素線供給部からそれぞれ供給される素線の端部を接合した素線を、所定の長さをもってガイドすることを特徴とする巻線機。
【請求項２】
コイル間で素線を切断することなく２つのコイルを巻くことができる巻線機において、
巻枠台座を有し、駆動モータにより回転駆動可能なキャリアと、
巻枠台座に装着され、巻枠回転の径方向に並べて配置される、第１及び第２の巻枠と、
第２の巻枠が装着される台座に設けられ、コイル同士の接続区間の素線を、第1の巻枠から第２の巻枠へと所定の長さをもって導く接続区間ガイド手段と、
を有する巻線機。
【請求項３】
コイル間で素線を切断することなく２つのコイルを巻くことができる巻線機において、
巻枠台座を有し、駆動モータにより回転駆動可能なサンギアと、
サンギアと同軸にかつ分離して回転可能なキャリアと、
巻枠台座を有し、キャリアの側面に回転自在に軸支されたプラネタリギアと、
サンギア及びプラネタリギアのそれぞれの巻枠台座に装着された、第１及び第２の巻枠と、
第２の巻枠が装着される台座に設けられ、コイル同士の接続区間の素線を、第１の巻枠から第２の巻枠へと所定の長さをもって導く接続区間ガイド手段と、
第１及び第２の巻枠に対し素線を供給する素線供給部と、
を備え、
キャリアを非回転状態に拘束した状態で第１の巻枠に素線を巻き付け、その素線を接続区間ガイド手段を介して第２の巻枠へと導き、プラネタリギアとキャリアを係合した状態で第２の巻枠に素線を巻き付けることを特徴とする巻線機。
【請求項４】
請求項１に記載の巻線機であって、
第１及び第２の素線供給部からそれぞれ供給される素線の端部をコイル形成前に接合され、
接合された素線を前記接続区間ガイド手段がガイドしてから素線の巻き付けが開始されることを特徴とする巻線機。
【請求項５】
請求項２又は３に記載の巻線機において、
前記接続区間ガイド手段は複数形成されており、前記接続区間の素線の長さに応じて使い分けが可能であることを特徴とする巻線機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル間で素線を切断することなく複数のコイルを巻くことができる巻線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コイルを形成するための巻線機は、典型的には所望のコイル形状に相当する巻枠（芯金）を有する。この巻枠に、素線としての導線を巻き付けることによりコイルが形成される。
【０００３】
モータ等のコイルでは、高出力化のために巻数を増加することが望ましい。この要求に応えるためには、導線を整列させることが効果的であり、コイルのサイズが同一でも巻数が増える。またモータ等の高出力化のためには平角線を用いることが効果的である。平角線とは四角形の断面を有する導線である。円形断面の導線を用いるのと比較して、平角導線を用いることにより、導線間の隙間を小さくできる。
【０００４】
特開平８−３１７６１０号公報には、２つのコイルを連続して形成できる巻線機が開示されている。巻枠への導線の巻き付けにより、１つのコイルが形成される。その隣に導線を巻き付けることにより第２のコイルが形成される。コイル間の接続が不要になるという利点が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来装置は、軸方向に重ねて使う２つのコイルを作る装置である。そのようなコイルを作るために、互いに接する２つのコイルを１つの巻枠上に形成する。両コイルは、クランク状の段差にて直接繋がっており、すなわち両コイルの間には接続区間がない。
【０００６】
これに対し、複数のコイルの間にある程度の長さの接続区間を設けることが必要な場合がある。この場合、接続区間の両端とコイルの位置関係（コイルの周上のどの部分から接続区間が始まるか、あるいは、コイルから導線が逸れて分岐するか）のばらつきおよび接続区間長のばらつきが生じるのを防ぐことが求められる。複数のコイルをそれぞれの適切な位置に配置できなくなるのを防ぐためである。
【０００７】
例えば、１２の磁極に６ペアのコイルを装着したモータを考える。１ペアのコイルは、隣り合う２つの磁極にそれぞれ装着される。そのため、１ペアを構成する２つのコイルの間には、適当な長さの接続区間が必要である。この接続区間が長すぎるとコイル線がたるむ。接続区間の導線が短すぎるとコイルを装着できない。コイルの不適切な位置から接続区間が始まる場合も、コイルの適切な装着が困難になる。
【０００８】
このように、接続区間を介して連続する２つのコイルを巻くときは、接続区間の位置および長さが一定であることが求められる。しかしながら、従来技術ではこのような要求に適切に応えることができなかった。例えば上記の特開平８−３１７６１０号公報では、コイル同士が密着し、両者の間に接続区間がないので、このような問題が生じなかった。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の連続するコイルを形成するときに、接続区間が適切に形成される巻線機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様では、コイル間で素線を切断することなく２つのコイルを巻くことができる巻線機において、両側面に巻枠台座を有し、駆動機構により回転駆動される巻取り駆動体と、巻枠台座に装着され、同一回転軸線上に並べて配置された、第１及び第２の巻枠と、第１の巻枠に素線を供給する第１の素線供給部と、第２の巻枠に素線を供給する第２の素線供給部と、を備え、巻取り駆動体には、コイル同士の接続区間の素線を第１の巻枠から第２の巻枠へと導く、接続区間ガイド手段が設けられ、第１及び第２の素線供給部からそれぞれ供給される素線の端部を接合した素線を、所定の長さをもってガイドすることを特徴とする。
