(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから繰り出される導線を、芯金に整列させつつ巻き付けて、所定の形状のコイルを形成するコイル形成装置であって、
前記導線を、形成されるコイルのある列から次の列に移行させるときに、この移行区間の始点位置で、当該導線を前記ある列の位置に保持する保持手段と、
前記保持手段により導線が保持された状態で、ノズルと芯金を相対移動させて、導線を次の列に移行させる列移行手段と、
を有し、
前記保持手段は、導線を第１の方向に列を形成していくときに対応する第１保持手段と、第１の方向と反対の向きの第２の方向に列を形成していくときに対応する第２保持手段を含み、
さらに、導線の巻き付けを、形成されるコイルのある層から次の層に移行するときに、前記次の層の列を形成する方向に対応する前記第１または第２の保持手段を芯金から離れる方向に退避させる退避手段、
を有し、
前記芯金は、ベース上に回転可能に設けられ、この回転によって導線をその周囲に巻き付け、
前記保持手段は、
前記移行区間の始点位置で、前記の導線保持を行うように導線に当接し、この位置で当接した状態で前記芯金と共に回転し、前記芯金に巻き付けられる前の導線と干渉する前に導線の保持を解除し、導線が前記移行区間の始点位置に巻き付けられると再度導線の保持を行う、押さえ部材、
を有する、
コイル形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコイル形成装置において、
前記保持手段は、
前記ベース上に、前記芯金軸方向に移動可能に配置され、前記押さえ部材の一部が当接し、押さえ部材の芯金軸方向の動きを規制する規制手段と、
を有し、
前記退避手段は、前記ベース上に配置されている、
コイル形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導線を芯金に巻き付けて所望の形状のコイルを形成する装置に関し、特に導線間の隙間を低減させるために、導線を整列させて巻き付けるコイル形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機や発電機など回転電機において、高出力化のために、コイルの巻き回数を増加することが行われるが、単純にこの回数を増加すると回転電機の大型化を招く。そこで、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（以下、占積率と記す）を高めることが行われる。占積率を高めるとは、すなわち導線を隙間なく配列することであり、このために導線を整列させて巻くコイル成形方法およびコイル成形装置が開発されている。このような装置に、特開平７−１８３１５２号公報がある。
【０００３】
このようなコイル成形は、回転電機の磁極またはこれに相当する形状を有する芯金に、導線を一列ずつ隣接する導線と透き間を空けずに巻き、コイルの全長分を巻き終わると、その上の層を同様に巻き付け、所定数の層を形成して行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のコイル成形の導線の巻き付けにおいて、ある列から次の列へ導線の巻き付けを移行する際に、これから巻き付ける導線を成形されるコイルの軸方向にずらす必要がある。このとき、すでに巻き付けが終了している導線が引かれてずれてしまい、導線間に隙間ができるという問題があった。そして、このような隙間が生じると、その層の最後の巻き付けの列の導線が当該層内に納まらず、所定の巻き回数を得ることができないという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかるコイル形成装置は、ノズルから繰り出される導線を、芯金に整列させつつ巻き付けて、所定の形状のコイルを形成するコイル生成装置であり、前記導線を、形成されるコイルのある列から次の列に移行させるときに、この移行区間の始点位置で、当該導線を前記ある列の位置に保持する保持手段と、前記保持部材により導線が保持された状態で、ノズルと芯金を相対移動させて、導線を次の列に移行させる列移行手段と、を有している。そして、前記保持手段は、導線を第１の方向に列を形成していくときに対応する第１保持手段と、第１の方向と反対の向きの第２の方向に列を形成していくときに対応する第２保持手段を含み、さらに、導線の巻き付けを、形成されるコイルのある層から次の層に移行するときに、前記次の層の列を形成する方向に対応する前記第１または第２の保持手段を芯金から離れる方向に退避させる退避手段も有している。
