(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の芯部の一端に第１鍔部、他端に第２鍔部を設置し、前記芯部の外周面と前記第１鍔部および前記第２鍔部の内側面とで形成される巻線空間の前記芯部を含む断面形状が、前記第２鍔部から前記第１鍔部に向けて幅の狭まる台形状であるボビンに前記台形状に巻線を巻回する巻線装置であって、
前記芯部の中心軸を回転中心として前記ボビンを回転する回転装置と、
前記芯部の中心軸方向に往復移動しながら前記ボビンに巻回する巻線を供給する巻線供給装置と、
前記第１鍔部の高さまで巻線を巻回した後、前記芯部の中心軸方向に往復移動しながら前記第１鍔部の高さから前記第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、前記第１鍔部側から前記第２鍔部側に向けて折り返す巻線の折り返し位置を規定する規定部材と、
を備えることを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記第１鍔部の高さから前記第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、前記規定部材は周方向の同一箇所で前記折り返し位置を規定することを特徴とする請求項１記載の巻線装置。
【請求項３】
前記第１鍔部の高さから前記第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、前記規定部材は周方向の一箇所で前記折り返し位置を規定することを特徴とする請求項２記載の巻線装置。
【請求項４】
前記規定部材は一つであり、前記第１鍔部の高さから前記第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、前記第１鍔部側から前記第２鍔部側に向け巻線の各折り返し位置に前記規制部材を移動する移動装置を備えることを特徴とする請求項１、２または３記載の巻線装置。
【請求項５】
前記規定部材は各折り返し位置に一つ設置されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の巻線装置。
【請求項６】
前記規定部材は一つであり、前記規定部材は前記折り返し位置のすべてを規定する規定部を有していることを特徴とする請求項１、２または３記載の巻線装置。
【請求項７】
前記規定部材は、前記ボビンの回転方向と反対側に向け前記第２鍔部側に傾斜し前記第２鍔部側に巻線を案内する案内面を有し、前記案内面により前記折り返し位置における巻線のずれ量を規定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の巻線装置。
【請求項８】
前記規定部材を支持する支持部材をさらに備え、前記規定部材は前記支持部材にオフセット配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の巻線装置。
【請求項９】
前記芯部は四角柱状であり、請求項１から８のいずれか一項記載の巻線装置で巻線を巻回された前記ボビンの前記第１鍔部を内周側に、前記第２鍔部を外周側に向け、前記芯部の４面の巻回面のうち前記折り返し位置を含まない面同士を隣接して周方向に前記ボビンを配置して形成されていることを特徴とする電機子。
【請求項１０】
柱状の芯部の一端に第１鍔部、他端に第２鍔部を設置し、前記芯部の外周面と前記第１鍔部および前記第２鍔部の内側面とで形成される巻線空間の前記芯部を含む断面形状が、前記第２鍔部から前記第１鍔部に向けて幅の狭まる台形状であるボビンに前記芯部の中心軸方向に往復移動しながら前記台形状に巻線を巻回する巻線方法であって、
前記第１鍔部の高さまで巻線を巻回した後、前記第１鍔部の高さから前記第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、前記第１鍔部側から前記第２鍔部側に向けて折り返す巻線の折り返し位置を規定部材で規定することを特徴とする巻線方法。
【請求項１１】
前記第１鍔部の高さから前記第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、前記規定部材により周方向の同一箇所で前記折り返し位置を規定することを特徴とする請求項１０記載の巻線方法。
【請求項１２】
記第１鍔部の高さから前記第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、前記規定部材により周方向の一箇所で前記折り返し位置を規定することを特徴とする請求項１１記載の巻線方法。