【００１４】
この態様によれば、接合された素線が接続区間ガイド手段にガイドされた状態で、第１および第２の素線供給部から、第１および第２の巻枠へと、同時に素線が供給される。したがって、２つの連続するコイルを同時に形成することができる。コイル形成時間が短縮可能であり、生産性を向上できる。
【００１５】
（２）本発明の別の態様では、コイル間で素線を切断することなく２つのコイルを巻くことができる巻線機において、巻枠台座を有し、駆動モータにより回転駆動可能なキャリアと、巻枠台座に装着され、巻枠回転の径方向に並べて配置される、第１及び第２の巻枠と、第２の巻枠が装着される台座に設けられ、コイル同士の接続区間の素線を、第１の巻枠から第２の巻枠へと所定の長さをもって導く接続区間ガイド手段と、を有する。この巻枠配置によれば、巻枠回転軸を短くでき、装置の全長を短縮することが可能である。
【００１６】
（３）本発明のさらに別の態様では、コイル間で素線を切断することなく２つのコイルを巻くことができる巻線機において、巻枠台座を有し、駆動モータにより回転駆動可能なサンギアと、サンギアと同軸にかつ分離して回転可能なキャリアと、巻枠台座を有し、キャリアの側面に回転自在に軸支されたプラネタリギアと、サンギア及びプラネタリギアのそれぞれの巻枠台座に装着された、第１及び第２の巻枠と、第２の巻枠が装着される台座に設けられ、コイル同士の接続区間の素線を、第１の巻枠から第２の巻枠へと所定の長さをもって導く接続区間ガイド手段と、第１及び第２の巻枠に対し素線を供給する素線供給部と、を備え、キャリアを非回転状態に拘束した状態で第１の巻枠に素線を巻き付け、その素線を接続区間ガイド手段を介して第２の巻枠へと導き、プラネタリギアとキャリアを係合した状態で第２の巻枠に素線を巻き付けることを特徴とする。
【００１７】
まず、プラネタリギアが自転可能、公転不能な状態で、プラネタリギアとともに回転する巻枠に素線を巻き付け、一つ目のコイルを形成する。次に、プラネタリギアが公転可能、自転不能な状態で、サンギアとともに回転する巻枠に素線を巻き付け、二つ目のコイルを形成する。好ましくは、上記のプラネタリギア機構は適当な制御装置により制御される。
【００１８】
このように、本発明によれば、プラネタリギアを備えた比較的簡素な構成の装置により、コイル間の接続区間がねじれることなく、２つのコイルを連続して形成できる。
【００１９】
（４）本発明の一態様では、第１及び第２の素線供給部からそれぞれ供給される素線の端部をコイル形成前に接合され、接合された素線を前記接続区間ガイド手段がガイドしてから素線の巻き付けが開始される。この態様によれば、素線の巻付けの前に素線がガイドに導かれる。すなわち、一つのコイルから別のコイルに移る段階になってから接続区間の素線をガイドするのではない。したがって素線がガイドから外れにくくなるという利点が得られる。
【００２０】
（５）本発明の一態様では、前記接続区間ガイド手段は複数形成されており、前記接続区間の素線の長さに応じて使い分けが可能である。この態様によれば、コイル同士の接続区間の素線の長さの異なるコイルを巻き分けることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明する。本実施形態では、モータ用のコイルを形成する巻線機に本発明が適用される。
【００２２】
＜実施形態１．＞
図１は、本実施形態の巻線機の斜視図である。巻線機は部分的に分解され、かつ模式的に示されている。この巻線機は、素線が巻き付けられた素線供給ロール１０と、巻取り被駆動歯車１３と、被駆動歯車１３の両側に装着される第１巻枠１１および第２巻枠１２と、被駆動歯車１３を回転させる駆動機構１４とを含む。
【００２３】
素線供給ロール１０は、ロールアクチュエータ１５により軸方向（矢印１６）に往復移動可能である。ロール１０には、素線としての平角線が巻き付けられている。平角線とは四角形の断面を有する導線である。平角線を用いることにより、円形断面の導線を用いるのと比較して、導線間の隙間を小さくできる。巻枠を回転させると、素線が引っ張られ、ロール１０から引き出される。なお、これ以降素線が平角線の場合を説明するが、本発明は素線断面が丸であっても適用できる。
【００２４】
巻取り被駆動歯車１３の側面には巻枠台座１７が設けられている。被駆動歯車１３の反対側の側面にも、同一形状の台座が対称に設けられている。第１巻枠（芯金）１１は、巻付け部（芯部）１１ａとフランジ部１１ｂを有する。第２巻枠（芯金）１２も同様に、巻付け部（芯部、図示せず）およびフランジ部１２ｂを有する。フランジ部１１ｂ、１２ｂは、歯車側の巻枠台座１７と同一形状を有する。
【００２５】
第１巻枠１１は、スライドタイプの第１巻枠アクチュエータ２１により駆動され、被駆動歯車１３の回転軸方向（矢印２３）に移動可能である。コイル形成時、第１巻枠１１は、被駆動歯車１３の台座に密着するように配置される。このとき、第１巻枠１１の中心が被駆動歯車１３の回転軸上に位置するように、かつ、台座とフランジが同一角度位置で向き合うように、巻枠が位置決めされる。
【００２６】
