(57)【要約】【課題】大型発電機や電動機等に装備されるコイルに絶縁テープ等を巻き付けるテーピング装置で、コイルに絶縁テープ等を均等な張力と巻き幅でもってテーピングする装置を提供する。【解決手段】テーピングヘッド４に設置されコイル１の周囲を転回、テーピングを行う回転盤５と、コイル１とテーピングヘッド４との距離寸法を計測する距離センサ２とテーピングヘッド４とこのテーピングヘッド４の移動機構７を駆動制御する制御装置６とが設けられ、距離センサ２と計測データを制御装置６に設置した演算部が演算することで、コイル１の断面中心５０ａを求めるとともにコイル１の長手方向複数の断面中心５０ａを結ぶ回転盤５の転回中心５０の運動軌跡を求め、制御装置６は移動機構７およびテーピングヘッド４を回転盤５の転回中心５０がコイル１の長手方向にわたって前記運動軌跡に沿って移動、回転制御する。【選択図】図１
2014103817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを支持し、該コイルにテープを巻き付けるコイルのテーピング装置において、テーピングヘッドに設けられて前記コイルの周囲を転回してテーピングを行う回転盤と、前記テーピングヘッドを前記コイルの長手方向に移動させる移動機構と、前記回転盤に設けられ前記コイルの長手方向の複数の所定位置において、前記コイルと前記テーピングヘッドとの距離寸法を計測する距離センサと、前記テーピングヘッドおよび前記移動機構を駆動制御する制御装置とが設けられており、
前記制御装置に設けられた演算部は、前記複数の所定位置における前記距離センサが計測する距離寸法データから、前記複数の所定位置における前記コイルの断面中心を演算するとともに、その結果から前記コイルの複数の断面中心を結ぶことで、前記回転盤の転回中心の運動軌跡を求めて前記制御装置に設けられた記憶部に記憶させ、前記制御装置は前記移動機構を前記テーピングヘッドの回転盤の転回中心が前記記憶部に記憶した運動軌跡に沿って、前記コイルの長手方向に移動制御するとともに、前記回転盤を転回制御することで前記コイルに前記テープを巻き付けることを特徴とするコイルのテーピング装置。
【請求項２】
前記コイルは回転電機用コイルであることを特徴とする請求項１に記載のコイルのテーピング装置。
【請求項３】
前記コイルは長手方向において、断面形状が一定であることを特徴とする請求項１に記載のコイルのテーピング装置。
【請求項４】
前記コイルの断面形状が長方形であることを特徴とする請求項３に記載のコイルのテーピング装置。
【請求項５】
前記演算部は前記距離寸法データに基づいて、前記回転盤に取り付けられている前記距離センサの取り付け位置誤差を演算し、その結果を前記制御装置に設けられた表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載のコイルのテーピング装置。
【請求項６】
前記距離センサは非接触式のセンサであることを特徴とする請求項１に記載のコイルのテーピング装置。
【請求項７】
前記距離センサが計測する前記距離寸法データは、前記回転盤に設けられた無線送信ユニットを介して前記制御装置に伝送されることを特徴とする請求項１に記載のコイルのテーピング装置。
【請求項８】
前記コイルには長手方向に直線部および曲線部が形成されており、前記演算部は前記曲線部における前記距離寸法データから、前記曲線部の曲率に対応して前記回転盤の長手方向移動量を演算することを特徴とする請求項１に記載のコイルのテーピング装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のコイルのテーピング装置によって製造された回転電機用コイルを装備したことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コイル、特に回転電機用コイルに絶縁性テープを巻き付けるテーピング装置およびそのテーピング装置を用いて製造される回転電機用コイルを装備した回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型の発電機や電動機などの回転電機のコイルは、鉄心との間もしくは異なる相間の絶縁を確保するため、コイルの周囲にテープ状の絶縁材を巻き付ける装置として、自動化されたテーピング装置が従来より使用されている。