【０００６】
導線の巻き列移行時に、保持手段により導線を保持することにより、導線の形成されるコイルの軸方向の移動を抑えることができる。また、退避手段により、巻き層が変わった際に保持手段を形成されるコイルの半径方向に移動させることにより、次の層の巻き付けに対応することができる。
【０００７】
さらに、前記芯金は、ベース上に回転可能に設けられ、この回転によって導線をその周囲に巻き付けるものとすることができる。また、前記保持手段は、導線に当接し、前記芯金と共に回転する押さえ部材と、前記ベース上に、前記芯金軸方向に移動可能に配置され、前記押さえ部材の一部が当接し、押さえ部材の芯金軸方向の動きを規制する規制手段と、を有するものとすることができる。さらに、前記退避手段は、前記ベース上に配置されるものとすることができる。
【０００８】
前記押さえ部材の動きを定める規制手段と退避手段を、芯金と共に回転しないようにすることにより、全体の構成を簡易にすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１から図３には、本実施形態のコイル形成装置の概略構成が示されている。図１は全体を示す正面図、図２は要部を示す正面図、図３は要部を示す平面図である。
【００１０】
導線１０は、図１中右方向のノズル１１（図５参照）から、芯金１２に向けて供給される。芯金１２は、回転電機においてコイルが巻き付けられる磁極とほぼ同一の断面形状を有する。また芯金１２の図中上下の端には、端部板１４が配置され、形成されるコイルの軸方向の寸法を規制している。芯金１２は、芯金軸１６を介して回転テーブル１８上に固定され、この回転テーブル１８と一体となって、軸Ａを中心に回転する。この回転によって、繰り出されてくる導線１０を、その周囲に巻き取り、所定の形状のコイルを形成する。この形状は、芯金１２の軸直交断面の形状、端部板１４の間隔で定まり、取り付け対象となる回転電機の磁極の形状に対応して定められている。
【００１１】
芯金１２の上方の端部板１４には、軸Ｂまわりに揺動する揺動アーム２０が支持されている。その揺動アーム２０の先端には、ボールスプライン２２を介して、押さえロッド２４が図中上下方向に摺動可能に配置されている。押さえロッド２４の下端には、その下端が導線１０に当接することによって、導線１０の図中上方向への移動を押さえる導線押さえ２６が設けられている。また、押さえロッド２４の上端には自在キャスタ２８が配置され、この自在キャスタ２８はばね３０の付勢力によって常に規制板３２に当接している。規制板３２は、リニアガイド３４上を上下方向に移動可能となっている。
【００１２】
図３に示すように、揺動アーム２０は、ばね３６の付勢力により、その先端が芯金に向かう方向に付勢されている。また、退避用アクチュエータ３８が備えられている。後述するようにアクチュエータ３８は、伸張してその先端が揺動アーム２０を押し、ばね３６の付勢力に抗するように回転させる。これによって、導線押さえ２６が芯金１２から離れる方向に移動する。
【００１３】
なお、端部板１４、導線押さえ２６およびこれを支持する揺動アーム２０、押さえロッド２４などの構成は、芯金１２に対し、上下に対称に設けられている。以降の説明において、上下の構成を区別する場合は、上方の構成に添え字「ａ」を、下方の構成に添え字「ｂ」を付す。
【００１４】
次に、導線を巻き付ける行程について詳細に説明する。図４には、導線１０の巻き付け開始の状態が示されている。図２にも示されるように、導線１０の先端は、下方の端部板１４ｂに設けられた孔を通して下方に延び、反対側はノズル１１（図５参照）に向かって、下方の端部板１４ｂに沿って延びる。図５は、図４に示す芯金１２などの構成を、図４中下方より見た状態を示す模式図である。
【００１５】