第２巻枠１２についても同様である。すなわち、第２巻枠１２は、スライド式の第２巻枠アクチュエータ２２により駆動され、被駆動歯車１３の回転軸方向（矢印２４）に移動可能である。そしてコイル形成時、被駆動歯車１３に巻枠１２が密着される。これにより、被駆動歯車１３の両側に対称的に第１巻枠１１および第２巻枠１２が配置される。
【００２７】
図１に示されるように、巻取り被駆動歯車１３の外周面には、接続区間ガイド溝２５が設けられている。このガイド溝２５は、本発明の接続区間ガイド手段として機能する。ガイド溝２５は、第１巻枠１１から第２巻枠１２へと、コイル同士の接続区間の導線を所定の経路（溝底を通る経路）に沿って導く。ガイド溝２５は、歯車回転軸に対して斜めに設けられている。
【００２８】
次に、被駆動歯車１３を回転させる駆動機構１４は、巻取り駆動モータ２６と、巻取り駆動モータ２６の出力により回転する３つの駆動歯車２７を含む。３つの駆動歯車２７は、被駆動歯車１３を取り囲んでおり、等間隔を空けて配置されており、それぞれ被駆動歯車１３と噛み合っている。これら３つの駆動歯車２７は、図示しない歯車機構を介して繋がっており、同期回転する。
【００２９】
ここで、図１では被駆動歯車１３および駆動歯車２７の歯が省略されているが、各歯車には任意な適当なタイプの歯を適用できる。例えば、平歯車またはヘリカルギアが適用できる。
【００３０】
上記の複数のアクチュエータ、つまりロールアクチュエータ１５、第１巻枠アクチュエータ２１、第２巻枠アクチュエータ２２および巻取り駆動モータ２６は、制御部２８により制御されている。制御部２８は、これらのアクチュエータを同期して動作させる。制御部２８は、その他にも巻線機全体を制御する。
【００３１】
次に、図２（ａ）〜図２（ｄ）の参照し、本実施形態の巻線機の動作を説明する。図２では、図１の装置の一部の構成が簡略化のために省略されている。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示すように、第１巻枠１１および第２巻枠１２が巻取り被駆動歯車１３の両側面に密着される。そして、素線供給ロールから引き出された素線の先端が、第１巻枠１１の所定位置に、図示しない固定装置を用いて固定される。次に、図２（ｂ）に示すように、駆動モータの回転が開始され、素線が第１巻枠１１に巻き付けられる。
【００３３】
このとき、巻枠１１の回転と同期した適当なタイミングで、供給ロール１０が往復移動する。巻枠１１の１回転に１度、ロール１０が導線１本分移動する。これにより、導線が一列ずつ隣接する導線と隙間を空けずに巻かれる。巻枠の全長分（コイルの全長分）を巻き終わると第１層が出来上がる。それからその上の層が同様に巻き付けられる。同様の巻付けが繰り返され、所定数の層が形成される。このようにして、必要なターン数の巻付けが終わると、一つ目のコイルが完成する。
【００３４】
上記の巻付け動作では、素線の整列巻付けが行われる。素線が隙間無く並ぶので、同一サイズでも素線の巻数が多くなる。これにより、モータ組付け時の占積率が増大する。占積率とは、回転電機の磁極間の、コイルを納めるスロットの断面積に対するコイルを形成する導線の断面積の総和の割合である。また本実施形態では、平角線の採用によっても占積率が増大している。この占積率の増大により、モータの高出力化が可能である。
【００３５】
図２に戻り、図２（ｃ）は、一つ目のコイルから二つ目のコイルへ移行するときの動作を示している。ここでは、以下に述べるように、駆動モータとロールアクチュエータとガイドアクチュエータが同期して動作する。
【００３６】
被駆動歯車１３の外周面にはガイド溝２５が設けられている。モータの回転により、ローラ１０の方を向く所定角度にガイド溝２５が到達する。このときに、ロールアクチュエータにより供給ロール１０が第２巻枠１２側へと移動される。またガイドアクチュエータ２９（図１には示さず）が、素線を第２巻枠１２へ向けて付勢する。素線は、アクチュエータ２９のアームに押され、ガイド溝２５を通り抜ける。溝の傾斜を考慮し、溝の両端の周方向の距離ｄ（図２（ｄ）参照）と対応する角度だけ歯車１３が回転する間に素線がガイド溝２５を通り抜けるように、アクチュエータが制御される。
【００３７】
次に、図２（ｄ）に示すように、第２巻枠１２に素線が巻き付けられ、２つ目のコイルが形成される。このときの巻付け動作は、一つ目のコイル巻付けと同様である。所定ターン数の巻き付けにより、所定の列数および層数をもつ整列コイルが形成される。第２のコイルが出来上がると、切断装置３０（図１では示さず）により、素線が所定の位置で切断される。
【００３８】
次に、図３に示すように、ガイド溝２５が下側に位置する状態で、被駆動歯車１３が停止する。そして、第１巻枠１１および第２巻枠１２が、それぞれ、第１巻枠アクチュエータ２１および第２巻枠アクチュエータ２２によって、被駆動歯車１３から離され、所定の待機位置に運ばれる。これにより、完成した２つのコイル３１、３２は、接続区間３３の素線を介して繋がったまま、自重により下方へ落下し、取り出される。
【００３９】
この後、再び両巻枠１１、１２が歯車１３に密着される。図２（ａ）に戻り、次のコイルの巻付けが開始される。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。上記のように、本実施形態では、２つのコイルを連続して巻くことができる。連続するコイルの自動巻が可能である。２つのコイルを別々に作ってから接続する場合と比較して、結線処理作業が不要であり、結線処理のための材料が不要になり、材料コストおよび製造コストの削減が図れる。また結線部分をなくすことにより、品質ばらつきが低減する。以上より生産性を向上することができる。