【請求項１３】
前記規定部材は一つであり、前記第１鍔部の高さから前記第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、各折り返し位置に巻線が達する前に前記規定部材を各折り返し位置に移動することを特徴とする請求項１０、１１または１２記載の巻線方法。
【請求項１４】
前記規定部材は前記折り返し位置毎に一つ設置されており、各折り返し位置に巻線が達する前に各折り返し位置に各規定部材を移動することを特徴とする請求項１０、１１または１２記載の巻線方法。
【請求項１５】
前記規定部材は一つであり、前記規定部材は前記第１鍔部側から前記第２鍔部側に向けて折り返す巻線のすべての折り返し位置を規定する規定部を有していることを特徴とする請求項１０、１１または１２記載の巻線方法。
【請求項１６】
前記規定部材を支持する支持部材に前記規定部材をオフセット配置していることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか一項記載の巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断面形状が台形である巻線空間に巻線を巻回する巻線装置および巻線方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
断面形状が台形のボビンに巻線を巻回する従来の巻線装置を図１１に示す。ボビン１００は、中空四角柱状の芯部１０２、芯部１０２の一端に第１鍔部１０４、芯部１０２の他端に第２鍔部１０６を有している。芯部１０２の外周面、第１鍔部１０４の内側面および第２鍔部１０６の内側面で形成される巻線空間は、芯部１０２の中心軸に沿い芯部１０２を含む断面において、第２鍔部１０６から第１鍔部１０４に向け幅の狭まる台形状である。ボビン１００は図示しないスピンドル等により回転する。巻線ノズル３６は移動部３４に固定されている。巻線ノズル３６は移動部３４とともに芯部１０２の中心軸と平行なシャフト３２に沿って往復移動しながら、ボビン１００に巻回する巻線２００を供給する。
【０００３】
第１鍔部１０４の高さまで巻線を巻回し、次に第１鍔部１０４の高さから第２鍔部１０６の高さまで巻線２００を巻回するとき、第１鍔部１０４側から第２鍔部１０６側に巻線２００を折り返す折り返し位置において、所定ピッチ、図１１では２ピッチ分第２鍔部１０６側に巻線２００を移動し第２鍔部１０６に向けて巻線２００を巻回する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１鍔部１０４側から第２鍔部１０６側に巻線を折り返すとき、巻線２００の折り返し位置がずれることがある。巻線２００の折り返し位置がずれると巻線２００を規則正しく巻回できないので、巻回空間に対する巻線２００の断面積の比、つまり占積率が低くなるという問題がある。
【０００５】
また、第１鍔部１０４側から第２鍔部側１０６に巻線を折り返すと、下層の巻線２００に上層の巻線２００が交差する箇所が生じる。ボビン１００に巻線２００を巻回して形成されるコイル１１０の径は巻線２００の交差箇所において大きくなる。巻線２００の折り返し位置がずれると巻線２００を規則正しく巻回できない。さらに、巻線２００の交差箇所が周方向にばらつくと、コイル１１０の径が全体として大きくなり、巻回空間に対する巻線２００の断面積の比、つまり占積率が低くなるという問題がある。
【０００６】
第１鍔部１０４側から第２鍔部側１０６に巻線を折り返すとき、ボビン１００の回転速度を減速するかボビン１００を停止すれば巻線２００の折り返し位置がずれることを防止できる。しかし、ボビン１００に巻線２００を巻回する時間が長くなる。
【０００７】
本発明の目的は、巻線の折り返し位置のずれを防止し、巻線を高速巻回し占積率を向上する巻線装置および巻線方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、巻線の折り返し位置の周方向のずれを防止し、巻線を高速巻回する巻線装置および巻線方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の巻線装置、あるいは請求項１０記載の巻線方法によると、ボビンの第１鍔部の高さまで巻線を巻回した後、第１鍔部の高さから第２鍔部の高さまでボビンの芯部の中心軸方向に往復移動しながら巻線を巻回するとき、第１鍔部側から第２鍔部側に向けて折り返す巻線の折り返し位置を規定部材が規定する。巻線の巻回速度を減速することなく第１鍔部側から第２鍔部側に向けて折り返す巻線の折り返し位置がずれることを防止する。したがって、巻線を高速に整列して巻回できる。さらに、巻回空間に巻回する巻線の占積率が高くなるので、同一巻数の巻線をボビンに巻回してコイルを形成する場合、コイルを小型化できる。