ここで上記コイルは、一般に全長にわたって断面が長方形をなしており、コイル長手方向は中央部分では直線部、その両端は三次元形状に成形されたエンド部から形成されている。
上記テーピング装置として、コイルの周囲に配置されテーピングを行うテーピングヘッドと、このテーピングヘッドをコイル長手方向に移動させるとともにその姿勢を変化させることが可能な移動機構と、前記テーピングヘッドに取り付けられ計測対象位置におけるコイルの断面の第１および第２の方向から、投影に関するデータである第１、第２の断面投影計測装置を有するセンサヘッドが設けられ、前記第１、第２の断面投影データに基づいて、計測対象位置におけるコイルの断面上の特定の点の座標を演算する演算器と、この演算結果を記憶する記憶手段を備え、前記コイルの長手方向での測定点において、コイル断面上の特定点の座標を算出し、その算出結果をテーピングヘッドの移動軌跡を定めるデータとして用いるテーピング装置およびテーピング方法が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９１６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１に示された技術は、コイルの投影長さと位置を測定するものであるが、コイルの角部についているＲ部やレーベル転移した部分ではコイル断面形状を正確に測定できないことがあり、また種々の寸法のコイル断面形状に対応するには、それらの寸法に対応可能な位置にセンサヘッドを取り付けることやコイル寸法が異なるたびにセンサヘッドの取り付け位置を変更しなければならず、手間がかかり生産性が低下するという問題点がある。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、回転盤の転回中心が正確な運動軌跡で移動するので、コイルに対するテープの巻き付け張力が一定となり優れたテーピング性能が得られ、また異なったコイル寸法に対しても距離センサの取り付け位置を変更することなくテーピングが行え、生産性が向上するコイルのテーピング装置およびその装置を用いて製造される回転電機用コイルを装備した回転電機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】
第１の発明は、コイルを支持し、該コイルにテープを巻き付けるコイルのテーピング装置において、テーピングヘッドに設けられてコイルの周囲を転回してテーピングを行う回転盤と、テーピングヘッドをコイルの長手方向に移動させる移動機構と、回転盤に設けられコイルの長手方向の複数の所定位置において、コイルとテーピングヘッドとの距離寸法を計測する距離センサと、テーピングヘッドおよび移動機構を駆動制御する制御装置とが設けられており、
制御装置に設けられた演算部は、複数の所定位置における距離センサが計測する距離寸法データから、複数の所定位置におけるコイルの断面中心を演算するとともに、その結果からコイルの複数の断面中心を結ぶことで、回転盤の転回中心の運動軌跡を求めて制御装置に設けられた記憶部に記憶させ、制御装置は移動機構をテーピングヘッドの回転盤の転回中心が記憶部に記憶した運動軌跡に沿って、コイルの長手方向に移動制御するとともに、回転盤を転回制御することでコイルにテープを巻き付けることを特徴とするコイルのテーピング装置である。
【０００７】
また第２の発明は、前記第１の発明によるコイルのテーピング装置を用いて製造された回転電機用コイルを装備した回転電機である。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明に係るコイルのテーピング装置は、上記のような構成を採用しているので、回転盤に設けられた距離センサがコイルの周囲を転回して距離センサとコイルとの距離寸法データから演算してコイル形状を立体的に捉えると共に、コイルの断面中心を結ぶ回転盤の転回中心の運動軌跡を求め、この運動軌跡に沿って長手方向にテーピングヘッドが移動してコイルを巻き付けるので、簡単なテーピング装置構成となり、コイル断面形状を直接測定することができ、コイルの断面中心を正確に演算でき、その結果回転盤の転回中心が正確な運動軌跡で移動するので、コイルに対するテープの巻き付け張力が一定となり優れたテーピング性能が得られるという効果がある。