この状態から、芯金１２、端部板１４および導線押さえ２６は、一体となって図４中右回りに回転する。このとき、導線押さえ２６は、押さえロッド２４、ばね３０および自在キャスタ２８を介して規制板３２により上下方向の動きを規制されているので、回転平面内でのみ運動する。言い換えれば、規制板３２の、自在キャスタ２８が当接する面は、その形状によって導線押さえ２６の上下方向の動きを定めており、本実施形態の場合この面は平面となっている。図６は、図４の状態から９０°回転した状態を示し、さらに図７は、図４の状態から２７０°回転した状態を示す。この状態で、コイルの第１層の第１列の巻き付けがほぼ終了する。図７の状態において、上下の導線押さえ２６ａ，２６ｂは、それぞれ、図５に示すように芯金１２の上下端より外側に位置するので、これらが巻き付け途中の導線１０と干渉することはない。
【００１６】
１回転が終了する直前において、規制板３２が下方に移動する。規制板３２の移動に伴って、上方の導線押さえ２６ａが、すでに芯金１２に巻き付けられた第１層第１列の導線１０の上方に当接する。ここから、図示しないノズル移動機構によってノズル１１が芯金１２に対して上方に移動し、図８に示すように、導線１０を、導線押さえ２６ａにより押さえた位置から屈曲させる。この状態から、芯金１２を図４に示す位置まで、すなわち１回転させる。次に、図９に示すように、ノズルが芯金１２に対して下方に移動し、導線１０をすでに巻き付けられている第１列の導線１０の隣に密着させる。この導線の位置が第１層第２列の位置となる。上方の導線押さえ２６ａにより、導線１０が第１列の位置に確実に保持され、図８に示すようにノズル１１が上方に移動しても、これに引きずられて、導線１０の位置がずれてしまうことがない。また、導線押さえ２６ａにより押さえられている位置から導線１０の巻き始め位置までである移行区間、すなわち形成されるコイルのある列から次の列に導線を移行させる区間の形状が、巻き付けと同時に定まるので、この部分のたるみや逆に長さが不足して導線に余計な張力がかかるなどの問題が発生しない。
【００１７】
第２列の巻き付けは、導線押さえ２６ａにより導線１０を保持した状態で、芯金１２、導線押さえ２６ａなどを一体とした状態で回転させて行う。巻き付け中の導線１０が導線押さえ２６ａと干渉する前に、規制板３２が上方に移動し、これとともに導線押さえ２６も上方に移動する。そして、芯金１２の２回転終了直前に、すなわちすでに巻き付けられている第２列の導線１０の上に、現在巻き付け中の導線１０が重なる直前に、導線押さえ２６ａが前記移行区間開始点の位置で第２列の導線に当接するように、再び規制板３２を下降させる。これにより、導線押さえ２６ａによりすでに巻き付けられた導線１０が保持される。この状態でノズル１１を芯金１２に対して上方に移動させ、さらに芯金１２をちょうど２回転となる位置まで回転させる。そして、ノズル１１を導線１０が第３列の位置となるまで下降させる。以下、同様の動作を繰り返す。
【００１８】
第１層の巻き付けが終了した状態が図１０に示されている。この後、第２層の巻き付けに移るが、第２層の第１列は、第１層の最終列の外側に巻き付けられ、巻き付けの列の移行区間手前まで巻き付けられる。このとき、導線押さえ２６ａ，２６ｂは、第１層の導線を押さえるのに適切な位置にあるので、このままでは第２層の導線を適切に保持することができない。言い換えれば、第１層の外側に巻き付けられる第２層の導線を保持するためには、少なくとも導線押さえ２６ｂは、より外側に、すなわち芯金１２から離れる方向に移動する必要がある。そこで、アクチュエータ３８を伸張して、その先端を揺動アーム２０に当接させてこれを押す。これによって、ばね３６の付勢力に抗して、導線押さえ２６ｂが芯金１２から離れる方向に移動する。その後、規制板３２を上方に移動させて導線押さえ２６ｂを第１層の導線の外周に当接する位置まで上方に移動させ、アクチュエータ３８を収縮させることによって実際に導線押さえ２６ｂを第１層の導線の外周に当接させる。さらに、規制板３２が上方に移動して、導線押さえ２６ｂが第２層の第１列に巻き付けられた導線の下方から当接する。そして、導線押さえ２６ｂですでに巻き付けられた導線を保持した状態で、ノズル１１を一旦下方に、続いて上方に移動させることによって、移行区間の導線１０の形状を定め、次の列の巻き付けに移行する。このノズル１１の移動は、図８および図９などに移動のちょうど反対向きの移動となる。このように、第２層は第１層とは逆向きに上から下へと導線を巻き付ける。これを繰り返して、所望の層数導線を巻き付けてコイルが形成される。