【００４１】
特に、本発明によれば、コイル同士の接続区間の素線が、ガイド手段により所定の経路に沿って導かれる。すなわち本実施形態では、ガイド溝により、溝底を通る所定の経路に沿って素線が導かれる。したがって、接続区間の両端とコイルの位置関係が一定であり、また、接続区間の長さが一定である。
【００４２】
前述したように、本実施形態ではモータ用のコイルが形成される。２つのコイルは、例えばモータステータの２つの磁極にそれぞれ装着される。このとき、接続区間の導線は、モータステータの端面を通って一つのコイルから別のコイルへと渡る部分である。この渡り部分の長さが長すぎるとコイル線がたるむ。逆に渡り部分が短すぎるとコイルを装着できないことがある。またコイルの不適切な位置から渡り部分が始まる場合も、コイルの適切な装着が困難になる。本発明によれば、このような事態の発生を防ぐことができる。
【００４３】
また本実施形態では、２つの巻枠が同一回転軸線上に並べて配置される。したがって、これら２つの巻枠の駆動機構の構造が比較的簡単でよい、という利点が得られる。
【００４４】
また本実施形態では、２つの巻枠の中間部材である被駆動歯車１３にガイド溝が設けられている。この構成により、完成したコイルの取り出しが容易である。本実施形態では、前述したように、完成したコイルの自重を利用してコイルが取り出し可能となっている。
【００４５】
また本実施形態では、各アクチュエータの連動により、２つのコイルが自動的に連続して巻かれる。この自動化により、生産性が向上し、品質の安定化も図れる。
【００４６】
なお、本実施形態では、図１に示したように、２つの巻枠１１、１２は被駆動用歯車１３から脱着された。これに対し、一方または両方の巻枠が歯車１３の側面に一体的に設けられ、あるいは常に取り付けられていてもよい。この場合は、フランジ部分のみが脱着される。その他、巻枠を適当に分割する構成が採用されてもよい。
【００４７】
また本実施形態では、３つの駆動歯車が設けられた。これに対し、一部の歯車が削除され、あるいはアイドラーとして機能してもよい。ただし、この場合でも駆動歯車がガイド溝を越えるための必要な機能は確保されるように構成する。
【００４８】
また、図２（ｃ）のガイドアクチュエータ２９を設けないでもよい。モータの回転と供給ロールの軸方向移動の同期によって、素線がガイド溝に導かれる。
【００４９】
以上に述べたようにしてコイルを巻く場合、コイルの第１層目の必要ターン数を確保することが困難になることがある。図１１（ａ）、（ｂ）には、そのような不具合の説明図が示される。すなわち、図１１（ａ）において、巻枠のＡ面からコイルを巻き始める場合、その第１周目の第１コーナ部での素線の位置は、第１周目における巻線の整列位置であり、この位置が第２コーナ部、第３コーナ部においても維持されて巻線を整列させることが可能となる。このまま巻枠のＤ面までコイルを巻いて行き、この面で第１周目から第２周目への周の変更が行われる。したがって、Ｄ面の終点すなわち第４コーナ部においては、○印部分に示されるように、第１周目の最後の部分が第２周目の巻線整列位置にくることになる。このような状態でコイルを巻いていくと、図１１（ｂ）の○印部分で示されるように、第１層目の最終周の第４コーナ部で、すでに最終周の１周前として巻かれた素線と干渉し、第１層目として必要なターン数が１周分確保できなくなることになる。
【００５０】
図１２（ａ）、（ｂ）には、上記不都合を解消するための例が示される。すなわち図１２（ａ）においては、素線の周が変わる場所がＤ面ではなくＡ面に変更されている。このために、図１２（ａ）の○印部分に示されるように、巻枠台座１７の素線の巻き始めにあたる部分に溝１００が形成されている。この溝１００は、Ａ面において素線の周が変更されるように、その深さが徐々に浅くなるように構成されている。このため、この溝１００の中に素線が入り込み、図１１（ａ）の○印部分で示された第１周目の第４コーナ部、すなわち第１周目の巻き始めの素線と第４コーナ部における巻き終わりの素線とが干渉してしまう場所において、第１周目の巻き終わりの巻線整列位置を確保することができる。これにより、コイルの第１周目の第１コーナ部から第４コーナ部のいずれにおいても、第１周目の素線整列位置に素線を整列させることができる。したがって、図１２（ｂ）の○印部で示されるように、第１層目の最終周においても、すでに巻かれた最終周の一周前の素線と干渉することなく、第１層目の必要ターン数を確保することができる。
【００５１】
図１３には、本実施形態１の変形例が示され、図１と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。モータ用の２連続カセットコイル等においては、２つのコイル同士の接続区間の素線の長さが短いものと長いものの２種類存在する。このため、図１に示された本実施形態に係る巻線機においても、コイル間の接続区間の素線の長さを適宜変更できる構成とすることが望ましい。図１３に示された変形例は、このような接続区間の長さが異なる２連続カセットコイルに対応するためのものである。
【００５２】