また異なったコイル寸法に対しても距離センサの取り付け位置を変更することなくテーピングが行え、生産性が向上する。
【０００９】
また第２の発明に係る回転電機は、第１の発明に係るテーピング装置を用いた回転電機用のコイルを装備している絶縁耐圧特性が向上した回転電機用コイルであって、かつコイル製造の省力化によるコスト低減した回転電機が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１によるテーピング装置を示す外観図である。
【図２】実施の形態１によるテーピングヘッドの正面概略図である。
【図３】実施の形態１によるコイルの断面形状寸法を示す図である。
【図４】実施の形態１によるコイルの断面形状寸法および距離センサとの距離を示す図である。
【図５】実施の形態１による長方形断面コイルの長方形を極座標系で表現した図である。
【図６】実施の形態１による長方形断面コイルの長方形を直交座標系に示した図である。
【図７】実施の形態１による距離センサの取り付け位置誤差演算を説明する図である。
【図８】実施の形態１による回転盤の傾きを示す図である。
【図９】実施の形態１による回転盤の傾きを示す図である。
【図１０】実施の形態１による回転盤の傾きを示す図である。
【図１１】実施の形態１による回転盤の傾きを示す図である。
【図１２】実施の形態１によるコイルエンド部の回転盤の軌跡を求めることを説明する図である。
【図１３】実施の形態１によるコイルエンド部における回転盤の転回中心軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明による回転電機用コイルのテーピング装置を図に基づいて説明する。尚、以下の説明でコイル１とは、絶縁テープ等でもって所要のテーピングが施される前の状態のものを指す。
図１は、実施の形態１によるコイルのテーピング装置１００を示す外観図である。図１に示すようにテーピング装置１００は大別して、コイル１を支持するクランプ機構１７ａ〜１７ｅと、コイル１に絶縁テープ等を用いてテーピングを行うテーピングヘッド４と、このテーピングヘッド４をコイル１に対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させる移動機構７と、テーピング装置１００全体の動作を制御する制御装置６とから構成されている。大型のタービン発電機や電動機等に装備される回転電機用のコイル１は、一般に波巻きもしくは重ね巻きの分布巻きのものが多く用いられていて、平角断面の素線を複数束ねてコイル１としての１本が構成される。コイル１は全長にわたって長方形の断面形状をしており、長手方向の中央部分にあたる直線部１ａと、その両端に捩れを含む滑らかで複雑な三次元形状に成形されたエンド部１ｂからなる。コイル１へのテーピングはエンド部１ｂの両端および直線部１ａの数カ所をクランプ機構１７ａ〜１７ｅを用いコイル１を支持して行われる。このようにして絶縁テープ等が巻き付けられた後、樹脂を含浸、硬化させることで所要の特性を備えた絶縁コイルが形成される。
【００１２】
図２の正面概略図に示すようにテーピングヘッド４には、コイル１の周囲を転回する回転盤５が設けられている。この回転盤５には絶縁テープ等を備える絶縁テープリール３、さらには前記絶縁テープに張力を与える図示省略したテンショナ、絶縁テープの破断を検出する破断センサが設けられている。さらにコイル１の表面とテーピングヘッド４との距離を測定する、例えばレーザ変位計のように小さいスポットで非接触に測定が行える距離センサ２も設けられている。このような非接触式の距離センサ２を用いるとコイル１に接触することがないので、コイル１にダメージを与えない。この距離センサ２が測定する距離データは、無線送信ユニット２２、無線受信ユニット２３を介し、制御装置６に送信される。