【００１９】
以上のように、本実施形態においては、すでに巻き付けられた導線１０が、ノズル１１の移動によりずれてしまうことを、確実に防止できる。また、列の移行区間における導線の形状を、導線を巻き付けつつ定めることができる。このことは、導線を概略形状で巻き付けた後、所定の型をコイルの軸方向から押圧して導線の移行区間の形状を整形する場合に対し次の点で有利となる。一つには、巻き付けられた導線に伸びを発生させることがない。また、型と導線間で生じていた相対移動がなくなるので、導線表面に被覆された絶縁層を破壊することを防止できる。さらに、列の移行区間では、各層の導線が交差することになり、この部分がだんだんと外側に膨らんでくるが、導線押さえ２６はこの移行区間において導線を保持しているのではないので、この膨らみに対応する形状を考慮しなくてよい。型により列の移行区間の形状を整形する場合には、それまでに巻き付けられた層の導線の膨らみにより、微妙に型の形状を変更することが必要となり、層が変わるたびに、型を換える必要が生じる場合がある。本実施形態によれば、この型の交換の工数が削減される。
【００２０】
なお、本実施形態において導線押さえにより導線を保持する位置は、芯金の、導線の巻き始めと同一の辺上で押さえたが、その手前の辺上で押さえることも可能である。すなわち、図３において、芯金１２の左側の辺上で押さえることも可能である。また、導線押さえの形状は、円形に限定されるものでなく、例えば長方形であってもよい。
【００２１】
以上のように、本実施形態において、導線押さえ２６、押さえロッド２４、ボールスプライン２２および規制板３２などが保持手段を構成し、ノズル１１を芯金１２に対して相対移動させる機構が、移行手段を構成する。さらに、芯金１２の上下に配置された前記保持手段の一方が第１の保持手段を、他方が第２の保持手段を構成する。また、揺動アーム２０、アクチュエータ３８などが退避手段を構成する。また、保持手段において、導線押さえ２６が押さえ部材として機能し、規制板３２が規制手段として機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態の全体構成を示す正面図である。
【図２】  本実施形態の要部構成を示す正面図である。
【図３】  本実施形態の要部構成を示す平面図である。
【図４】  本実施形態の装置によるコイル形成の説明図であり、巻き付け始めの状態を示す平面図である。
【図５】  本実施形態の装置によるコイル形成の説明図であり、巻き付け始めの状態を模式的に示す正面図である。
【図６】  本実施形態の装置によるコイル形成の説明図であり、図４の状態から９０°回転した状態を示す平面図である。
【図７】  本実施形態の装置によるコイル形成の説明図であり、図４の状態から２７０°回転した状態を示す平面図である。
【図８】  本実施形態の装置によるコイル形成の説明図であり、導線の巻き付けにおける列移行時の動作説明図である。
【図９】  本実施形態の装置によるコイル形成の説明図であり、導線の巻き付けにおける列移行時の動作説明図である。
【図１０】  本実施形態の装置によるコイル形成の説明図であり、第１層の導線の巻き付けが終了した状態を示す図である。
【図１１】  本実施形態の装置によるコイル形成の説明図であり、層移行の際の導線押さえの退避動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  導線、１１  ノズル、１２  芯金、２０  揺動アーム、２４  押さえロッド、２６  導線押さえ、２８  自在キャスタ、３２  規制板、３８  アクチュエータ。
【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】
0003700444.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0003700444.tif 000009
【図９】
0003700444.tif 000010
【図１０】
0003700444.tif 000011
【図１１】
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