図１３において特徴的な点は、図１において一箇所設けられていたガイド溝が２箇所設けられている点にある。ガイド溝２５ｂが短い接続区間に対応し、ガイド溝２５ｃが長い接続区間に対応している。また、被駆動歯車１３の側面の所定位置には、接続区間の素線の長さ調整用ピン１０２が形成されている。接続区間の長いコイルを形成する場合には、一方のコイルが巻き終わった後、ガイド溝２５ｃを素線が通過し、長さ調整用ピン１０２を介して他方のコイルの巻き付けが開始される。これにより、コイル間の接続区間の素線の長さとして所定の距離を確保することができる。
【００５３】
この長さ調整用ピン１０２の形成位置は、例えば、ここに素線が架けられたときに、図１２（ａ）、（ｂ）に示された溝１００に素線が入り込める位置とすることが好適である。これにより、図１２（ａ）、（ｂ）で説明したようにコイルの第１層目のターン数を所定数確保することが可能となる。
【００５４】
図１４から図１９には、図１３に示された変形例の動作説明図が示される。なお、図１４から図１９では、長い接続区間の場合について説明する。
【００５５】
図１４において、一方のコイル（１コイル目）がその必要ターン数巻き終えた状態となっている。
【００５６】
この状態からさらに図１４の矢印１０３の方向に被駆動歯車１３を回転させ、図１５に示されるように、長い接続区間用のガイド溝２５ｃと素線供給用のロール１０からの素線が一致する位置まで被駆動歯車１３を余分に回転させる。
【００５７】
次に、図１３に示されたロールアクチュエータ１５によりロール１０を２コイル目側に移動させ、図１５の矢印１０４方向に素線を移動させる。これにより、図１６に示されるように、ガイド溝２５ｃに素線を通し、被駆動歯車１３を矢印１０５の方向すなわちコイルを巻き取る方向とは逆方向に回転させる。同時に、第２巻枠１２を巻枠台座１７から離し、第２巻枠１２と巻枠台座１７との間に隙間を作ることにより、素線をその隙間に通すことができる状態にする。
【００５８】
その状態のまま、図１７に示されるように、さらに矢印１０５方向への逆回転を続け、素線が長さ調整用ピン１０２の付近の角度に来た時点でロール１０を１コイル目側に戻し、図１７に示される矢印１０６の方向に素線を移動させて長さ調整用ピン１０２にかける。
【００５９】
次に、図１８に示されるように、被駆動用歯車１３をさらに矢印１０５方向に逆回転させ、２コイル目の巻き付け開始位置に到達したら、逆回転を停止する。この状態で、第２巻枠１２を被駆動歯車１３側に押し付け、被駆動歯車１３を正回転させて２コイル目の巻き付け動作を開始する（図１９）。なお、長さ調整用ピン１０２の高さは、巻枠台座１７の高さよりも低く構成されている。これにより、素線を２コイル目に巻き取る際にも干渉しないようにすることができる。また、素線が長さ調整用ピン１０２から外れないように、長さ調整用ピン１０２の先端につばを設けた構成とすることも好適である。
【００６０】
以上のような構成により、複雑な装置構成とすることなく接続区間の長短の巻き分けを行うことができ、必要とする長さの接続区間を確保することができる。
【００６１】
＜実施形態２．＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図４は、本実施形態の巻線機を示している。この巻線機は、図１の巻線機と異なり、２つの素線供給ロール１０ａ、１０ｂと、両ロールと被駆動歯車１３の間に配置された接合機４０とを有する。また、被駆動歯車１３の接続区間ガイド溝は、図１の巻線機と異なり、歯車回転軸と平行に設けられている（傾いていない）。その他の構成は図１の巻線機とほぼ同様であり、各構成に同一符号が付されている。
【００６２】
２つの供給ロール１０ａ、１０ｂは、軸方向に並べて、同一軸線上に配置されている。各供給ロール１０ａ、１０ｂには、素線としての平角線が巻き付けられている。そして両供給ロール１０ａ、１０ｂは、それぞれ、第１ロールアクチュエータ１５ａおよび第２ロールアクチュエータ１５ｂにより、軸方向（矢印１６ａ、１６ｂ）に往復移動される。両アクチュエータ１５ａ、１５ｂは、制御部２８の制御の下で、両ロール１０ａ、１０ｂを軸方向に対称に移動させる。
【００６３】
接合機４０は、両ロール１０ａ、１０ｂから引き出された素線の端部を接合する装置であり（図５のＡ部参照）、制御部２８により制御される。接合方法は、例えば、はんだ付け、ろう付け、溶接、かしめなどのいずれかが適当であるが、これらには限定されない。
【００６４】
次に、図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照し、本実施形態の巻線機の動作を説明する。図６では、図１の装置の一部の構成が簡略化のために省略されている。
【００６５】
まず、前準備作業として、２つの供給ロール１０ａ、１０ｂから素線が引き出され、２本の素線の両端が接合機４０により接合される。そして図６（ａ）に示すように、素線の接合部分が被駆動歯車１３の接続区間ガイド溝２５ａに挿入される。図示のように、第１巻枠１１および第２巻枠１２は、巻取り被駆動歯車１３の両側面に密着されている。なお、素線上の接合部分以外の部分がガイド溝内に配置されてもよい。
【００６６】
次に、図６（ｂ）に示すように、駆動モータの回転が開始される。モータ回転に伴って被駆動歯車１３、第１巻枠１１および第２巻枠１２が回転する。この回転により、ガイド溝の一端から延びる素線が第１巻枠１１に巻き付けられ、同時に、ガイド溝の他端から延びる素線が第２巻枠１２に巻き付けられる。素線に作用する張力により、ガイド溝２５ａの底部に素線が位置する。