図１に示した移動機構７はテーピングヘッド４を動かすものであり、コイル１の長手方向（Ｘ軸方向）とそれに互いに垂直な２軸（Ｙ軸、Ｚ軸）、さらにはＺ軸を中心としての回転や、Ｚ軸を中心として回転させた後のＹ軸を中心に回転する機能を有している。この移動機構７の構成は垂直多関節や水平多関節ロボットを用いてコイル１の長手方向に移動させ先端にテーピングヘッド４を備えたものであってもよい。尚、図２に示すように無線受信ユニット２３はテーピングヘッド４に設けられた例を示したが、制御装置６に設けてもよい。
【００１３】
以下、この実施の形態１による動作説明に入る前に、この発明によるテーピング装置１００によるコイル１に絶縁テープ等を巻き付ける大略ステップを示す。
ＳＴ１：クランプ機構１７ａ〜１７ｅでコイル１を支持する。
ＳＴ２：コイル１の長手方向（Ｘ軸方向）の第１の所定位置、例えば図１の左端に移動機構７をセットする。
ＳＴ３：テーピングヘッド４の回転盤５をコイル１の周囲に転回させ、前記第１の所定位置の測定断面における前記テーピングヘッド４に対するコイル１の表面までの位置距離を測定し、その測定データを制御装置６に設けられた記憶部に記憶する。
ＳＴ４：演算部は上記測定データから前記第１の所定位置における図３に示すコイル１の断面中心５０ａを演算、記憶部で記憶する。
ＳＴ５：前記第１の所定の位置から、コイル１の長手方向（Ｘ軸方向）に右側に所定距離離れた第２の所定の位置まで、前記移動機構７を移動、セットする。
ＳＴ６：前記ＳＴ３と同様にして前記第２の所定位置におけるテーピングヘッド４に対するコイル１の表面までの位置距離を測定、記憶する。
ＳＴ７：前記ＳＴ４と同様にして、前記第２の所定位置におけるコイル１の断面中心５０ａを演算、記憶する。
ＳＴ８：演算部は前記第１、第２の所定位置におけるコイル１の断面中心５０ａを結ぶコイル１の断面中心５０ａの軌跡すなわちテーピングヘッド４に設けられた回転盤５の転回中心５０のＸ軸方向の運動軌跡を求める。
ＳＴ９：以下、コイル１の長手方向右端に到る第ｎの所定位置まで移動機構７を逐次移動、セットし、第３〜第ｎの所定位置におけるコイル１の断面中心５０ａを演算、記憶し、これらの断面中心５０ａを結ぶ前記テーピングヘッド４の回転盤５の転回中心５０を求め、記憶部に記憶する。
ＳＴ１０：制御装置６は前記第１の所定位置を始点とし、テーピングヘッド４によってコイル１に絶縁テープ等を巻き付けながら前記第ｎの所定位置まで、前記回転盤５の転回中心５０の運動軌跡に基づき前記移動機構７を駆動制御し、コイル１の全長に絶縁テープ等を巻き付ける。
ＳＴ１１：コイル１に要求される絶縁仕様（絶縁テープ種類、巻き回数）を充たすまで前記ＳＴ１０の動作を繰り返すことで絶縁テープ等の巻き付け作業を完了する。
【００１４】
次に図３、図４を用いて、上記すなわちコイル１の周囲に距離センサ２を転回させ、測定断面内におけるコイル１の表面位置、つまりコイル１の断面形状を検出する方式について説明する。前述したように回転盤５が転回してこの回転盤５上に取り付けられた距離センサ２でとコイル１の距離を測定することにより、測定データは極座標として得られる。この測定された距離データは、図２に示す無線送信ユニット２２、無線受信ユニット２３を介して制御装置６の記憶部に送信され記憶される。このように無線を通じて伝送を行うことで回転盤５を無限数転回させることが可能となり、測定時間の短縮化が行え、またノイズの混入が少なく安定したデータを取得することができる。前述のとおり、コイル１の断面は長方形であることから長方形の各１辺は直線なので、極座標上における直線の表現で、ｘ軸を中心に転回して測定すると、図３、図４の符号を参照して長方形は次の（１）式のパラメータを用いて計算することができる。
ｒ（θ）＝ｒｅｃｔ（ｗ，ｈ，ｙｃ，ｚｃ，θｃ）  ・・・（１）
ここでｒｅｃｔ（）関数の中身について説明する。