【０００９】
本発明の請求項２または３記載の巻線装置、あるいは請求項１１または１２記載の巻線方法によると、規定部材により周方向の同一箇所で巻線を折り返すので、巻線の折り返し位置が周方向にばらつかない。したがって、巻線を折り返すときに生じる巻線の下層と上層との交差箇所が周方向にばらつかず特定される。したがって、巻線を巻回して形成するコイルを小型化できる。
【００１０】
本発明の請求項４記載の巻線装置または請求項１３記載の巻線方法によると、第１鍔部の高さから第２鍔部の高さまで巻線を巻回するとき、第１鍔部側から第２鍔部側に向け巻線の各折り返し位置に一つの規制部材を移動する。規定部材の移動を制御することにより、規定部材を変更することなく少ない部品点数で巻線の折り返し位置を調整できる。
【００１１】
本発明の請求項５記載の巻線装置または請求項１４記載の巻線方法によると、規定部材は折り返し位置毎に一つ設置されている。規定部材の移動を制御することにより、規定部材を変更することなく巻線の折り返し位置を調整できる。
本発明の請求項６記載の巻線装置または請求項１５記載の巻線方法によると、一つの規定部材が巻線のすべての折り返し位置を規定するので、規定部材の移動制御が容易である。
【００１２】
本発明の請求項７記載の巻線装置によると、規定部材は、ボビンの回転方向と反対側に向け第２鍔部側に傾斜する案内面を有し、折り返し位置における巻線のずれ量を案内面が規定する。折り返し位置における巻線のずれ量を均一にできる。
請求項１から８のいずれか一項記載の巻線装置はボビンに規則正しく巻線を巻回しているので、本発明の請求項９記載の電機子のように、第１鍔部を内周側に、第２鍔部を外周側に向け周方向にボビンを配置して形成すると、電機子全体の体格を小型化できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による巻線装置を図１に示す。巻線装置１０は、回転装置としてのスピンドル２０、巻線供給装置３０、規定部材４０および移動装置５０を備えている。ボビン１００の巻回空間は、従来例で説明したように、芯部１０２の中心軸に沿い芯部１０２を含む断面において第２鍔部１０６から第１鍔部１０４に向けて幅の狭まる台形状に形成されている。ボビン１００の芯部１０２は断面四長方形の中空柱状に形成されている。第１鍔部１０４および第２鍔部１０６は長方形の板状であり、芯部１０２の一端に第１鍔部１０４、他端に第２鍔部１０６が互いに平行に設置されている。芯部１０２は、スピンドル２０の軸２２に嵌め込まれている。スピンドル２０の軸２２は芯部１０２に嵌合する四角柱である。
【００１４】
巻線供給装置３０は、シャフト３２、移動部３４および巻線ノズル３６を有している。巻線ノズル３６を固定している移動部３４は、シャフト３２に沿って往復移動可能である。例えば、シャフト３２と移動部３４とはシャフト３２に沿って移動部３４が往復移動する送りねじ機構を形成している。巻線２００の一端は、スピンドル２０に固定されている。スピンドル２０が回転することにより芯部の１２０の中心軸方向に往復移動する巻線ノズル３６に案内された巻線２００が芯部１０２の周囲に巻回される。
【００１５】
規定部材４０は、支持部材４６に取り付けられている。支持部材４６は、シャフト４８に固定されている。規定部材４０、支持部材４６およびシャフト４８は、移動装置５０により図１に示すＸ軸方向およびＺ軸方向に往復移動可能である。Ｘ軸方向はボビン１００半径方向であり、Ｚ軸方向は芯部１０２の中心軸方向である。Ｘ軸とＺ軸とは直交している。
【００１６】
規定部材４０は、第１鍔部１０４の高さまでボビン１００に巻線２００を巻回した後、第１鍔部１０４の高さから第２鍔部１０６の高さまで巻線２００を巻回するとき、第１鍔部１０４側から第２鍔部１０６側に折り返す巻線２００の折り返し位置を規定するとともに、折り返し位置における巻線２００のずれ量を規定する。規定部材４０は巻線２００を案内する案内面４２を有している。案内面４２は、巻線２００の巻回層に沿うようにやや凹んだ滑らかな凹曲面である。また案内面４２は、図３に示すように、ボビン１００の回転方向と反対側に向け第２鍔部１０６側に傾斜し第２鍔部１０６側に巻線２００を案内する。規定部材４０は、ボビン１００の短辺ａにおいて、第１鍔部１０４側から第２鍔部１０６側に折り返す巻線２００の折り返し位置を規定し、折り返し位置において２ピッチ巻線２００を第２鍔部１０６側にずらす。