【００６７】
ここでも上述の実施形態と同様に、素線が整列するように巻き付けられる。すなわち、各層では隣合う列の素線が密着するように、モータの回転と素線供給ロールの往復移動が同期する。特に本実施形態では、両供給ロール１０ａ、１０ｂが被駆動歯車１３を中心として対称に動作する。これにより、対称形状をもつ２つのコイルが同時に形成される。
【００６８】
次に、図６（ｃ）に示すように、切断装置３０ａ、３０ｂ（図４では示さず）により、両コイルから延びる素線が所定の位置で切断される。さらに、図６（ｄ）に示すように、実施形態１と同様にしてコイルが取り出される。すなわち、ガイド溝２５ａが下側に配置され、第１巻枠１１および第２巻枠１２が後退する。これにより、連結された２つのコイルは自重により下方へ落下し、取り出される。図７は完成品であり、２つのコイルが接続区間を介して接続されている。この後、再び両巻枠１１、１２が歯車１３に密着される。図６（ａ）に戻り、次のコイルの巻付けが開始される。
【００６９】
以上、本発明の好適な第２の実施形態を説明した。本実施形態によっても、上述の実施形態１と同様の本発明の効果が得られる。すなわち、接続区間の素線がガイド溝により所定の経路に沿って導かれるので、接続区間の位置および長さが一定になる。
【００７０】
さらに、本実施形態によれば、第１および第２の素線供給部から、第１および第２の巻枠へと、同時に素線が供給される。したがって、２つの連続するコイルを同時に形成することができる。コイル形成時間が約半分に短縮可能であり、生産性を向上できる。
【００７１】
また本実施形態によれば、コイル単品同士を接続する部品およびそのための結線作業をも半減できるという利点が得られる。
【００７２】
また本実施形態によれば、複数の素線供給部が設けられ、巻付け作業前に素線がガイド手段に配置される。すなわち、一つのコイルから別のコイルに移るときに素線をガイドするのではない。したがって素線がガイドから外れにくくなるという利点が得られる。
【００７３】
また本実施形態によれば、ガイド溝が巻取り用フックとして機能する。このフックに素線が引っかけられる。したがって、素線の端部を巻枠に固定する構成が不要である。また、ガイド溝に素線を導くためにモータやアクチュエータを同期動作させる複雑な制御が不要になる、という利点も得られる。ここで説明した第１、第２の実施の形態におけるガイド溝２５，２５ａは回転軸に対して傾斜した場合と平行な場合を示しているが、第１の実施の形態においてガイド溝を回転軸に平行に形成することや、第２の実施の形態においてガイド溝を回転軸に傾斜して形成することも可能であり、その場合には溝の幅や形状、各アクチュエータ同士の同期の仕方を検討する必要がある。
【００７４】
＜実施形態３．＞
次に、本発明の好適な第３の実施形態について説明する。この巻線機は、実施形態１と同様に、素線供給ロール１０と、第１巻枠１１と、第２巻枠１２と、これらの巻枠を駆動するための駆動機構５０とを含む。実施形態１と異なり、２つの巻枠は、巻枠回転の径方向に並べて配置されている。また駆動機構５０は実施形態１と大きく異なっており、以下に述べるようにプラネタリギアを利用した構造を有する。
【００７５】
駆動機構５０においては、巻取り駆動モータ５２の出力軸にサンギア５４が連結されている。サンギア５４を挟んで２つのプラネタリギア５６、５８が配置され、これらはサンギア５４と噛み合っている。ここでも、実施形態１と同様に各歯車の歯は図中から省略されている。
【００７６】
プラネタリギア５６、５８は、円板・リング型のキャリア６０により支持されている。キャリア６０は、プラネタリギア５６、５８と係合可能である。係合状態では、プラネタリギア５６、５８の自転が拘束される。非係合状態ではプラネタリギア５６、５８は自由に回転する。またキャリア６０はロック可能であり、ロック状態ではキャリア６０が回転せず、したがってプラネタリギア５６、５８が公転しない。非ロック状態では、キャリア６０はサンギア５４とともに回転する。これらのキャリア６０の動作は、キャリアアクチュエータ６２によって実現される。
【００７７】
第１巻枠１１は、一方のプラネタリギア５６の側面から突出している。第１巻枠１１は、巻枠台座６４と、台座の上の巻付け部６６を有する。巻付け部６６の断面形状が、成形目標のコイル形状と一致する。巻付け部６６の中心は、プラネタリギア５６の回転軸上に位置する。第１巻枠フランジ６８は、巻枠台座６４と同一形状を有する。この第１巻枠フランジ６８は、実施形態１と同様、第１巻枠アクチュエータ７０により移動され、第１巻枠１１に対して着脱される。
【００７８】
また、第２巻枠１２は、サンギア５４の側面から突出している。第２巻枠１２も第１巻枠１１と同様に、巻枠台座７４と巻付け部７６を有する。巻付け部７６の中心は、サンギア５４の回転軸上に位置する。そして、第２巻枠フランジ７８は、巻枠台座７４と同一形状を有し、第２巻枠アクチュエータ８０により移動され、第２巻枠１２に対して着脱される。
【００７９】
第１巻枠１１と第２巻枠１２の相違点として、第２巻枠１２の台座７４は、第１巻枠の台座６４より高い。また、図８では台座７４の向こう側に隠れているが、後述するように台座７４には、接続区間の素線をガイドするための溝が切られている。
【００８０】