ｙ−ｚ座標形状において断面は長方形をしているため、測定結果を長方形に対して当てはめるものとする。直交座標系上での長方形は、以下の４つの直線の式、
（ｙ１−ｙｃ）＊ｃｏｓ（θｃ）＋（ｚ１−ｚｃ）＊ｓｉｎ（θｃ）＝（ｈ／２）・・・（２）
（ｙ２−ｙｃ）＊ｃｏｓ（θｃ＋π）＋（ｚ２−ｚｃ）＊ｓｉｎ（θｃ＋π）＝（ｈ／２）・・・（３）
（ｙ３−ｙｃ）＊ｃｏｓ（θｃ＋π／２）＋（ｚ３−ｚｃ）＊ｓｉｎ（θｃ＋π／２）＝（ｗ／２）・・・（４）
（ｙ４−ｙｃ）＊ｃｏｓ（θｃ＋３π／２）＋（ｚ４−ｚｃ）＊ｓｉｎ（θｃ＋３π／２）＝（ｗ／２）・・・（５）
で表される。これを
Ｒｍ・ｃｏｓ（θｍ）＝ｙｍ，Ｒｍ・ｓｉｎ（θｍ）＝ｚｍ
で置き換えて極座標変換することで
Ｒ１（θ）＊（ｃｏｓ（θ−θｃ））＝（ｈ／２）＋ｙｃ＊ｃｏｓ（θｃ）＋ｚｃ＊ｓｉｎ（θｃ）・・・（６）
Ｒ２（θ）＊（ｃｏｓ（θ−θｃ−π））＝（ｈ／２）＋ｙｃ＊ｃｏｓ（θｃ−π）＋ｚｃ＊ｓｉｎ（θｃ＋π）・・・（７）
Ｒ３（θ）＊（ｃｏｓ（θ−θｃ−π／２））＝（ｗ／２）＋ｙｃ＊ｃｏｓ（θｃ−π／２）＋ｚｃ＊ｓｉｎ（θｃ＋π／２）・・・（８）
Ｒ４（θ）＊（ｃｏｓ（θ−θｃ−３π／２））＝（ｗ／２）＋ｙｃ＊ｃｏｓ（θｃ−３π／２）＋ｚｃ＊ｓｉｎ（θｃ＋３π／２）・・・（９）
と表される。例えば、図６の直交座標系に示される長方形を極座標系で表現したものが図５である。図６中Ａと示した区間は図５中のＡと対応している。同様にＢ〜Ｅも同じ対応を示している。尚、上記ｙ軸に対する距離センサ２の傾き角θ、ｚ軸に対するコイル１の傾き角θｃ、後述するテーピングヘッド４の傾き角α、βは図示省略したそれぞれの角度検出器で検出される。
【００１５】
図４に示すＲ１とＲ２は長方形の短辺までの距離であるため、距離センサ２から見通しのきく表面側の距離しか測ることができない。従ってＲ１とＲ２のうち、大きいほうの値が測定されうる距離Ｒ１２となる。同様に、長方形の長辺までの距離であるＲ３とＲ４のうち、大きいほうの値をＲ３４とする。コイル１の表面があるのはＲ３４とＲ１２のいずれかであり、遠いほうの点は存在しないのでＲ１２とＲ３４の小さいほうの値がｒｅｃｔ（）関数の中身となる。
Ｒｅｃｔ（ｗ，ｈ，ｙｃ，ｚｃ，θｃ）＝ｍｉｎ（ｍａｘ（Ｒ１，Ｒ２），ｍａｘ（Ｒ３，Ｒ４））・・・（１０）
なお、ｃｏｓ（θ１−θｃ）＝０、ｃｏｓ（θ２−θｃ−π）＝０、ｃｏｓ（θ３−θｃ−π／２）＝０、ｃｏｓ（θ３−θｃ−３π／２）＝０を満たすθ１〜θ４ではＲ１〜Ｒ４＝−∞とする。
長方形の内側に原点がないとき、距離センサ２の測定軸上にコイル１が存在しない角度区間があるが、測定点としては観測されないので最小二乗当てはめで当てはめる関数としては問題ない。
距離センサ２が正確に転回中心５０を向いて測定するときは（１０）式を適用できる。
【００１６】
回転電機のコイル製造工程において、実際の作業時には距離センサ２の取り付けが必ずしも正規位置に取り付けられているとは限らない。次に図７に基づいて距離センサ２の取り付け位置ずれがあり、回転盤５の転回中心５０を向いていない、もしくは転回中心５０までの距離が正規位置と異なる場合の補正方法について説明する。
図７に示すように正規位置における距離センサ２に対して位置ずれした距離センサ２ａの場合について、取り付け誤差を半径方向の取り付け誤差ｔｙ・測定軸２１に垂直な方向の取り付け誤差ｔｚに分けて与えることとする。
図７から判るように、半径方向の取り付け誤差ｔｙに応じて、距離センサ２ａによる測定距離はＬｔｚ大きくなる。また、測定軸２１に垂直な方向の取り付け誤差ｔｚに応じて、距離センサ２ａによる測定距離はＬｔｚだけ大きくなる。
従って、観測される測定距離Ｌ’はＬ’＝Ｌ＋Ｌｔｚ＋Ｌｔｙとなる。Ｌｔｚは測定軸２１に対するコイル１の表面の法線の角度θ’により変化する量で、Ｌｔｚ＝ｔｚ×ｔａｎ（θ’）となる。
長方形の位置を検出するには式（１）のパラメータに加え、距離センサ２ａの取り付け位置をパラメータとして最小二乗当てはめを行う。初回測定時はコイル１の幅や高さは適当な値を与え、２回目以降の測定時は前回の当てはめ結果を基に計算する。