【００１７】
移動装置５０は、移動部５２、シャフト５４、５６を有している。移動部５２はシャフト４８を支持している。移動部５２は、規定部材４０、支持部材４６およびシャフト４８とともにシャフト５４に沿ってＸ軸方向に往復移動可能である。また移動部５２は、規定部材４０、支持部材４６およびシャフト４８とともにシャフト５６に沿ってＺ軸方向に往復移動可能である。例えば、移動部５２とシャフト５４、５６とはシャフト５４、５６に沿って移動部５２が往復移動する送りねじ機構を形成している。
【００１８】
次に、巻線装置１０の巻線工程について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
（１）ステップ３００
巻線ノズル３６を芯部１０２の中心軸に沿って往復移動し、第１鍔部１０４の高さまでボビン１００に巻線２００を巻回する。
（２）ステップ３０２
第１鍔部１０４の高さまで巻回された巻線２００が第２鍔部１０６から第１鍔部１０４に戻ってくる前に、第１鍔部１０４側から第２鍔部１０６側に向けて折り返す巻線２００の最初の折り返し位置に規定部材４０を移動する。
【００１９】
（３）ステップ３０４
第２鍔部１０６で折り返した巻線２００を第１鍔部１０４側に向けて巻回する。
（４）ステップ３０６
第１鍔部１０４側に戻ってきた巻線２００は、規定部材４０により折り返し位置を規定されるとともに、案内面４２により２ピッチ分第２鍔部１０６側にずらされる。
（５）ステップ３０８
【００２０】
移動装置５０により、ボビン１００の半径方向外側であるＸ軸方向、ならびに第２鍔部１０６側であるＺ軸方向に規定部材４０を移動し、次の折り返し位置まで規定部材４０を移動する。
（６）ステップ３１０
巻線２００を巻回し終わるまでステップ３０４、３０６、３０８を繰り返す。
【００２１】
次に、第１実施例の変形例を図５および図６に示す。図５の（Ａ）から（Ｂ）、（Ｃ）から（Ｄ）は、ボビン１００を半回転して移行する巻線工程を示している。
第１実施例では、第１鍔部１０４側から第２鍔部１０６側に向けて巻線２００を折り返すとき、短辺ａにおいて２ピッチ巻線２００をずらした。変形例では、第１鍔部１０４側から第２鍔部１０６側に向けて巻線２００を折り返すとき、短辺ａおよび短辺ｃにおいて規定部材６０の案内面６２がそれぞれ１ピッチずつ、合わせて２ピッチ巻線２００をずらしている。
【００２２】
図７に示すフローチャートで変形例の巻線工程を説明する。
（１）ステップ３２０
巻線ノズル３６を芯部１０２の中心軸に沿って往復移動し、第１鍔部１０４の高さまでボビン１００に巻線２００を巻回する。
（２）ステップ３２２
第１鍔部１０４の高さまで巻回された巻線２００が第２鍔部１０６側から第１鍔部１０４側に戻ってくる前に、第１鍔部１０４側から第２鍔部１０６側に向けて折り返す巻線２００の最初の折り返し位置に規定部材６０を移動する。
【００２３】
（３）ステップ３２４
第２鍔部１０６で折り返した巻線２００を第１鍔部１０４側に向けて巻回する。
（４）ステップ３２６
第１鍔部１０４側に戻ってきた巻線２００は、規定部材６０により短辺ａにおいて折り返し位置を規定されるとともに、案内面６２により１ピッチ分第２鍔部１０６側にずらされる。
【００２４】
（５）ステップ３２８
第２鍔部１０６側であるＺ軸方向に規定部材６０を移動し、規定部材６０を１ピッチ分第２鍔部１０６側に移動する。
（６）ステップ３３０
短辺ｃにおいて案内面６２により１ピッチ分第２鍔部１０６側に巻線２００をずらす。
【００２５】
（７）ステップ３３２
ボビン１００の半径方向外側であるＸ軸方向、ならびに第２鍔部１０６側であるＺ軸方向に規定部材６０を移動し、次の短辺ａにおける折り返し位置に規定部材６０を移動する。
（８）ステッピ３３４
巻線２００を巻回し終わるまでステップ３２４からステップ３３２を繰り返す
【００２６】
第１実施例または変形例の巻線装置によりボビン１００に巻線２００を巻回して形成したコイル１１０を用いた燃料ポンプの一例を図８に示す。
燃料ポンプ７０の電機子８０は、ボビン１００に巻線２００を巻回しコイル１１０を形成した構造体を第１鍔部１０４を内周側に、第２鍔部１０６を外周側に向け周方向に６個設置して形成されている。燃料ポンプ７０は、例えば図示しない燃料タンク内に収容され、吸引した燃料をエンジン側に供給するインタンク式ポンプとして用いられる。
【００２７】