上記の巻取り駆動モータ５２、キャリアアクチュエータ６２、第１巻枠アクチュエータ７０、第２巻枠アクチュエータ８０は、制御部８２により制御されている。素線供給ロール１０を軸方向に往復移動するロールアクチュエータ８４も制御部８２により制御される。制御部８２は、これらのアクチュエータを同期して動作させる。制御部８２は、その他にも巻線機全体を制御する。
【００８１】
次に、本実施形態の巻線機の動作を説明する。まず、巻枠フランジ６８、７８が移動され、それぞれ巻枠１１、１２に密着される。キャリアアクチュエータ６２が動作し、キャリア６０がロック状態におかれ、すなわち回転しないように拘束される。さらに、キャリア６０とプラネタリギア５６、５８の係合が解除される。これにより、プラネタリギア５６、５８は、サンギア５４の周りを公転しないが、自転可能な状態におかれる。
【００８２】
この状態で、素線が供給ロール１０から引き出され、素線の先端が第１巻枠１１に固定される。そして巻取り駆動モータ５２およびサンギア５４の回転が開始する。上述のように、プラネタリギア５６、５８は自転可能であるが、公転不能である。したがって、プラネタリギア５６、５８は、サンギア５４の回転に伴って、一定の位置で回転する。
【００８３】
プラネタリギア５６とともに第１巻枠１１が回転し、巻枠１１に素線が巻き取られる。ここでも、上述の実施形態と同様に、素線が整列するように巻き付けられる。すなわち、各層では隣合う列の素線が密着するように、モータ５２の回転と素線供給ロール１０の往復移動が同期制御される。所定ターン数の巻付けにより、一つ目のコイルが完成する。この時点でモータ５２を一旦停止する。
【００８４】
次に、キャリアアクチュエータ６２が、プラネタリギア５６、５８とキャリア６０を係合する。さらにアクチュエータ６２が、キャリア６０のロックを解除する。これにより、プラネタリギア５６、５８は、公転可能であって、自転不能な状態におかれる。それから巻取り駆動モータ５２を反対方向に回転させる。図９に示すように、サンギア５４の回転に伴ってプラネタリギア５６が公転する。
【００８５】
ここで、図９および図１０を参照すると、公転開始後の最初の半周において、第２巻枠１２の台座部分に設けられた接続区間ガイド溝８６へと素線が導かれる。すなわち、プラネタリギア５６および第１巻枠１１が半周する直前に、素線供給ロール１０が、第２巻枠１２に対応する位置へと軸方向に移動する。このモータ５２とロール１０の同期制御により、素線が接続区間ガイド溝８６にはまり込む。好ましくは、実施形態１と同様に、素線をガイド溝８６に確実に導くためのガイドアクチュエータ（図示せず）が設けられる。
【００８６】
図１０に示すように、接続区間ガイド溝８６は、第２巻枠１２の巻枠台座７４を斜めに横切っている。ガイド溝８６は、第１巻枠１１から第２巻枠１２へと、コイル同士の接続区間の素線を所定の経路（溝底を通る経路）に沿って導く。
【００８７】
さらにモータ回転を継続すると、今度は素線が第２巻枠１２に巻き付けられる。ここでも、モータとロールを連携させる制御により、素線が整列するように巻き付けられる。
【００８８】
この巻付け動作では、第１巻枠１１が自転することなく、第２巻枠１２の周りを公転する。したがって、１つ目のコイルと２つ目のコイルの接続区間の素線にねじれが発生しない。また、第１巻枠１１が、第２巻枠１２より十分に低い位置にある。したがって第１巻枠１１と素線の干渉も発生しない。
【００８９】
第２巻枠１２への所定ターン数の巻付けが終わると、モータ５２が停止する。そして、図９の切断装置８８により、素線が所定の位置で切断される。第１巻枠フランジ６８および第２巻枠フランジ７８が、それぞれ第１巻枠アクチュエータ７０および第２巻枠アクチュエータ８０によって、対応する巻枠１１、１２から離され、所定の待機位置に運ばれる。そして、完成した２つのコイルが取り外される。この後、巻枠フランジ６８、７８が巻枠１１、１２に再び装着され、次のコイルの巻付けが開始される。
【００９０】
本実施形態の変形例として、巻枠の巻付け部６６、７６が、巻枠フランジ６８、７８側に設けられてもよい。この場合は、上述の他の実施形態と同様に、自重を利用してコイルを取り出せる、という利点が得られる。
【００９１】
また本実施形態では、プラネタリギアの外側にリングギアが設けられていなかったが、リングギアを設けることも好適である。サンギアとリングギアを回転させることにより、プラネタリギアに所望の動作をさせることができ、上述の自転および公転を必要に応じて適当に行わせることができる。キャリアアクチュエータを省略可能である。
【００９２】
以上、本発明の好適な第３の実施形態を説明した。本実施形態によっても、上述の実施形態１と同様の本発明の効果が得られる。すなわち、接続区間の素線がガイド溝により所定の経路に沿って導かれるので、接続区間の位置および長さが一定になる。
【００９３】
また本実施形態によれば、複数の巻枠が、巻枠回転の径方向に並べて配置されている。この巻枠配置によれば、巻枠回転軸を短くでき、装置の全長を短縮することが可能である。
【００９４】
また本実施形態によれば、プラネタリギアを利用して第１巻枠１１に第２巻枠の周りを公転させることにより、コイル同士の接続区間における素線のねじれが防止される。
【００９５】