最小二乗当てはめを行わずに全体のデータの平均を取るなど、簡易的にコイル１の断面中心５０ａを演算することは可能であるが、距離センサ２の取り付け位置精度を別途方法で調整しておく必要がある。また、中心からずれて測定した場合、距離センサ２からコイル１までの距離を測定できないことがあり、この場合は平均値から、コイル１の断面中心５０ａを算出することが出来ない。
【００１７】
ここで距離センサ２ａの取り付け位置ずれの認識は以下のようにして行えることを示す。前述した式（１）にはｗ，ｈ，ｙｃ，ｚｃ，θｃをパラメータとした長方形を極座標で示した関数を下記に示したが、距離センサ２の取り付け位置が図７に示すように距離センサ２ａとして中心を向いていない場合、また規定の設定距離からずれている場合はｒｅｃｔ（ｗ，ｈ，ｙｃ，ｚｃ，θｃ）＋Ｌｔｚ＋Ｌｔｙが観測される測定距離となる。
Ｌｔｚは観測している向きに対するコイル１の傾きθ’により変化するパラメータであり、取り付け誤差なしのときのデータと比較してずれが生じる。つまり、
（Ｒ１（θ）−ｔｚ＊ｔａｎ（θ−θｃ）−ｔｙ）＊（ｃｏｓ（θ−θｃ））＝（ｈ／２）＋ｙｃ＊ｃｏｓ（θｃ）＋ｚｃ＊ｓｉｎ（θｃ）・・・（６’）
（Ｒ２（θ）−ｔｚ＊ｔａｎ（θ−θｃ−π）−ｔｙ）＊（ｃｏｓ（θ−θｃ−π））＝（ｈ／２）＋ｙｃ＊ｃｏｓ（θｃ−π）＋ｚｃ＊ｓｉｎ（θｃ＋π）・・・（７’）
（Ｒ３（θ）−ｔｚ＊ｔａｎ（θ−θｃ−π／２）−ｔｙ）＊（ｃｏｓ（θ−θｃ−π／２））＝（ｗ／２）＋ｙｃ＊ｃｏｓ（θｃ−π／２）＋ｚｃ＊ｓｉｎ（θｃ＋π／２）・・・（８’）
（Ｒ４（θ）−ｔｚ＊ｔａｎ（θ−θｃ−３π／２）−ｔｙ）＊（ｃｏｓ（θ−θｃ−３π／２））＝（ｗ／２）＋ｙｃ＊ｃｏｓ（θｃ−３π／２）＋ｚｃ＊ｓｉｎ（θｃ＋３π／２）・・・（９’）
とＲ１〜Ｒ４が書き換わり、ｒｅｃｔ（ｗ，ｈ，ｙｃ，ｚｃ，θｃ，ｔｙ，ｔｚ）となる。ｔｙ，ｔｚは他の項と異なるため、独立に求めることができる。このようにして演算部が求めた結果は、制御装置６の図示省略した表示部に示すことでテーピング装置１００のオペレータが認識することができる。尚、コイル１の傾きθ’は、図示省略した角度計で測定する。このように距離センサ２の測定データによって演算部が演算し、距離センサ２の取り付け位置を算出することができるので、データキャリブレーション工程の面倒な位置出し作業が省略できる。
【００１８】
次に、上記の方法によって求めたコイル１の断面中心５０ａの座標［０，ｙｃ，ｚｃ］をＸＹＺ座標系に置き換える方法を示す。テーピングヘッド４すなわち回転盤５上の座標系を［ｘ，ｙ，ｚ］で示すと、コイル１の断面中心５０ａは前述のとおり［０，ｙｃ，ｚｃ］と表される。
［ｘ，ｙ，ｚ］座標系は（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標を平行移動し、回転したものであるからアフィン変換を用いて互いに変換することができる。ここで、Ｍを変換行列として
2014103817.tif 000003
と表されるので、静止座標系におけるコイル１の断面中心５０ａの座標は
2014103817.tif 000004
として表すことができる。
【００１９】
次に図８〜図１１を参照して、静止座標系であるＸ，Ｙ，Ｚとテーピングヘッド４上の座標系ｘ，ｙ，ｚの関係について説明する。
まず、図８に示すようにＺ軸を中心に静止座標系Ｘ，Ｙ，Ｚをα回転させた座標系をＸ１，Ｙ１，Ｚとする。更に、また図１０に示すように回転後の座標系Ｘ１，Ｙ１，ＺをＹ１軸を中心としてβ回転させた座標系をＸ２，Ｙ１，Ｚ２とする。回転盤５上の座標系ｘ，ｙ，ｚはＸ２，Ｙ１，Ｚ２で表される。ｘ，ｙ，ｚ座標系で表された位置をＸ，Ｙ，Ｚ座標系に置き換えるのはＭはアフィン変換の変換行列を用い、次式（１３）で表される。
2014103817.tif 000005
【００２０】
以上説明したような機能を有するテーピング装置１００を用いて回転電機の具体的なコイル１の形状の読取順序について説明する。
形状を読み取るため、読み取り開始点にテーピングヘッド４を移動させる。読み取り開始するとコイル１の形状を読み取るために回転盤５はコイル１の周りを１周し、距離センサ２とコイル１の距離を読み取る。距離センサ２とコイル１の距離ならびに回転盤５の回転角度は制御装置６に設けられた記憶部により記録される。