燃料ポンプ７０は、円筒状のハウジング７２の内周壁に４分の１の円弧状に形成された永久磁石７４を４個周方向に設置し、交互に極の異なる４個の磁極を形成している。電機子８０は永久磁石７４の内周側に回転可能に収容されている。内周コア８２は各ボビン１００の芯部１０２内に挿入されているコア部を有している。外周コア８４はボビン１００の第２鍔部１０６の外周を周方向に覆っている。ボビン１００に巻回されたコイル１１０に通電することにより電機子８０が回転すると、電機子８０とともにインペラ８６が回転し、燃料タンク内の燃料吸引してエンジン側に供給する。
【００２８】
周方向に隣接しているコイル１１０は、ボビン１００の長辺ｂ、ｄに巻回されている部分である。第１実施例および変形例の巻線装置により巻線２００を巻回して形成された断面台形状のコイル１１０の折り返し位置において、下層と上層の巻線２００が交差し半径方向外側に膨らんでいるのは短辺ａ、あるいは短辺ａおよび短辺ｃである。長辺ｂ、ｄでは巻線２００が交差せず規則正しく巻回されている。したがって、ボビン１００の長辺ｂ、ｄに巻回されている箇所のコイル１１０を周方向に隣接させても、電機子８０全体として外径が大きくなることを防止できる。
第１実施例で示した巻線装置１０以外にも、巻線２００の折り返し位置を規定できるのであればどのような構成の巻線装置を用いてもよい。
【００２９】
（第２実施例、第３実施例）
本発明の第２実施例を図９に、第３実施例を図１０に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第２実施例の規定部材９０は、巻線２００のすべての折り返し位置を規定する折り返し部９２を有している。折り返し部９２は階段状に形成されている。巻線２００が最初の折り返し位置に達する前に規定部材９０の位置を設定し、巻線２００を巻回し終わるまで規定部材の位置を移動しない。
第３実施例では、巻線２００の各折り返し位置毎に巻線２００の折り返し位置を規定する規定部材９６を有している。各折り返し位置に巻線２００が達する前に各規定部材９６の位置を設定する。
【００３０】
以上説明した本発明の上記複数の実施例では、第１鍔部１０４から第２鍔部１０６側に向けて折り返す巻線２００の折り返し位置を規定部材が規定するので、折り返し位置において巻回速度を減速することなく巻線２００の折り返し位置がずれることを防止する。したがって、巻線２００の巻回時間が短くなる。また、折り返し位置における巻線２００の巻乱れを防止し巻線２００を整列して巻回できるので、巻線２００の占積率が上昇する。したがって、同じ巻数であれば巻線２００を巻回して形成するコイルを小型化できる。
【００３１】
また、巻線２００の折り返し位置をボビン１００の周方向の１箇所または２箇所の同一箇所に特定している。巻線２００の折り返し位置がばらつかないので、コイル１１０全体の体格を小型化できる。
上記複数の実施例では、規定部材は巻線２００の折り返し位置を規定するとともに、折り返し位置における巻線２００のずれ量を規定している。規定部材は巻線のずれ量を規定せず折り返し位置だけを規定する構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施例による巻線装置を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ方向矢視図である。
【図２】第１実施例による巻線工程を示す説明図である。
【図３】第１実施例における巻線のずらし工程を示す説明図である。
【図４】第１実施例の巻線工程を制御するフローチャートである。
【図５】変形例による巻線工程を示す説明図である。
【図６】変形例における巻線のずらし工程を示す説明図である。
【図７】変形例の巻線工程を制御するフローチャートである。
【図８】（Ａ）は第１実施例または変形例において巻線を巻回したボビンを用いた燃料ポンプを示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】第２実施例による巻線工程を示す説明図である。
【図１０】第３実施例による巻線工程を示す説明図である。
【図１１】従来例による巻線工程を示す説明図である。
【符号の説明】
２０      スピンドル（回転装置）
３０      巻線供給装置
４０、６０、９０、９６      規定部材
４２、６２      案内面
５０      移動装置
７０      燃料ポンプ
８０      電機子
１００      ボビン
１０２      芯部
１０４      第１鍔部
１０６      第２鍔部
１１０      コイル
２００      巻線
【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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