ここで、複数のコイルを連続して形成する巻線機では、上述のように接続区間のねじれを防止する構成を設けることが重要である。ねじれ防止機構がないと、巻枠回転の度にねじれが増長し、最終的には導線がねじ切れる可能性がある。本発明によれば、このねじれ防止機構が、プラネタリギアを用いた比較的簡単な構成により実現される。複雑な構成が不要であり、装置の簡素化および小型化が図れる、という利点が得られる。なお、上述の他の実施形態１、２では、複数の巻枠を回転軸方向に配列することにより、接続区間のねじれが簡単に防止されている。
【００９６】
図２０（ａ）、（ｂ）には、本実施形態３に係る巻線機の変形例が示される。本変形例は、図１３に示されたものと同様に、コイル間の接続区間の素線の長さの長いものと短いものとを巻き分けることが可能な巻線機に関するものである。図２０（ａ）、（ｂ）においては、前述したように、プラネタリギア５６の回転により１コイル目で必要なターン数を巻き終えた後、巻き付け動作を停止し、キャリア６０の回転により２コイル目の巻き付け動作に移行する。この際に、サンギア５４とプラネタリギア５６との位相を適宜調整することにより、２つのコイル間の接続区間の長さを調整することができる。すなわち、２コイル目の巻き付け動作をサンギア５４の回転により巻付け部７６で開始しようとするときに、サンギア５４とプラネタリギア５６との位相を図２０（ａ）に示されるようにすると、１コイル目の巻き終わり点１１０と、２コイル目の巻き始め点１１２との距離Ｌ１が２つのコイル間の接続区間の長さとなる。
【００９７】
また、サンギア５４とプラネタリギア５６との位相を、図２０（ｂ）のようにした場合には、１コイル目の巻き終わり点１１０と２コイル目の巻き始め点１１２との距離は、Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４となる。したがって、２個のコイル間の接続区間の長さは、図２０（ａ）の場合が短く、図２０（ｂ）の場合が長くなる。このようにして、長短２種類の接続区間を有するコイルの巻き分けを行うことができる。
【００９８】
なお、図２０（ａ）、（ｂ）に示された変形例においては、長短２種類の巻き分けだけでなく、サンギア５４及びプラネタリギア５６の位相を適宜コントロールすることにより、２つのコイル間の接続区間の長さを任意のものとすることができる。これにより、コイルの適用範囲を広くすることができる。
【００９９】
以上に本発明の好適な３つの実施形態を説明したが、本発明がこれらの実施形態に限定されないことはもちろんである。すなわち、本実施形態は、本発明の範囲内で当業者により変更可能である。例えば、上述の実施形態では巻枠の数が２つであったが、巻枠は３つ以上でもよい。そして、３つ以上連続するコイルを形成してもよい。また、上述の実施形態では、接続区間ガイド手段がガイド溝により構成されたが、ガイド手段は他の構成であってもよい。例えばガイドピンでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の巻線機を示す図である。
【図２】図１の巻線機の動作を示す図である。
【図３】図１の巻線機のコイル取出し方法を示す図である。
【図４】実施形態２の巻線機を示す図である。
【図５】図４の巻線機における、２つの素線供給ロールから供給される素線の接合を示す図である。
【図６】図４の巻線機の動作を示す図である。
【図７】図４の巻線機により形成されるペアコイルを示す図である。
【図８】実施形態３の巻線機を示す図である。
【図９】実施形態３の巻線機を示す図である。
【図１０】実施形態３の巻線機の第２巻枠の部分拡大図である。
【図１１】コイルの第１層目の巻き取りの様子の説明図である。
【図１２】コイルの第１層目の巻き取りにおいて第１周目の改良方法の説明図である。
【図１３】図１に示された実施形態１の巻線機の変形例を示す図である。
【図１４】図１３に示された巻線機の動作説明図である。
【図１５】図１３に示された巻線機の動作説明図である。
【図１６】図１３に示された巻線機の動作説明図である。
【図１７】図１３に示された巻線機の動作説明図である。
【図１８】図１３に示された巻線機の動作説明図である。
【図１９】図１３に示された巻線機の動作説明図である。
【図２０】図８に示された実施形態３の巻線機の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０  素線供給ロール、１１  第１巻枠、１２  第２巻枠、１３  被駆動歯車、１４  駆動機構、２５，２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  接続区間ガイド溝、２６，５２  巻取り駆動モータ、２７  駆動歯車、２８  制御部、２９  ガイドアクチュエータ、３０  切断装置、４０  接合機、５４  サンギア、５６，５８  プラネタリギア、６０  キャリア、６２  キャリアアクチュエータ  １００  溝、１０３，１０４，１０５、１０６  矢印、１０２  長さ調整用ピン、１１０  １コイル目の巻き終わり点、１１２  ２コイル目の巻き始め点。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003622632.tif 000017
【図１７】
0003622632.tif 000018
【図１８】
0003622632.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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