記録された測定データは制御装置６に設けられた演算部に転送され、ｗ，ｈ，ｙｃ，ｚｃ，θｃと距離センサ２の取り付け位置をパラメータとして最小二乗当てはめを行う。計算されたｙｃ，ｚｃと装置の各軸現在位置から計算されるＭを元に静止座標系におけるコイル１の断面の中心座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）を計算する。
１点目の中心が計算された時点ではコイル１の断面中心５０ａは求まるが、テーピングヘッド４の進むべき方向はわからない。したがって、テーピングヘッド４の進むべき方向はテーピングヘッド４の傾き角αならびにβから算出する。ここで、相隣り合う断面測定の間隔をΔＸとおくと、テーピングヘッド４の傾き角αならびにβから計算される方向にΔＸテーピングヘッド４を移動させ、１断面目と同様に測定を行う。
【００２１】
２点以上測定すれば、コイル１の断面中心５０ａを結ぶ軌跡であるコイル中心軸が求まるので、テーピングヘッド４の傾きがコイル１の軌跡である中心軸と一致する様に回転させることができる。測定データには誤差が含まれるため、２点測定後ではなく、３から５点測定後に回転させることが望ましい。また、測定間隔はコイル１のエンド部１ｂの最小曲げ半径の約１０分の１程度にしておくことが望ましい。測定間隔が小さいとテーピングヘッド４の傾きを計算する際にＹｃとＺｃの差をΔＸで割るため、測定誤差に対して計算誤差が大きくなり、また測定時間が長くかかる。測定間隔が大きいとデータが欠落し、形状を再現するのに十分なデータを取得することが出来なくなる。
上記手法に従ってテーピングヘッド４を徐々にＸ軸方向に移動させながらコイル１の全長に渡ってデータを取得するとコイル１の全体の形状を取得することができる。同時に、コイル１の断面中心５０ａの軌跡を取得することができ、テーピングヘッド４つまり回転盤５の転回中心５０の運動軌跡を計算することが可能である。
【００２２】
次に図１２に基づいてコイル１のエンド部１ｂにおけるテーピングヘッド４の回転盤５の転回中心５０の運動軌跡を求める方法について説明する。
図１２に示すようにまず、テーピングヘッド４の中心が（Ｘｃ（ｖ０），Ｙｃ（ｖ０），Ｚｃ（ｖ０））にあるとして、回転盤５が一回転した後の回転盤５の転回中心５０を求める方法について述べる。コイル１は長方形であり、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）〜（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）まであるが、簡単のために、図１２には（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）と（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）のみを示した。
取得したコイル１の形状は長方形断面であり、各々の断面における４つの頂点はあるひとつのコイル１の長手方向（Ｘ軸方向）位置をパラメータとして４つの関数として表すことが可能である。
ここで、４つを静止座標系を用いて表し、（Ｘ１（ｖ），Ｙ１（ｖ），Ｚ１（ｖ））、（Ｘ２（ｖ），Ｙ２（ｖ），Ｚ２（ｖ））、（Ｘ３（ｖ），Ｙ３（ｖ），Ｚ３（ｖ））、（Ｘ４（ｖ），Ｙ４（ｖ），Ｚ４（ｖ））とする。コイル１は直線部１ａのみでなく、曲がっているエンド部１ｂを有しているので必要な絶縁耐圧を確保するためには最小テープ巻き間隔を維持する必要がある。ここで、テープ（図示省略）の巻き間隔をｐとし、最初に巻き始める地点の長手方向の位置をｖ０とすると、１回転後の位置は
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上記式（１４）を満たすｖ１１〜ｖ１４の中で最もｖ０に近いｖ１ｍを選択することにより求められる。左辺は曲線上の長さを示す式である。
このとき、回転盤５の転回中心５０は
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となるｖ１を求めることにより決まる。尚ここで左辺の第１項は各辺からコイル１の中心を向くベクトルを示し、左辺の第２項は各辺における接線を示すものである。
テーピングヘッド４の傾きを決めるαとβの決め方については、テーピングヘッド４の傾きはテーピングヘッド４の法線方向が
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と平行となるよう、αとβを逆計算することで求まる。このようにして制御装置６に設けられた演算部によって求められたテーピングヘッド４すなわち回転盤５の転回中心５０の運動軌跡は、記憶部に記憶され、絶縁テープによってコイル１にテーピングが施される場合に、上記運動軌跡に基づいて移動機構７のコイル１の長手方向の移動およびテーピングヘッド４の回転運動が制御される。
【００２３】
またさらに図１３は、テーピングをする際に、テープが巻かれる位置とテーピングヘッド４の位置関係を示したものである。テーピングヘッド４の進行方向に対してテープが巻かれる位置は進行方向逆側にあり、テープが巻かれる位置をコイル１の中心線上に持ってくるため、回転盤５の運動軌跡を補正が行われる。すなわち回転盤５の転回中心５０に対して、テープが巻かれる位置がｒ遅れるとすると、逆にテーピングヘッド４の位置を進行方向側にｒ進めればよい。
具体的には、
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上記式（１７）によって表される中心線上をテーピングヘッド４を動かすことにより、しわのない最小巻き間隔を一定としたテーピングが可能となる。すなわち測定データを基にコイル断面の頂点の位置を計算し、エンド部１ｂの曲率に応じたテーピングヘッド４つまり回転盤５の移動量を算出するので、絶縁テープ等の最小重なり幅、例えばテープ幅の１／２を一定に保つことができるため、必要以上に絶縁テープを巻き回す必要がなくなり、絶縁テープなどの使用量を削減できる。
【００２４】
以上、この実施の形態１はコイル１の断面形状を長方形状としていたが、必ずしも長方形に限らず、コイル１の長手方向において断面形状が略一定であればよい。すなわち断面台形状や断面円形状等の場合であっても適用可能である。
【００２５】
実施の形態２．
また以上の実施の形態１では、コイル１にテーピングを行うテーピング装置１００について述べた。一方、タービン発電機等大型の回転電機に装備されるコイルは高い絶縁耐圧と機械的強度、さらには長寿命が要求されている。このような回転電機用コイルの要求に対して、この実施の形態２では前述した実施の形態１によるテーピング装置１００を用いて絶縁テープ等のテーピングを行うと、コイル１の断面中心５０ａを正確に把握の上、テーピングを行うことにより、均一な巻き張力でかつ絶縁テープ等の最小重なり幅を一定に保つことが可能となり、コイル１と絶縁テープ等との間、および絶縁テープ等同士の間の微細な隙間をなくすることができ、絶縁耐力、機械的耐力の向上した回転電機用コイルを装備した回転電機が得られる。
【００２６】
尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  コイル、１ａ  直線部、１ｂ  エンド部、２  距離センサ、
４  テーピングヘッド、５  回転盤、６  制御装置、７  移動機構、
２２  無線送信ユニット、５０  回転盤５の転回中心、５０ａ  コイルの断面中心、
１００  テーピング装置。
【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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【図１２】
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【図１３】
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